LNG加氣站BOG回收方案分析

摘 要：分析LNG加氣站運(yùn)營過程中BOG產(chǎn)生原因與機(jī)理，以及BOG產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，基于生產(chǎn)實(shí)際提出了分層預(yù)防措施及BOG回收方案，該方法投資小、見效快、操作性強(qiáng)，可以達(dá)到為企業(yè)減少損耗、降本增效的作用。

關(guān)鍵詞：LNG加氣站;BOG回收;經(jīng)濟(jì)損失;分層;預(yù)防措施

1 BOG的產(chǎn)生

1.1 LNG翻滾現(xiàn)象

翻滾現(xiàn)象是指兩層不同密度的LNG在儲(chǔ)罐內(nèi)迅速上下翻動(dòng)混合，瞬間產(chǎn)生大量的氣化氣的現(xiàn)象[1]。在通常情況下，大容積儲(chǔ)罐發(fā)生翻滾的可能性更大，而容積較小儲(chǔ)罐在加注量比較低時(shí)，由于儲(chǔ)存時(shí)間長、溫度升高等原因，也會(huì)發(fā)生翻滾。當(dāng)發(fā)生翻滾時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)LNG氣化量達(dá)到正常水平的10～50倍，不僅壓力急劇升高，帶來安全隱患，同時(shí)產(chǎn)生大量蒸氣，造成經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 LNG翻滾原因

在LNG槽車卸液過程中、儲(chǔ)罐內(nèi)兩種不同密度液體混合時(shí)、儲(chǔ)罐液體長期導(dǎo)致溫度變化時(shí)都有可能產(chǎn)生組分分層。組分分層是產(chǎn)生BOG的誘因，當(dāng)產(chǎn)生分層后，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生BOG。①由于儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度不同，兩種LNG密度不同形成密度差會(huì)產(chǎn)生分層。據(jù)研究表明[2]，當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG分層后且密度差為6.9kg/m3時(shí)，存放72h后就會(huì)產(chǎn)生翻滾現(xiàn)象;②在LNG槽車卸液過程中，新的LNG從儲(chǔ)罐底部進(jìn)入，但經(jīng)過長途運(yùn)輸導(dǎo)致LNG溫度較高，而原儲(chǔ)罐內(nèi)液體溫度低，形成溫差后會(huì)產(chǎn)生分層現(xiàn)象。一般當(dāng)溫差為0.79K時(shí)，存放超過72h后產(chǎn)生翻滾現(xiàn)象[2]。

1.3 LNG翻滾過程

經(jīng)過長途運(yùn)輸?shù)腖NG槽車，罐內(nèi)LNG溫度升高，當(dāng)LNG從儲(chǔ)罐底部進(jìn)液完成后會(huì)處于儲(chǔ)罐底層，此時(shí)處于過飽和狀態(tài)、密度較大、溫度;而儲(chǔ)罐內(nèi)原有LNG處于上層，此時(shí)處于飽和狀態(tài)、密度較小、溫度較低;隨著儲(chǔ)罐內(nèi)兩種LNG能量交換和外界熱量影響，經(jīng)過一定時(shí)間，兩種LNG溫度趨于一致。該過程中由于上層LNG溫度逐漸升高導(dǎo)致液體蒸發(fā)，從而使得上層LNG密度增加;當(dāng)上層液體密度大于下層密度時(shí)便會(huì)下沉，下層過飽和狀態(tài)的LNG上升，打破原有分層平衡形成翻滾，使得甲烷大量蒸發(fā)導(dǎo)致引起液體蒸發(fā)率劇增。

1.4 BOG帶來的經(jīng)濟(jì)損失

LNG加氣站產(chǎn)生BOG的原因有很多，包括LNG儲(chǔ)罐產(chǎn)生的BOG、儲(chǔ)罐與加氣機(jī)連接管線內(nèi)產(chǎn)生的BOG、槽車卸液過程中產(chǎn)生的BOG、LNG潛液泵產(chǎn)生的BOG和其他原因產(chǎn)生的BOG幾部分，根據(jù)上述部分產(chǎn)生的BOG總量，結(jié)合當(dāng)時(shí)LNG價(jià)格，計(jì)算BOG經(jīng)濟(jì)損失（以寧波某加氣能力為1.5×104m3/d的LNG加氣站為例）。

