移动式小型BOG增压再液化装置功耗的模拟计算

为了有效回收液化天然气接收站产生的BOG,减少BOG的排放,以国内某LNG接收站的BOG增压再液化工艺为例,利用HYSYS模拟设计工况下的运行参数,通过分析混合制冷剂的甲烷含量及组分配比、BOG压缩机出口压力、冷剂压缩机出口压力等参数对再液化系统的影响,获得了混合制冷剂的推荐配比为甲烷24%、氮气12%、乙烯33%、异丁烷31%,冷剂二级压缩机出口压力为4300kPa,BOG二级压缩机出口压力为7200kPa,节流压力为370kPa。在上述条件下,系统功耗为664.935kW,比以往降低了8.45%。     

LNG站BOG回收技术研究进展

BOG是影响LNG站安全、环保、经济运行的主要因素之一,BOG回收成为亟待解决的难题。基于BOG生成的影响因素,通过调研国内外LNG站BOG回收技术的相关研究成果,对脉管制冷机回收、氮膨胀制冷回收、液氮回收、喷射液化回收、混合冷剂液化回收、直接压缩工艺、再液化工艺以及直接压缩与再液化结合工艺8种BOG回收技术的研究进展及其优缺点进行了评述,并提出了有针对性的优化方法。结合LNG站的实际需求,在满足LNG站平稳运行的前提下,为不同类型的LNG站制订了经济、有效的BOG回收方案,并对BOG回收技术未来的发展方向进行了展望。(图11,表1,参54)     

ASPEN PLUS对天然气运输船再液化流程的模拟与优化

为了降低LNG船BOG再液化流程的功耗,在ASPEN PLUS中选择合适的热力学方法和设备模块对LNG船BOG再液化装置进行建模.通过对丙烯的预冷换热器出口温度、压缩机出口压力、节流阀出口压力以及BOG压缩机出口压力等工艺设备运行参数的模拟计算,得到各参数对BOG再液化流程功耗的影响规律.以工艺系统最低功耗为优化目标,采用变量轮换法对优化参数进行优化计算,得出在一定海水温度和液货舱BOG压力变化范围内,BOG再液化系统中重要节点的相关参数、压缩机和换热器最优化性能参数和设备设计参数,优化后流程总功耗比优化前降低了8.82％.     

液化天然气BOG的计算方法与处理工艺

介绍了液化天然气蒸发气(BoilOffGas,BOG)的产生原因,不同条件下BOG量的计算方法,以及直接压缩和再冷凝两种BOG处理工艺。利用伯努利方程定量地对两种处理工艺的能耗进行对比,并进行实例验算。结果表明:在相同工况下,再冷凝工艺比直接压缩工艺节能,且处理的BOG量越大、LNG储罐储存压力越低﹑外输管网压力越高,再冷凝工艺的节能效果越明显。得出结论:再冷凝工艺适用于大型LNG接收站处理BOG,直接压缩工艺适用于小型LNG卫星站处理BOG。     

LNG接收站最小外输工况下BOG的再冷凝控制

最小外输工况下BOG再冷凝工艺的平稳控制是LNG接收站安全平稳运行的关键,对LNG接收站BOG再冷凝工艺在最小外输工况下的控制难点和技巧进行分析,结果表明:最小外输工况下LNG接收站产生的BOG的量较多,通过再冷凝器底部旁路的LNG量过少,运行过程中调整压缩机负荷、槽车站装车量波动等因素都会导致再冷凝器的压力、液位波动较大,同时也无法满足高压泵入口的温度要求及维持其入口压力的稳定.最后提出减少接收站BOG产生量、降低进入再冷凝器的BOG温度、保证BOG压缩机在高负荷下运行及提高再冷凝器的操作压力等措施,这些措施能够提高BOG再冷凝工艺控制的平稳性,保证系统安全运行.     

