LNG接收站的主要功能是接收、儲存、再氣化液化天然氣，為區(qū)域管網用戶穩(wěn)定供氣。近幾十年來，隨著工程建設的推進，先進、可靠的接收站技術已日趨成熟，可以為我們所用。
一、接收站工藝
LNG接收站按照對LNG儲罐蒸發(fā)氣(BOG)的處理方式不同，接收站工藝方法可以分為直接輸出和再冷凝兩種。直接輸出法是將蒸發(fā)氣壓縮到外輸壓力后直接送至輸氣管網；再冷凝法是將蒸發(fā)氣壓縮到較低的壓力(通常為0.9MPaG)與由LNG低壓輸送泵從LNG儲罐送出的LNG在再冷凝器中混合。由于LNG加壓后處于過冷狀態(tài)，可以使蒸發(fā)氣再冷凝，冷凝后的LNG經LNG高壓輸送泵加壓后外輸。因此，再冷凝法可以利用LNG的冷量，并減少了蒸發(fā)氣壓縮功的消耗，節(jié)省了能量。對于大型LNG接收站大多采用再冷凝工藝。圖6-1所示是典型的接收站再冷凝工藝流程[4]。
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接收站的生產系統(tǒng)包括：卸船系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、外輸及計量系統(tǒng)等。
(一) 卸船系統(tǒng)
接收站的卸船系統(tǒng)包括專用碼頭、卸料臂、蒸發(fā)氣返回臂和管路等。
CNG專用碼頭的特點是接收品種單一、數量多、船型大。碼頭上除設有大型運輸船靠泊、停泊設施外，LNG碼頭的專用設備是卸料臂。卸船操作在操作員的監(jiān)控下進行，重點是控制系統(tǒng)壓力。卸料臂通過液壓系統(tǒng)操作。LNG運輸船到達卸船碼頭后，通過運輸船上的輸送泵，經過多臺卸料臂分別通過支管匯集到總管，并通過總管輸送到LNG儲罐中。LNG進入儲罐后置換出的蒸發(fā)氣，通過一根返回氣管道，經氣相返回臂，送到運輸船的LNG儲艙中，以保持系統(tǒng)的壓力平衡。
在卸船操作初期，采用較小的卸船流量來冷卻卸料臂及輔助設施，以避免產生較多的蒸發(fā)氣，導致蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)超負荷而排放到火炬。當冷卻完成后，再逐漸增加流量到設計值。
卸船作業(yè)完成后，使用氮氣將殘留在卸料臂中的LNG吹掃干凈，并準備進行循環(huán)操作。，從各卸料支管中排除的LNG進入碼頭上設置的收集罐，并通過收集罐加熱器將排除的LNG氣化后經氣體返回管線送到蒸發(fā)氣總管。
在無卸船期間，通過一根從低壓輸出總管來的循環(huán)管線以小流量LNG經卸料總管循環(huán)返回再冷凝器，以保持LNG卸料總管處于冷備用狀態(tài)。
(二) 儲存系統(tǒng)
1. 儲罐
儲存系統(tǒng)是接收站重要的生產系統(tǒng)，而儲罐是該系統(tǒng)的主要設備。進出儲罐的所有管線接口都在罐頂。為了使不同密度的LNG以不同方式進入儲罐，流程上安排卸船時LNG可以從儲罐的上部管口直接進入儲罐，也可通過內部插入管由底部進入儲罐。通常在操作中，較重的LNG從上部進入，較輕的LNG從下部進入。同時，也可通過LNG低壓輸送泵將罐內LNG循環(huán)到上部或底部，從而有效防止分層、翻滾現象的產生。
(1) 儲罐的液位控制
