浅谈LNG接收站的返输装船规划

一、概述

海南LNG项目是海南省规划建设的重点能源项目, 由接收站工程、港口工程及输气管线工程三部分组成, 项目总投资65亿元, 预计2014年8月建成投产。其中, 接收站工程建设规模为300万吨/年, 包含2座16万方的全容式LNG储罐;港口工程由一座可停靠26.7万立方米LNG船舶的接卸码头以及一座3000吨级工作船码头组成。同时规划未来将项目扩展为LNG仓储转运中心, 在目前的接收站预留场地上增加7个16万方的LNG储罐, 总体达到9个LNG储罐的规模, 成为国家在东南沿海能源供应的一个重要基地。

海南LNG项目建设仓储转运中心具有优越的地理优势, 为了适应不同市场需求, 在仓储转运规划时应尽可能考虑覆盖不同船型的装船要求;同时限于海南LNG接收站项目获批条件为300万吨/年外输量和2座16万方LNG储罐, 设计工作不可能一开始就作为仓储转运中心进行设计。因此海南LNG项目的返输装船规划实际上是在常规LNG接收站设计的基础上, 通过增加返输方案功能的设计, 达到接收站项目投产时即具有一定能力的装船返输功能, 同时为与未来的仓储转运中心规划的大规模的装船返输做好兼容和衔接, 节省未来投资的目的。

二、分段规划

海南LNG接收站项目的原设计基础为2座16万方LNG储罐, 300万吨/年LNG外输量、1座26.7万立方米LNG船舶的接卸码头, 整个接收站的设计以此为基础进行配套规划设计。考虑到未来仓储转运中心的市场、资源等条件并不明确, 接收站的规模无法确定, 因此在返输规划的设计中采用了分步规划的思路:

规划第一阶段不考虑增加储罐与码头, 仅在原设计基础上增加小型LNG船装船返输的功能, 利用现有的26.7万立方米LNG船接卸码头进行装船返输;

在市场与资源具备条件的基础上, 再考虑增加储罐与返输装船专用码头, 作为第二阶段规划, 返输装船能力扩大到7500m3/h, 并且能满足两个码头同时接卸或返输装船。

第三阶段规划则根据现有场地条件将海南LNG接收站最终扩展到9座储罐、两个26.7万方的大码头和3-5个小码头的规模, 届时海南LNG项目可实现14100m3/h的返输装船规模 (可返输26.7万方大船) 。

下表为海南LNG接收站的分阶段返输规划表:

三、规划难点

常规LNG接收站的设计一般只考虑LNG卸料, 并不考虑返输装船;BOG装船的主要难点为装船返输BOG量的计算。根据设计单位ICW的计算, 装船返输的BOG产生量与装船时的船舱压力和装船速率有较大关系。以2个16万方储罐和最小外输量的正常操作工况为例, 下表的粗略估算说明了不同的装船速率和船舱压力下不同的BOG产生量。

由上表可以看出, 返输装船时的BOG产生量随着装船速率的增大而增大, 而随着船舱饱和压力的增大而减小。在返输装船规划时, 如果只考虑小船返输的功能, BOG的产生量与常规接收站设计的BOG产生量差距不大, 只要适当增加BOG的设计处理量并考虑合适的返输工艺路径与罐内泵的能力匹配即可。但如果要考虑考虑大船的返输功能, 甚至考虑到多码头的接卸返输同时进行的工况, 则在设计中必须要考虑更多的BOG处理量, 以至于需要重新考虑一些关键BOG处理设备 (如BOG压缩机、火炬、减温器、再冷器) 的选型;这对常规的接收站设计具有较大的影响, 意味着我们需要对原基础设计做出较大调整。在分阶段规划返输的指导方针下, 我们制定了对未来无法调整改造的项目, 进行一次规划到位;对未来可以调整增加的项目, 则分段增加的规划原则。在满足基本返输功能的条件下实现了初期投资的最优化。

四、设计调整

在分段规划的原则下, 海南LNG返输设计与原常规设计的主要设备选型对比如下表:

设备选型中主要考虑的因素有:

1.26.7万方的LNG船码头未来无法改造, 卸料臂等设备与配套管路需要一次性考虑到位, 满足大小船型的接卸和返输要求。

2.罐内泵受制于储罐数量及泵筒尺寸的限制, 部分由原设计的380m3/h增大到550m3/h, 从而在保证接收站最小外输量的同时能够达到第一阶段规划的2900m3/h的返输装船速率。

3.BOG压缩机与再冷器的处理能力, 可以根据第二阶段规划的BOG处理量计算选型, 现阶段只安装两台BOG压缩机并预留位置, 在第二阶段规划实施时再增加两台压缩机。

4.4考虑到火炬的安全距离问题, 目前已无场地增加新系统, 在BOG放空管和火炬能力上也需要按照第三阶段的处理能力进行一并设计。

结论

在保障国家能源安全的政策推动下, 目前中海油旗下的浙江LNG接收站、珠海LNG接收站、海南LNG接收站都有将LNG接收站定位为仓储转运中心的远期规划。而装船返输设计是实现仓储转运中心的一个重要技术环节, 但市场条件的不确定性也导致部分设计条件无法准确定义, 造成了设计工作的一定困难, 海南LNG项目在常规接收站设计的基础上, 对返输装船设计提出了分段规划, 逐步实施的思路, 希望对未来仓储转运中心的规划设计工作提供一定的借鉴。