LNG接收站BOG处理工艺优化及能耗分析

闪蒸气(Boil-off Gas,BOG)的处理关系着LNG接收站的能耗及安全平稳运行。对比了目前常用的BOG直接压缩工艺和再冷凝液化工艺在工艺流程及能耗方面的差异,并分析了外输量、外输压力对BOG处理工艺能耗的影响。由此提出了BOG处理工艺的优化措施:针对现有BOG处理工艺流程加热再冷却过程中存在冷热交换而造成能量损耗的问题,利用LNG冷能通过换热器冷却压缩后的BOG,以LNG自身冷能取代现有BOG处理流程中的耗能元件再冷凝器,同时降低压缩机出口BOG的温度,减少加热再冷却过程的能量损耗。利用HYSYS软件分别对优化前后BOG处理工艺进行能耗分析,结果表明:BOG处理工艺优化前后能耗分别为2 677.82 k W、1 990.77 k W,优化后BOG处理工艺节约能耗约25.66%。     

LNG加气站BOG再液化工艺

为了减少LNG加气站中BOG直接放空造成的环境污染与能源浪费,以加气能力为1×104 m3/d的LNG加气站为例,计算BOG的日蒸发量,并使用HYSYS软件模拟适用于该LNG加气站的BOG再液化工艺流程,逐步优化制冷网格,计算该加气站BOG再液化所需的LNG流量。对于加气能力为1×104 m3/d的LNG加气站,增设1套BOG再液化装置(1台BOG压缩机、1个BOG缓冲罐、1台再冷凝器及1个调压阀),即可实现BOG的再液化。调节流程中各节点参数后得出:当过冷LNG的流量达到90 kg/h时,BOG完全冷凝。该BOG再液化流程利用LNG自身冷量冷凝BOG,并回注于LNG储罐中,不仅可提高BOG回收率,使其在LNG加气站中循环利用,保证罐内温度、压力在一定范围内,同时可有效地减少LNG冷能浪费。(图4,表7,参10)     

大气压变化对蒸发气压缩机处理能力的影响

大气压变化对LNG接收站蒸发气量(BOG)计算的影响因工程项目自身特点不同而有所差异,结合不同工程项目的储罐压力控制方式,详细分析大气压变化对BOG产生量的影响,结果表明:对于采用LNG储罐表压来控制BOG压缩机运行负荷的LNG接收站,在计算BOG量时,应将大气压降低考虑在内,尤其是对于沿海地区大气压波动较频繁的工程项目;对于采用LNG储罐绝对压力来控制BOG压缩机运行负荷的LNG接收站,在计算BOG量时无需考虑大气压变化。基于国内外BOG计算方法的对比结果,推荐了较为合理的计算方法,可为LNG接收站中BOG产生量的计算,以及如何确定BOG压缩机处理能力提供借鉴。     

BOG压缩机在江苏LNG接收站的应用

BOG压缩机是BOG处理的核心设备,其作用是处理过量的蒸发气,维持LNG储罐内的压力稳定.江苏LNG接收站选用的活塞立式压缩机,由于采用了迷宫密封,活塞和气缸为非接触,因此工作表面没有磨损,可以选择较高的活塞速度；由于采用了卸荷阀和余隙阀控制相结合的方式,因此使得负荷可以在更大的可控范围变化.在压缩机运行过程中,压缩机在启机时发生了跳车现象,为此,结合生产实际,灵活变化压缩机的联锁值及负荷增减的时间点,对压缩机冷却水系统及压缩机的隔离吹扫进行优化,满足了工艺要求,提高了安全系数.     

