LNG接收站与电厂取排水一体化设计的探讨

LNG接收站与电厂取排水一体化设计的探讨

汪子涵

国家石油天然气管网集团有限公司深圳液化天然气项目经理部， 广东 深圳

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摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，我国电力行业和化工行业发展都十分快速。LNG接收站项目大多建设在，利用大量的海水将液化天然气进行气化，海水作为接收站气化器加热用热源，使LNG气化成天然气，热交换后海水变成冷排水回归大海，其取水排水是一个海水降温过程；电厂利用海水作为电厂汽轮机排汽冷凝用冷源，使乏汽冷凝成凝结水，热交换后海水变成温排水回归大海，其取水排水是一个海水升温过程。LNG接收站建设与电厂的建设均需要建设规模较大的取排水设施，若LNG接收站和电厂项目建设结合在一起考虑，可以有效地降低能耗，取得可观的经济效益。本文将LNG接收站与电厂取排水设施统筹设计称之为一体化设计。

关键词：LNG气化；冷排水利用；一体化设计

引言

ＬＮＧ气态外输都需要加热气化，即从－１６２℃存储温度气化变为常温的ＮＧ，释放出大量的冷能，当ＬＮＧ在一个标准大气压下从－１６２℃气化到５℃时，约释放出２３０（ｋＷ•ｈ）／ｔ的冷量，直接利用海水作为气化热源，其气化后的排水直接对水体环境产生冷污染影响，与之相反，电厂运行时自身温排水直接对水体环境形成热污染。但直接选用电厂循环水温排水作为ＬＮＧ气化热源取代用普通海水，不仅能够减少海水取水设施的投资费用，而且在ＬＮＧ接收站取水时，还可以避免加氯等环节，相应减缓海洋的余氯污染。

1设计特点

在给水排水设计上，注重供水的卫生，对于工业用水接入前设置倒流防止器，并将其设置在地面上部以防止污染，其下部设磁性密闭地漏。既可满足应急排水的要求，又可防止水封干涸引起的废气污染室内环境。生活水箱和消防水池设有带泵循环型的水箱消毒机，保障水质卫生；为提升供水的可靠性，市政给水引入管并在厂区内在引入管之间设连通管，既考虑市政压力直接供水又考虑市政压力不足情况下设置变频泵组供水，厂区内供水管采用环状管网的给水方式；关注节水节能，对工业冷却用水循环利用，利用市政供水的余压，生活与生产共用供水干管，并利用厂区雨水提升的排水作为绿化浇洒使用。锅炉排污经降温池处理后排入雨水管网。

2LNG冷能利用

LNG液化时需要耗能，当它重新气化时，该耗能可以回收利用，其冷能利用主要有直接利用和间接利用。直接利用有冷能发电、液化分离空气、冷冻仓库、干冰等；间接利用有冷冻食品、低温粉碎、冻结保存等。冷能利用最简单的方法是海水加热LNG，海水变冷后用以作为联合循环机组的冷却水，这是最简单的利用，也不需要增加多少投资，只需要电厂建设在LNG接收站附近。因此每吨LNG气化需要吸收的热能E大约为860000kJ。在国内，根据GB51156—2015《液化天然气接收站工程设计规范》：“当使用海水作为气化器的热源时，海水温降不应大于5℃”，若海水温降按5℃考虑，则理论上每吨液化天然气需要约40t左右的海水进行加热。以上为LNG液化全部由海水加热的理论值，当LNG液化有除海水以外的外界热能参与时，则不适用。另外LNG接收站所释放的冷能也不一定全部由海水加热，可能高品位的冷能直接利用，低品位的冷能用海水加热。

3LNG接收站与电厂取排水一体化设计

3.1场地雨水排水

厂区总体标高设计上，由于工业园区的特殊要求，厂区地面的标高低于园区的道路标高。厂区的雨水排水出路为北侧河道，造成雨水排水口标高处于淹没流的状态。这给总体雨水排水设计带来坡度难以保证的问题。设计针对平原地区雨水排水出口的落差较小的情况，分析雨水提升的经济性后，采用了放大雨水管的排水管径以减小坡度的设计方法，有利于减少排水提升的运行成本。当然，厂区内在超过设计排水能力时，地面可能会有一定的积水风险。为配合复合厂房、冰箱厂房的物流卡车运货方便，厂房采用了入口处降低标高以便卡车与厂房地坪的水平对接。对于该区域的室外排水设计就不能采用重力排水的形式，设计在局部低洼的部位设置集水井，平时该部分水量经沉淀后兼做平时绿化给水使用。