為了確保儲罐的安全操作，儲罐的液位、溫度、密度監(jiān)測十分重要。每個儲罐都應設置足夠的液位、溫度、密度連續(xù)測量設施，以有效監(jiān)控儲罐的液位。連續(xù)測量設施由數字邏輯單元和電機驅動單元組成，可以在LNG儲罐內垂直移動、連續(xù)測量。當溫差超過0.2℃或密度差超過0.5kg/m3時，應用LNG低壓輸送泵對罐內LNG進行循環(huán)操作，以肪止出現分層翻滾現象。
儲罐設有高低液位自動保護裝置，在液位不正常時，報警并聯(lián)鎖停止進料或停止罐內低壓泵運行。
(2) 儲罐的壓力控制
LNG儲罐是常壓儲存，全容罐的設計壓力一般為29kPa，因而外界大氣壓的變化對儲罐的操作影響很大，罐的壓力控制采用絕對壓力為基準。在正常操作條件下，儲罐的絕對壓力是通過BOG壓縮機壓縮回收儲罐的蒸發(fā)氣體來控制的。在兩次操作間隔時間段，儲罐的操作壓力應維持在低壓狀態(tài)[通常為0.1073MPa(絕壓)]，以防壓力控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，儲罐操作有一個緩沖空間。在卸船操作期間，儲罐的壓力將升高，儲罐處于較高壓力操作狀態(tài)。
儲罐的壓力保護采用分級制：第一級超壓保護將排火炬，當儲罐壓力達到一定值(如儲罐設計壓力為0.029MPa，則儲罐壓力達到0.026MPa)時，控制閥打開，超壓部分氣體排入火炬系統(tǒng)。第二級超壓保護排大氣，當儲罐壓力達到設計壓力時，儲罐上壓力安全閥打開，超壓部分氣體直接排入大氣。第一級負壓保護靠補壓氣體，當儲罐在操作中壓力降低到設計負壓時，將通過高壓外輸天然氣總管上來的經兩級減壓后的氣體來維持儲罐內壓力穩(wěn)定。第一級負壓保護通過安裝在儲罐上的真空閥來實現。
(3) 儲罐的溫度監(jiān)測
LNG儲罐的內罐底部和罐體上設有若干測溫點，可監(jiān)測預冷操作和正常操作時罐內的溫度。在罐外也設有多個測溫點，可監(jiān)測LNG的泄漏。為防止儲罐基礎結冰而危及混凝土基礎，在儲罐基礎上設有兩套電加熱系統(tǒng)，并在基礎的不同位置設有溫度檢測設施以控制電加熱系統(tǒng)。
2. 罐內泵
罐內泵的用途是將LNG儲罐內的液體抽出并送到下游裝置。在每臺泵的出口管線上裝有流量控制閥，用以調節(jié)各運行泵的出口在相同流量下工作和緊急情況時切斷輸出。為保護泵，在每臺泵的出口管線上同時裝有最小流量控制閥，該最小流量管線也可用于罐內LNG的混合以防止出現分層。
當接收站處于“零輸出”狀態(tài)時，站內所有的低、高壓輸送泵停止運行，僅開啟一臺罐內泵以確保少量的LNG在卸料總管中及LNG輸送管線中進行循環(huán)，保持系統(tǒng)處于冷狀態(tài)。
(三) 蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)
1. 蒸發(fā)氣增壓
由于外界能量的輸入，如泵運轉、周圍環(huán)境熱量的泄入、大氣壓變化、環(huán)境影響等都會使處于極低溫的液化天然氣受熱蒸發(fā)，產生蒸發(fā)氣(BOG)。當卸船作業(yè)LNG送入儲罐時造成罐內LNG體積的變化也會加快蒸發(fā)。LNG接收站在卸船操作時產生的蒸發(fā)氣的量是無卸船操作時的數倍。