FLNG小试、中试液化试验的放大性分析

FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)液化工艺受规模、原料气组分及环境条件等影响较大,为了实现大规模工业化应用,基于南海某目标气田相关情况,建立丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的FLNG小试及中试液化试验装置,并对试验结果进行FLNG放大过程的规律分析。结果表明:随着原料气处理规模的增大,丙烷预冷双氮膨胀液化工艺对原料气参数的敏感性变弱,且预冷段作用愈加明显,不仅可以降低装置能耗、氮气液化及过冷负荷,且可以减小氮气循环量,提高整体液化工艺的液化能力。在倾斜及晃荡工况下,冷箱内原料气温度变化不大,整个液化装置对晃动的适应性较强。液化工艺选择、设备选型、回收量对整个液化系统的液化率及液化能力的影响较大。随着液化规模的增大,高效的机组效率和合理的能量回收方式,在保证液化系统正常运行的同时,可以有效降低整个装置的能耗,提高经济效益。     

LNG储罐内BOG动态模拟研究

LNG储罐漏热引起的BOG蒸发速率、BOG压力(罐内压力)的运行控制是LNG接收终端正常运行的关键。通过对LNG储罐内流体热响应过程的分析,建立了储罐内流体的计算模型,开展了储罐热负荷、BOG排出速率对BOG蒸发速率和压力的影响的动态模拟分析,提出了BOG蒸发和排出速率控制的建议。     

LNG储罐优化数学模型及其应用

在LNG系统中,LNG储罐设施所占的投资比例较大,为节省投资,基于压力和蒸发率的关系对LNG储罐进行优化。相对于LNG单容罐,全容罐在经济和安全方面的优势更明显。介绍了LNG全容罐保温系统的组成和优化原理,提出通过调整保温层厚度代替储罐的增压系统进行罐内压力调节并达到高压储存的目的,在储罐安全的条件下,利用BOG压缩机对蒸发气进行再冷凝,实现LNG的循环利用。基于此,建立了LNG储罐优化数学模型,并利用VC＋＋语言编写计算程序对其求解,算例分析结果表明：该模型可行且适用于LNG系统的优化。     

大型FLNG／FLPG装置上部模块二氧化碳预冷双氮膨胀液化工艺方法

针对FLNG／FLPG装置区别于常规FPSO以及陆上LNG工厂的关键和难点技术,以南海某深水气田为研究目标,开展了FLNG／FLPG装置液化工艺方案优化分析,提出了具有自主知识产权的CO2预冷双氮膨胀的海上FLNG液化工艺。对影响该工艺流程性能的关键参数进行了优化,分析了该工艺对于海上FLNG装置的适应性。结果表明：二级制冷工艺用于海上FLNG装置的天然气预冷过程,当二氧化碳一级制冷温度在-20℃左右,二级制冷温度在-50℃左右,氮气循环压缩机出口压力取8MPa,两级氮膨胀制冷分界温度取-98℃,海水换热温差在8℃左右,单列总功耗为6．258×10-4kw,液化率为93．7％,比功耗为0．3271kW·h／m3。该工艺安全性高、流程简单、设备紧凑、经济性较好,具有较好的海上适应性。（图6,表4,参8）。     

LNG工厂冷剂压缩机一次性启动方案

LNG工厂冷剂压缩机多次启动将会造成物料损耗和环境污染双重问题,迫切需要对压缩机启动方案进行优化。以昆仑能源黄冈LNG 工厂为例,其乙烯制冷循环系统冷剂装填完毕后,需在压力上涨至设计值前立刻启机,否则压力过高,将导致压缩机启动负荷过大而启机失败,每次启机失败均需将系统压力释放至0.6 MPa 后方可再次尝试启动。根据2015—2017 年该厂乙烯压缩机多次启机数据,利用层次分析法进行数学建模。通过对比优选,提出了压缩机一次性启动方案:在压缩机处于2200r/min 低速运转期间,打开放空阀,充分冷却机体后再升速;在升速过程中,当入口温度低于-40 ℃、压力低于当前温度对应露点的压力、喘振阀开度调整至压缩机电流小于1 200 A时,保证机体不发生振动联锁和超负荷,从而一次性启机成功。该方案解决了压缩机反复启动问题,可为其他LNG 工厂科学开工提供借鉴。     