2017-2018年LNG銷量及BOG氣損情況表

名稱 年銷售量

（104Nm3） 運(yùn)營天數(shù)（天） BOG氣損

（Nm3） 氣損率 經(jīng)濟(jì)損失

/萬元

平均 545 360 48317.36 0.89% 18.36

2018 650 360 50436.52 0.77% 19.17

2017 440 360 46198.19 1.05% 17.56

2 BOG回收方案與分層預(yù)防措施

2.1 BOG回收方案

BOG回收再利用不僅降低加氣站的安全風(fēng)險(xiǎn)，更可以降低經(jīng)營成本。因各地區(qū)LNG加氣站自身?xiàng)l件與周圍環(huán)境不同，通常采取的BOG回收措施包括：BOG回收進(jìn)入城市管網(wǎng)、增加CNG加氣功能、接入服務(wù)區(qū)供應(yīng)商服、回收到高壓瓶組、經(jīng)BOG回收裝置再液化等。針對寧波某LNG加氣站，考慮投資盡可能小、方便簡潔的因素，擬采用將BOG回收至CNG高壓瓶組的方式，對該模式進(jìn)行簡要介紹，并對其經(jīng)濟(jì)型進(jìn)行如下測算：

2.1.1方案及工藝流程

在LNG加氣站的原有設(shè)備基礎(chǔ)上加裝BOG回收裝置，把產(chǎn)生的BOG經(jīng)加壓后注入CNG儲(chǔ)氣瓶組中，達(dá)到BOG的回收。工藝流程為：將BOG通過管線連接至空溫氣化器，經(jīng)過加熱達(dá)到常溫收集至緩沖儲(chǔ)罐中，然后經(jīng)過壓縮機(jī)加壓達(dá)到20-24MPa，通過控制盤后注入CNG高壓儲(chǔ)氣瓶組中。

2.1.2設(shè)備選型及投資回報(bào)

主要設(shè)備包括空溫氣化器、緩沖儲(chǔ)罐和壓縮機(jī)，總投資約40萬元，CNG高壓初期瓶組回收BOG回收率按照85%計(jì)算，以2018年為例，產(chǎn)生BOG 5.04×104m3，則可回收4.29×104m3，以銷售價(jià)格3.8元/m3計(jì)算，年節(jié)約成本為16.29萬元，約2.45年便可收回投資成本。

2.2 分層預(yù)防措施

①可以將不同氣源分開貯存;②對于儲(chǔ)存時(shí)間較長的LNG儲(chǔ)罐，可通過定期倒罐防止因靜止而分層;③采取正確的進(jìn)液方式，有效消除分層。當(dāng)槽車中的LNG與儲(chǔ)罐中LNG密度接近時(shí)，從儲(chǔ)罐的下進(jìn)液口進(jìn)液;當(dāng)槽車中的LNG比儲(chǔ)罐中LNG密度低時(shí)，從儲(chǔ)罐的下進(jìn)液口進(jìn)液;當(dāng)槽車中的LNG比儲(chǔ)罐中LNG密度高時(shí)，從儲(chǔ)罐的上進(jìn)液口進(jìn)液。

3 結(jié)論

①在LNG加氣站生產(chǎn)運(yùn)行過程中，操作人員應(yīng)結(jié)合多種預(yù)防分層措施，減少BOG產(chǎn)生;②LNG加氣站可以根據(jù)場站特點(diǎn)，選擇適合的BOG回收方案，降低BOG產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失;③將BOG回收至CNG高壓瓶組可有效降低LNG加氣站損耗，該方案投資回收期短，具有實(shí)際操作性，建議在新建LNG加氣站時(shí)考慮同步建設(shè)BOG回收裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚峰.淺談LNG在長期儲(chǔ)存中的翻滾現(xiàn)象[J].上海煤氣，2001（03）：16-18.

[2]周偉國，阮應(yīng)君，藤汜穎.液化天然氣儲(chǔ)罐中的翻滾現(xiàn)象及預(yù)防措施[J].煤氣與熱力，2002（04）：294-296.

作者簡介：

任佳維（1990- ），男，河北承德人，碩士，助理工程師，從事天然氣相關(guān)工作。