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液化天然气（LNG）接收站建设及管理

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：李声强

[导读] 摘要：液化天然气（LNG）接收站主要接收并存储LNG，处理后将其运输给用户。

        广东九丰能源集团有限公司
        摘要：液化天然气（LNG）接收站主要接收并存储LNG，处理后将其运输给用户。我国LNG产业发展较晚，相关部门应加大LNG接收站的建设与管理力度，以便为城市供应可靠的天然气，形成互相补充的多气源供气格局。
        关键词：液化天然气；接收站；建设；管理
        前言
        液化天然气可以使天然气保持液态存储方式，实现了天然气的远程贸易。对此，国家应充分重视液化天然气接收站的建设工作，加大管理力度，以提高天然气的供应量。
        1.LNG接收站功能
        作为LNG产业链关键组成部分，LNG接收站属于海上运输天然气的接收终端，保证液态与气态天然气的顺利交接，其功能具备以下几个方面。
        首先，接收站可以满足天然气供应系统的基本需求，通过构建完善的天然气供应系统可以保证供气的安全性与可靠性，保证公用运输设施连接所有气源。作为第三气源，LNG不但可以满足日常的天然气使用需求，还可以成为应急气源，为安全运输提供了更多保障。其次，接收站可以提高城市供气的调峰能力，LNG气源调节灵活性较强，可以解决天然气供应问题，利用管道运输上游气源可以有效解决下游气源供应问题。最后，接收站可以保证天然气的供应质量，通过建设接收站可以为城市安全供气提供保障。我国天然气应用工程建设时间较短，但用气规模不断增加，为了提高储备规模，政府与企业应共同承担天然气储备工作，充分利用国际资源，缓解石油的进口压力，真正实现能源供应的多样化。
        2.LNG接收站建设
        LNG接收站应满足接收、存储、再气化等功能，符合天然气供给系统的建设需求。
        （1）作为多气源供气中的组成部分，建设规模应满足城市天然气供应规划，实行一次规划，并根据市场需求设计二期规模。
        （2）在满足LNG接收站功能需求的基础上优化工艺设计，满足市场供应需求，减少LNG建设流程，降低运营成本。
        （3）接收站存储天然气的能力除了应满足正常运行外，还应做好合理储备，保证周转量。
        （4）接收站运行最为关键的设备便是储罐，工作人员应综合运行费用、投资模式以及环保等因素合理选择，包括球罐单容罐双容罐、全容罐以及膜式罐等。
        单容罐由普通碳钢制成外罐，设计较大安全距离与地域面积，不可承受低温LNG。单容罐设计压力较低，投资费用较少，但由于其安全性较差，生产厂与接收站已经较少使用。双容罐由混凝土或耐低温的金属材料制成外罐，会泄漏气体LNG，但不会泄漏液体LNG，但依然需要设计较大安全距离，并增加起鼓风机。全容罐由镍钢或混凝土设计外筒或顶盖外筒，安全性较高，设计压力加大，不会泄漏气体LNG，可以不安装返回起鼓风机，降低了运营费用。膜式罐利用混凝土制作外罐，利用不锈钢制作内膜，采用地上式与地下式的储罐模式，安全性与抗震性较强，不会受到风荷载影响。但膜式罐罐底位于地下水位以上，建设前期应做好地质勘查工作，因此其建设周期较长，且投资费用较高[1]。
        （5）码头与卸船系统建设时应借鉴远洋运输经验，保证设置灵活性，在满足卸船时间要求的基础上，适应大型运输船，并满足其他规格船体的要求。
        （6）LNG接收站还应保证再气化能力，在适应城市天然气供应调峰能力的基础上，满足正常供气需求。工作人员应结合投资成本，合理选型气化器，实现灵活调节。LNG气化器具备浸没燃烧立式管壳、三元流体式气化以及开架式气化等模式，开架式与浸没燃烧式在天然气接收站中得到广泛应用。其中开架式气化器由铝合金管组成，可靠性能高，但投资成本也大。浸没燃烧式气化器可以在燃烧室内燃烧压缩气体与燃料气，并通过喷嘴进入水中，加热水。LNG通过浸没在水中的盘管进行加热，此种设备操作灵活，但操作费用较高，排出的尾气也会污染环境。

