液化天然气生产：效率、紧凑性和模块化

贝克休斯公司的LM9000航空衍生燃气轮机。

“毫无疑问，液化天然气的需求正在增长。据贝克休斯公司估计，为了满足这一需求，未来两到三年内需要批准新增1亿至1.5亿吨/年的项目。”这是恩里科·卡拉迈在讨论全球液化天然气生产趋势时的开场白。

Calamai 是贝克休斯公司的液化天然气战略与增长负责人，作为液化天然气市场的专家，他曾多次与我们的编辑分享他的想法和分析。

最近一次是在 2024 年 1 月于意大利佛罗伦萨举行的贝克休斯 2024 年年会上。此次活动汇聚了来自世界各地的 2000 多名参与者，共同探讨如何推动变革，不仅涉及能源行业，还涉及采矿、航空航天等其他行业，以及水泥和钢铁生产等难以减少二氧化碳排放的行业。

据 Calamari 称，目前有超过 800 MTPA 的项目处于不同的开发阶段，正在竞相达到最终投资决定 (FID)。

卡拉迈表示：“这些项目在液化技术方面存在差异，并呈现出一些主要趋势。就驱动压缩机的动力装置而言，我们看到一种趋势，即从重型燃气轮机转向更高效的航空衍生燃气轮机和电动机。”他还补充说，这一趋势在旨在减少排放的未来项目中也得到了证实。

“就液化装置规模而言，我们预计未来的项目将采用中等规模的小型解决方案。虽然目前在建项目中仍会安装大型装置，但它们似乎并非未来的首选方案。” 灵活性是未来装置的关键要素，可以通过后期增加液化装置来满足不断增长的生产需求。

Calamai补充说，在项目执行方面，模块化解决方案的需求越来越大，海上安装项目也在不断增长。

“市场波动性很大，许多项目启动的目的都是为了抓住市场行情好的时期；在这种情况下，快速的项目执行至关重要，而模块化建造是一种理想的方法。”

模块化解决方案是贝克休斯公司重要的研究和投资领域。他们最新的产品开发成果之一是NMBL紧凑型液化模块（编者注：NMBL的发音为Nimble），其产能可达100万吨/年和150万吨/年。

NMBL模块解决方案无需改变模块配置即可由燃气轮机或电动机驱动。这些模块在贝克休斯位于意大利阿文扎的工厂生产并经过全面测试，并以即插即用模块的形式交付到现场。这大大加快了产品上市速度：从概念设计到投入运营最多可节省两年时间，从而减少现场施工时间和现场人员。

NMBL适用于陆上和海上液化作业，也适用于中小型作业。它尤其适合偏远地区，贝克休斯还可以为这些地区提供专用发电方案。

“由于运行由电动机驱动，有时会遇到无法使用可靠电网的情况，此时可能需要在现场配备专用发电解决方案，”Calamai 说。“在这种情况下，我们可以提供 LM9000 燃气轮机，采用单循环或联合循环配置，以实现最高效率。”

9 型燃气轮机（如 LM9000）可以采用简单循环或联合循环配置，在电网不可靠的地区为液化模块发电。

“LM9000 是一款航空衍生燃气轮机，因此其设计能够频繁启停。这使得它即使与本身具有波动性的可再生能源结合使用，也是一种可靠的解决方案。”

Calamai补充说，贝克休斯目前正在探索更大NMBL模块的可能性，并致力于改进其供应链，进一步缩短交付和执行时间。

贝克休斯液化天然气脱碳经理罗塞拉·帕尔米耶里解释说，脱碳是贝克休斯液化天然气价值链中的一个关键概念，但它也适用于整个天然气行业。

在这方面，她概述了三大趋势，首先是技术效率：“就技术而言，我们的航空衍生燃气轮机是我们脱碳努力的支柱。”

以LM9000燃气轮机为例，其单循环功率输出可达73.5兆瓦，效率为44%，热电联产循环效率最高可达56%。“这款燃气轮机用途广泛，既可用于机械驱动，也可用于发电，适用于50赫兹或60赫兹的频率应用。”

一般来说，在棕地改造项目中，效率也可以得到提高，贝克休斯为其燃气轮机提供升级套件。

帕尔米耶里表示：“天然气和液化天然气生产脱碳的第二个趋势是电气化。贝克休斯在2022年收购布拉什发电公司，朝着这个方向迈出了重要一步，此次收购为公司的产品组合增加了电动机和发电机。”

最近的一个项目采用了 Brush Power Generation 的电动机，即 2023 年 10 月与 ADNOC Gas 签署的合同。根据该合同，贝克休斯将为阿联酋的 Ruwais LNG 项目提供两套电动液化系统。

贝克休斯公司的两套液化天然气生产线，每套产能为 5 百万吨/年，每套生产线由三台 75 兆瓦的布鲁什发电公司电动机驱动。

最后，脱碳的最后一个趋势着眼于新能源解决方案。帕尔米耶里指出，天然气产业链及其所有应用领域——从下游、中游到上游——正在涌现出一些新技术。这些技术包括氢能；碳捕获、再利用和封存；可再生能源并网；以及减排。

贝克休斯2024年年会举办了解决方案博览会，展出了各种产品和技术。

她表示：“此外，二氧化碳压缩机和泵是液化装置中能够减少二氧化碳排放的首要部件。原料气在液化前需要进行预处理，以去除二氧化碳，否则二氧化碳会在液化过程中冻结。”

“目前，捕获的二氧化碳被排放到大气中，但客户越来越倾向于采用二氧化碳封存技术来减少排放。”

马来西亚国家石油公司（Petronas）的 Kasawari 碳捕获与封存（CCS）项目正在马来西亚沙捞越州沿海开发，预计将成为世界上最大的海上 CCS 设施，每年可减少 330 万吨二氧化碳排放，这很好地说明了这些技术如何实现减排。

贝克休斯公司提供了一种先进的压缩解决方案，该方案占地面积小、重量轻，同时具有极高的功率密度，可实现更大的单位流量和一流的效率。这些压缩机将用于通过海底管道将从天然气中分离出的二氧化碳输送并重新注入到枯竭的近海油田。

（编者注：NMBL是贝克休斯公司的商标，发音为“Nimble”）