儲罐內的蒸發(fā)氣壓力很低，需要增壓才能進入系統(tǒng)。采用蒸發(fā)氣壓縮機將儲罐內的蒸發(fā)氣抽出增壓后送入處理系統(tǒng)。蒸發(fā)氣壓縮機的控制可以是自動的，也可以是手動的。在自動操作模式下，LNG儲罐壓力通過一個總的絕壓控制器來控制，該絕壓控制器可自動選擇蒸發(fā)氣壓縮機的運行負荷等級(50%或100%)。在手動操作模式下，操作人員將根據儲罐的壓力檢測情況來選擇蒸發(fā)氣壓縮機的運行負荷等級。
如果蒸發(fā)氣的流量比壓縮機(或再冷凝器)的處理能力高，儲罐和蒸發(fā)氣總管的壓力將升高，在這種情況下，多出的部分蒸發(fā)氣將通過與蒸發(fā)氣總管相接的壓力控制閥排到火炬。
一般選用1臺壓縮機的能力足夠處理不卸船操作條件下產生的蒸發(fā)氣體，僅在卸船時，才同時開2臺壓縮機。
2. 再冷凝
采用再冷凝工藝的接收站，蒸發(fā)氣增壓后送入再冷凝器。再冷凝器主要有兩個功能，一是在再冷凝器中，經加壓后的蒸發(fā)氣與低壓輸送泵送出的LNG混合，由于LNG加壓后處于過冷狀態(tài)，使蒸發(fā)氣再冷凝為液體，經LNG高壓輸送泵加壓后外輸，因此再冷凝器的另一個功能是可用作LNG高壓輸送泵的入口緩沖容器。
再冷凝器的內筒為不銹鋼鮑爾環(huán)填充床。蒸發(fā)氣和LNG都從再冷凝器的頂部進入，并在填充床中混合。此處的壓力和液位控制保持恒定，以確保LNG高壓輸送泵的入口壓力恒定。再冷凝器設有比例控制系統(tǒng)，根據蒸發(fā)氣的流量控制進入再冷凝器的LNG流量，以確保進入高壓輸送泵的LNG處予過冷狀態(tài)。
在再冷凝器的兩端設有旁路，未進入再冷凝器的LNG通過旁路與來自再冷凝器的LNG混合后進入高壓輸送泵，同時旁路也可以保證再冷凝器檢修時，LNG的輸出可繼續(xù)進行。
如果再冷凝器氣體入口壓力在高值范圍不規(guī)則波動，再冷凝器的操作壓力控制器將通過釋放部分氣體到蒸發(fā)氣總管來維持。
在外輸量較低時，再冷凝器可能不能將壓縮后的蒸發(fā)氣體完全冷凝下來。這種情況可通過再冷凝器液體出口溫度增加來檢測。通過該溫度信號調節(jié)控制蒸發(fā)氣壓縮機的能力。
(四) 輸送系統(tǒng)
LNG接收站輸送系統(tǒng)的主要功能是實現LNG再氣化，外輸供氣。該系統(tǒng)主要包括高壓輸送和LNG氣化兩部分。
1. LNG高壓輸送泵
從再冷凝器出來的LNG直接進入LNG高壓輸送泵，加壓后通過總管輸送到氣化器。根據外輸氣量的要求控制LNG高壓輸送泵啟停臺數。
在氣化器的入口LNG管線上設有流量調節(jié)來控制LNG高壓輸送泵的外輸流量。該流量調節(jié)可以由操作員手動控制，也可根據外輸天然氣總管上的壓力變化來控制，通過LNG高壓輸送泵的外輸流量來保證外輸天然氣總管上的壓力穩(wěn)定。在高壓輸送泵出口管上設有最小流量回流管線，以保護泵的安全運行。
2. 氣化器
LNG在氣化器中再氣化為天然氣，計量后經輸氣管線送往各用戶。氣化后的天然氣最低溫度一般為0℃。
LNG接收站一般設有兩種氣化器：一種用于正常供氣氣化，長期穩(wěn)定運行；另一種通常僅作為調峰或維修時使用，要求啟動快。氣化器通常用海水作熱源，海水流量通過海水管線上的流量調節(jié)閥來控制，控制海水流量滿足氣化熱負荷要求，同時限制海水溫降不超過5℃。
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