LNG接收站再冷凝器工艺运行优化控制核心探寻

LNG接收站再冷凝器工艺运行优化控制核心探寻

王然

国家管网集团天津液化天然气有限责任公司   天津市滨海新区   300450

摘要：LNG接收站再冷凝工艺是LNG接收站的核心设备之一，如果未对再冷凝器运行工况进行科学控制，保证再冷凝器运行稳定安全，会对LNG接收站的整体运行产生影响。本次通过分析某天然气企业LNG接收站再冷凝器旁路控制概况，明确了再冷凝器旁路控制问题对生产过程产生的干扰，并对再冷凝器旁路控制系统进行改造升级，可以确保再冷凝器的运行效益。

关键词：LNG接收站；再冷凝器工艺；优化措施

前言

LNG接收站中再冷凝器作为整个再冷凝系统的核心部件，在运行中可以对BOG进行冷凝处理，也可以发挥高压泵入口缓冲罐作用。对再冷凝运行工艺进行严格控制，有助于实现LNG接收站的稳定安全运行。

1LNG接收站再冷凝器工艺运行原理

在LNG接收站运行中，再冷凝器在压缩机和高压泵之间设置，储罐输出的LNG有一部分直接进入高压泵，另一部分进入再冷凝器冷凝压缩后的BOG。再冷凝器的主要作用除了可以对BOG进行冷凝之外，也可以作为高压泵缓冲罐发挥作用[1]。

LNG自身的冷量可以冷凝BOG对LNG进行低压泵增压处理，过冷LNG和BOG进行接触可以实现换热。对BOG进行冷凝使其变为LNG。再冷凝工艺运行中，LNG和BOG直接接触可以混合形成传热介质。对BOG进行冷凝压缩后，可以从再冷凝器的顶部进入，与再冷凝器的LNG直接接触混合。之后再冷凝器内的BOG可以被全部液化。冷凝液和储罐内的LNG经过高压泵进行加压处理，进入气化器完成汽化后，输入到外输管网。

LNG接收站再冷凝工艺运行流程如图1所示。

图1 再冷凝器工艺运行流程

2LNG接收站再冷凝器运行控制问题

在某天然气公司LNG接收站再冷凝器运行过程中，其旁路控制系统出现了问题。旁路控制系统主要是对再冷凝器底部压力进行控制，可以调整高压泵入口抽吸压力。压力传感器可以采集再冷凝器运行过程中的旁路控制压力，再冷凝器控制系统可以通过旁路阀对高压泵抽吸装置的LNG流量进行控制，并利用分程控制策略，确保旁路阀的控制压力符合系统的运行需求[2]。

低流量截止阀在开启后，如果流量持续增加，高流量截止阀可以持续增加开度，对流量进行调节，达到控制下游压力的目的。再冷凝器旁路控制逻辑图如图2所示。

图2 再冷凝器旁路逻辑控制

在整个系统运行过程中，旁路控制总压力控制器设定值为0.72MPa。可以与设定值进行对比，分析差值。通过分程控制蝶阀、截止阀门，对流量进行调节控制，确保下游压力控制效果。

再冷凝器的旁路控制系统底部压力波动趋势上升，有一部分点会出现压力快速上升的情况，无法对压力进行有效控制。再冷凝器作为LNG接收站的核心控制环节，其与全厂的生产关键设备连接，例如低压泵、高压泵、压缩机。因此。再冷凝器是否稳定安全运行直接影响LNG接收站的安全运行效益。

再冷凝器旁路压力控制系统会对LNG接收站的生产产生影响。再冷凝器旁路压力波动比较大的情况下，会导致顶部压力增加，很容易使压缩机出现连锁停车问题，导致低压总管压力波动比较大。严重的情况下，低压泵流量连锁跳车和槽车装车停止，导致高压泵压力和泵罐液位波动变化比较大。可能导致设备停车，外输中断。因此，对现有的再冷凝器进行优化和改进，尤其是对大数量控制存在的波动大控制精度低等问题进行有效解决[3]。

3LNG接收站再冷凝器运行优化控制策略

对再冷凝器底部压力控制改造升级时，需要确保其在范围内的控制精度和稳定性，提升再冷凝器液位和压力的稳定性，避免出现压力波动较大的问题。改造后控制逻辑图如图3所示。

图3改造后LNG接收站再冷凝器旁路控制逻辑

在实际改造中，需要将原有的分程控制策略改成单回路控制策略，将蝶阀转变为手动控制。并以此为基础，将测量量程扩大，设计量程为0~240t/h，可以对截止阀经过的LNG流量进行更好的监测。

在实际控制方法应用过程中，如果截止阀的开度为95%，截止阀的开度和流量数据点之间为线性关系。如果截止阀开度为80%，外输大约为1，200万m3/d，将其作为界限，实现小外输控制和大外输控制。

（1）小外输控制过程中，外输量在1,200万m3/d以下，压缩机的负荷为200%，低压总管的压力为1.2MPa。再冷凝器旁路压力控制为单回路控制，外输量对截止阀进行调节控制，确保截止阀的开度在80%之内。此时，蝶阀的控制模式为手动控制，无开度。

（2）大外输状态下，如果外输量超过1,200万m3/d，压缩机的负荷仍然为200%，低压总管压力控制在1.2MPa。对再冷凝器旁路压力进行控制时，需要通过单程回路对截止阀进行控制，控制开度为60%之内，并利用手动控制对蝶阀进行调节。

结语

总之，通过分析现有再冷凝器旁路压力控制问题，明确了改造思路和改造方案。提出了对再冷凝器旁路压力控制系统进行控制调节的具体方法。该控制方法的控制精度比较高，具有良好的控制效果。并且调整后的再冷凝器旁路压力控制逻辑比较严密，具有较强的抗干扰能力，可以保证再冷凝器安全稳定运行。

参考文献：

[1]朱乾壮,王宁,周华.LNG接收站再冷凝器工艺运行优化控制[J].低温与特气, 2020, 38(4):7.

[2]苗嘉旭,李轩宇,门驰,等.LNG接收站内BOG再冷凝工艺的计算与优化[J].化学工业与工程技术, 2022(002):043.

[3]彭超,王鸿达,候旭光,et al.LNG接收站BOG联合处理运行方案优化[J].油气储运, 2023, 42(6):624-631.