LNG气化工艺的分析介绍

1.气化流程

LNG气化站工艺大致分为两种:一种是蒸发气体(BOG)再液化工艺;另一种是BOG直接压缩工艺。两种工艺并无本质上的区别,仅在蒸发气体的处理上有所不同。图7-2是采用BOG再液化工艺的LNG气化站工艺流程。

图7-2 LNG气化站工艺流程

在大型LNG接收站,LNG运输船抵达码头后,经卸料臂将LNG输送到储罐存储。来自储罐的LNG由泵升压后送入气化器,LNG受热气化后输送到下游用户管网。LNG在存储过程中,由于储罐不可避免地漏热,部分LNG会从液相蒸发出来,这部分蒸发气体即BOG。采用再液化工艺时,BOG先通过压缩机加压到1MPa左右,然后与LNG低压泵送来的压力为1MPa的LNG过冷液体换热并重新液化为LNG。若采用BOG直接压缩工艺,则由压缩机加压到用户所需压力后直接进入外输管网。BOG直接压缩工艺需要将气体直接升压至管网压力,需要消耗大量压缩功;而LNG再液化工艺是将液体用泵升压,由于液体体积要小得多,且液体的压缩性很小,因此液体升压过程的能耗比BOG直接升压过程可节约50%左右。另外,为了防止LNG在卸船过程中造成LNG船舱形成负压,一部分BOG需要返回LNG船以平衡压力。

小型LNG气化站一般采用LNG槽车输入LNG,卸车过程比大型接收气化站的卸船过程更简单一些,但气化工艺过程是类似的。

LNG接收气化站工艺流程选择中,还有一个很重要的部分是关于LNG存储设备和气化设备的选择。这需要在考虑各种设备优缺点的基础上,结合气化站规模和其他具体情况确定。

2.气化站存储总容积的确定

为了保证不间断供气,特别是在用气高峰季节也能正常供应,气化站中应存储一定数量的LNG。目前最广泛采用的存储方式是利用储罐存储。(www.xing528.com)

气化站储罐设计总容积可按式(7-3)计算:

式中,V为总存储容积(m³);n为存储天数(d);K为月高峰系数,推荐使用K=1.2～1.4;G_r为年平均日用气量(kg/d);ρ_y为最高工作温度下的LNG密度(kg/m³);φ_b为最高工作温度下的储罐允许充装率。

存储天数主要取决于气源情况(气源厂个数、检修周期和时间、气源厂的远近等)和运输方式。

3.气化器传热面积的确定

气化器的传热面积按式(7-4)计算:

式中,A为气化器的换热面积(m²);w为气化器的气化能力(kg/s);Q_m为气化单位质量LNG所需的热量(kJ/kg),Q_m=h₂-h₁,h₁为进入气化器时LNG的比焓(kJ/kg),h₂为离开气化器时气态天然气的比焓(kJ/kg);K为气化器的传热系数[kW/(m²·K)];Δt为加热介质与LNG的平均温差(K)。