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        （7）为了降低运营成本，应优化LNG接收站设备选型与实施工艺，比如卸船系统结合实际情况确定选择单管还是双总管，蒸发器压缩采用单机还是双机等。
        （8）再气化液化天然气期间会产生打量冷能，应保证合理回收利用。可以直接利用冷能进行海水淡化养殖以及冷冻存储，也可以利用冷能进行低温破碎冷冻等。
        3.LNG接收站建设核心技术
        3.1接收站生产智能化模型
        根据动力源头、基础用能、耗能设备等因素划分接收站作业模式，并通过组态监测，合理调整每种运行模式下涉及的关键设备参数与管线测点温度等信息。通过生产智能优化模型的建立，可以在线指导生产计划流程与调度，合理设计生产任务信息，减少周期内能源消耗量，降低生产成本。在建立计划调度模型时，应以现场必须满足的条件作为约束条件，以现场可调节的手段作为决策变量，在优化算法的基础上优化模型运行结果。同时，还应设立业务分析模块分析单位能耗与生产能耗，为优化运营模式提供依据。在输入生产外输模式、小时流量、外输量等条件的基础上，确定生产工况下的单位能耗成本与单位生产能耗，优化设计，指导生产调度的运行。执行外输计划时应估算每种模式下的能耗与电费情况，根据结果优化选择最低电费的运行方案。
        3.2接收站优化能效与故障预警
        工作人员分析设备用能转换效率，判断设备当前能耗合理性，为设备运行与改进提供数据指导。LNG接收站可以看做连续的动力学系统，工作人员计算数量关系确定整个系统的运行状态。系统发生故障时，意味输入与状态变量的变化，整个系统均会偏离稳定的运行模式。建立动力仿真模型，可以确定设备变量数量关系，增强了模块的可用性，并引入对标思想评价当前设备运行情况，完成设备关键测点的实时监测。当监测数值超出一定范围时，会自动触发报警系统，将故障事后处理改变为事前预警，延长设备的使用期限，降低维修费用与时间[2]。
        3.3海水汽化器优化
        利用设备能效分析模型研究开架式气化器结构参数，根据操作数值得到传热系数，通过换热方程确定气化LNG所需的海水量。当前我国LNG接收站外输负荷较低，海水流量裕量，通过节能改造，可以改变机泵机械状态，优化海水系统流量，灵活调整海水流量，减少改造工期，降低投资成本，优化机泵的运行模式。
        3.4建立能源管理中心
        为了集约化能源管理，数字化与动态化管理接收站能源系统，应利用信息化与自动化技术建立能源信息平台，实现统一处理。同步监测与管理全站范围内的生产操作与能源流向环节，集中管理调度数据信息，全面掌握接收站整体能源消耗与现场水、电、氨气、燃料气的使用与消耗情况。
        3.5细化能源成本管控
        在智慧运行系统中建立成本管控模块，保证能源消费的透明化与公开化，系统可以自动采集能源消耗数据，统计计算一定时间内的外输量、生产用电、生产用水、液氨消耗量等指标，实现环比与同比的对比分析，细化分解管控关键指标。同时，还应对接ERP管理系统数据，快速准确统计每日的生产成本，自动结算计量，采集数据并自动分析，作为生产成本与能源单价设置依据，在对比分析不同生产模式下能耗量的基础上，优化全站运营成本[3]。
        结束语
        提升LNG接收站的建设水平，不但可以降低运营成本，还可以促进形成多气源供气格局，保证天然气的灵活供应，在改善供气系统调峰能力的基础上，增加天然气的储备量，实现安全稳定供应天然气。
        参考文献：
        [1]粟科华，李伟，刘建勋，寇忠.国外液化天然气接收站调峰实践及对中国的启示[J].国际石油经济，2020（12）：33-34.
        [2]姜夏雪，安东雨，陈锐莹.大气压对液化天然气罐群接收站设计和运营的影响[J].石油化工设备，2020（11）：6-10.
        [3]周娜，于传见，沈斌，李增光.液化天然气LNG接收站选址要点[J].水运工程，2018（06）：83-86.