LNG绕管式换热器壳程对流换热数值模拟

绕管式换热器是天然气液化的核心设备,其换热性能的优劣严重影响液化工艺水平。基于绕管式换热器的结构及特性,采用Fluent软件,对LNG绕管式换热器壳程单相混合冷剂的对流换热进行了数值模拟。结果表明:换热管管径是影响壳侧换热的重要因素,壳侧换热系数、壳侧冷剂压降均随换热管管径、壳侧冷剂质量流量的增大而增大。模拟结果与已有实验值的偏差均控制在20%以内,二者具有较高的匹配性,说明采用新建立的数值模拟模型用于绕管式换热器换热性能研究具有可行性。     

温降速率对LNG储罐预冷影响的数值模拟

LNG储罐在投产前需要进行调试,其中LNG储罐预冷是最重要的环节。采用MATLAB软件,建立16×104 m3地上全容式常压LNG储罐预冷模型,研究预冷过程中LNG喷淋量、BOG排放量、储罐压力、LNG气化率及温降速率的变化规律对LNG储罐预冷的影响。研究结果表明:在恒定温降速率下,LNG喷淋流量逐渐增加、BOG排放流量及储罐压力先增后减、LNG气化率仅在预冷后期逐渐降低;随着温降速率增大,LNG喷淋流量、BOG排放流量及罐内压力均增加,但LNG喷淋总量及BOG排放总量减小,LNG气化率仅在预冷后期随温降速率增大而增大;在温降速率超过3 K/h后,对LNG储罐预冷影响较小;在对LNG储罐进行预冷分析时,太阳辐射的影响不可忽略。为了保障LNG储罐投产工作的顺利开展,建议在预冷前期,将温降速度控制在1 K/h之内;在预冷后期,为提高LNG冷量利用率,应增大温降速率,将平均温降速率控制在2～3 K/h。经过实例验证,LNG储罐预冷模型模拟误差均小于10%,可以满足工程应用要求,对于LNG储罐实际预冷过程、预冷方案设计及预冷参数优化具有参考意义。(图2,表2,参20)     

用蒸发气体充填LNG储罐隔热层

从普通堆积隔热型LNG储罐对隔热层充填气体的要求出发,对BOG(蒸发气体)和N2(氮气)的各项性质进行了分析和对比,并在此基础上进行了试验验证,结果表明,用BOG替换N2充填LNG储罐隔热层不仅在理论上、技术上可行,而且还具有较好的经济性,具有一定的推广应用价值.     

氦压缩机油气分离初探

为了提高制冷压缩机油气分离的效率,在结构改进和材料选取等方面对压缩机系统滤油过程进行分析,提出进一步提高压缩机滤油效率的途径。     

中亚天然气管道压气站运行能耗优化模拟计算

在长输天然气管道运行费用构成中,压气站自耗气费用成本占比50%以上,基于能耗最优的压气站运行优化具有重要意义。以中亚天然气管道加兹里压气站为例,针对该站场存在的高温天然气输送及不同输量与压缩机组匹配的特殊运行工况,借助SPS 仿真软件及历史运行数据,模拟计算了不同工况下自耗气量的变化规律,量化分析了不同工况所导致的额外自耗气量。模拟结果表明:压气站进站天然气温度每上升5 ℃,压缩机组自耗气量增幅6%;在一定的输量范围内,采用低效率的双机组运行模式,每天将增加1×10^4~3×10^4 m^3 自耗气量。由此制定了基于月度输气计划压气站能耗优化的压缩机组匹配工艺方案,可为长输天然气管道压气站开展能耗优化提供参考。     

基于Fluent的一种生物质热解气体冷凝装置的设计

热解气的冷凝液化是生物质快速热解制油工艺的关键技术之一,增强高温生物质热解气的冷凝液化效果对于提高生物燃油的品质及产量非常重要。该研究在对热解气冷凝进行传热传质计算的基础上,设计一种高效可靠的生物质热解气体冷凝装置,并通过Fluent软件分析检验该装置的冷凝效果。