3.2电厂经济效益分析

在设置的火力发电厂，将作为循环冷却水，汽轮机排汽进入凝汽器，被循环水冷却凝结为水，由凝结水泵抽出，经过各级加热器加热后作为给水返回锅炉；汽轮机的排汽在凝汽器内受冷凝结为水的过程中，体积骤然缩小，因而原来充满蒸汽的密闭空间形成真空，这降低了汽轮机的排汽压力，使蒸汽的理想焓降增大，从而提高了机组装置的热效率。若循环冷却水的温度降低，则会提高凝汽器的真空度，提高汽轮机效率。

3.3引水方案

在电厂排水工作井下游侧井壁开２个ｍｍ的孔洞，以安装２根ＤＮ１　８００的虹吸引水支管。排水工作井外侧增设工作井，以方便开孔、防止外漏，并安装阀门。自电厂排水工作井引水至ＬＮＧ接收站海水泵房，设置ＤＮ１　８００玻璃钢管道作为虹吸引水管，该引水管道全长约８００ｍ，分为沿大堤堤脚直埋敷设、顶小套管穿越大堤和顶管穿越排洪渠３部分。安装４台水环式真空泵（２大２小），根据运行数据统计，系统首次投运时，４台真空泵同时启动，在２０ｍｉｎ内即可在引水管道中形成虹吸，系统正常运行时，真空泵与真空罐中水位采取投用联锁自动调节运行。

3.4污水处理流程优化

含油废水经机械格栅去除体积较大的块状或纤维状固体，进入隔油池去除浮油，并设有浮油吸收机进一步去除表面漂浮的浮油，隔油池出水自流进入含油废水收集池;废水经泵提升至一体化废油处理设备，去除废水中剩余的浮油和乳化油，出水进入调节池与生活污水进行深度处理，去除水中的溶解油;浮油吸收机和一体化废油处理设备排出的废油在污油罐中收集，回收处理。生活污水首先通过机械格栅去除体积较大的块状或纤维状固体，进入调节池，调节池内设置潜水搅拌器，调节水质水量;调节池提升泵将废水提升至一体化生活污水处理设备。

3.5燃煤电厂排水为LNG接收站的取水

规模为4×600MW，采用直流供水，投运后，毗邻燃煤电厂建设LNG项目，LNG接收站取水取自电厂循环水排水。该LNG接收站选用中间介质气化器，先期建设2台200t/h的LNG气化器，规划共建设6台200t/h的气化器，均取用燃煤电厂温排水作为LNG气化热源。电厂取排水工程已经建设投运，一体化的取排水工艺流程为电厂已建取水头部→自流进水隧道→循环水泵房→进水压力钢管→凝汽器→排水钢管→钢筋混凝土排水沟→排水虹吸井→钢筋混凝土排水沟→电厂已建排水工作井→升压泵房→供水压力管→气化器→排水压力管→电厂已建循环水泵房。

结语

液化天然气LNG是清洁环保的优质能源，LNG接收站项目的运行可大大降低项目所在地煤炭及石油资源的消耗，液化天然气（liquefiednaturalgas，LNG）接收站利用大量的海水将液化天然气进行气化，热交换后海水变成冷排水回归大海，其取水排水是一个降温过程；电厂利用海水作为电厂汽轮机排汽冷凝用冷源，使乏汽冷凝成凝结水，热交换后海水变成温排水回归大海，其取水排水是一个升温过程。对LNG接收站和电厂取排水二者的一体化设计进行探讨，并对电厂利用LNG接收站冷排水所产生的收益进行分析。

参考文献

[1]高芸.2020年中国天然气发展述评及2021年展望[J].2021,15(1):1-11.

[2]单彤文.中国LNG产业链核心技术发展现状与关键技术发展方向[J].2020,32(4):190-196.

[3]王伟明.中国液化天然气市场发展趋势及建议[J].2020,28(9):65-71.