 1引言 中國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)從液化、運(yùn)輸、接收站氣化到終 端利用，已經(jīng)形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并且發(fā)展 速度和成熟度日臻完善，為我國(guó)天然氣的下游利用 奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。目前，中國(guó)已建、在建的 沿海LNG接收站已經(jīng)達(dá)到14座，全部建成后總接 受能力將超過(guò)5000萬(wàn)噸/年,還有若干項(xiàng)目在開(kāi)展 前期工作⑴。液化廠、衛(wèi)星站、車(chē)船加注也迅猛發(fā) 展，截止2013年5月，全國(guó)建成并投運(yùn)的液化廠超 過(guò)50座，總液化能力2300萬(wàn)立方米/天。LNG在 -162乞及常壓儲(chǔ)存特性、特殊的運(yùn)輸條件以及在 卸船、加注時(shí)LNG儲(chǔ)罐壓力變化、儲(chǔ)罐及管線漏熱 等,會(huì)產(chǎn)生大量的蒸發(fā)氣，即BOG。為了保護(hù)運(yùn)輸 船、儲(chǔ)罐及管線的正常運(yùn)營(yíng)及安全,必須考慮對(duì)大 量BOG的處理，維持壓力的動(dòng)態(tài)平衡以使壓力處 于安全控制范圍內(nèi)。因此，以營(yíng)運(yùn)安全和節(jié)約能耗 為目的，研究BOG在不同條件下處理工藝，提高 BOG的回收率,減少天然氣的浪費(fèi)。
2方法設(shè)計(jì) 對(duì)于某4 x 160000m3接收站而言，日常蒸發(fā) 率按0. 05%計(jì)算，每天LNG蒸發(fā)量約320立方 米，產(chǎn)生BOG約192000m3,約144噸/天;在卸料 工況下，溫度交換、壓力變化，產(chǎn)生BOG量將會(huì)是 常規(guī)工況下的幾倍甚至十幾倍。以合理的工藝處 理BOG,不僅能降低對(duì)設(shè)備和人員的潛在傷害, 同時(shí)也能節(jié)能降耗、降低成本。 為了研究不同條件下對(duì)BOG的處理工藝，以 某接收站和衛(wèi)星站為例，從BOG的量上考慮工藝 的選擇。以福建某接收站（4 x 160000m3儲(chǔ)罐）及 山東某地衛(wèi)星站（10座100m3儲(chǔ)罐）。類(lèi)比依據(jù): 不同的罐型有著不同的蒸發(fā)率，不同的處理方式會(huì) 對(duì)BOG的后續(xù)加工產(chǎn)生影響。應(yīng)針對(duì)不同的罐 型、不同的LNG處理規(guī)模，選擇合適的處理工藝。 3 BOG的常規(guī)處理方式
對(duì)于產(chǎn)生的BOG一般有四種處理方式，一是 再冷凝;二是直接壓縮;三是燃燒或放空;四是返 回LNG運(yùn)輸船。
(1) 再冷凝處理工藝。BOG經(jīng)過(guò)氣液分離罐 后，進(jìn)入BOG壓縮機(jī)，增壓后的BOG進(jìn)入再冷凝 器與升壓到相同壓力的外輸LNG混合,BOG被過(guò) 冷的LNG所攜帶的冷量冷凝后與旁路的LNG混 合進(jìn)入高壓泵，再經(jīng)過(guò)汽化器氣化后輸送至高壓 管網(wǎng)⑵。接收站再冷凝工藝流程圖如圖1。 (2) 直接壓縮工藝。BOG經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后， 直接輸出到管網(wǎng)。 (3) 火炬燃燒或放空。當(dāng)罐內(nèi)和艙內(nèi)壓力達(dá) 到一定值時(shí)，為將壓力降到安全可控范圍內(nèi)，往往 采取放空或火炬燃燒方式。放空或火炬燃燒將會(huì) 是對(duì)天然氣的極大浪費(fèi)，因此，此種方式為緊急情 況下的安全處理措施。
表1 LNG接收站BOG不同處理方式的能耗分析 Tab. 1 The analysis of energy consumption of different treatment of BOG in LNG terminal
表2壓縮機(jī)出口壓力與設(shè)備功耗關(guān)系 Tab. 2 The relations between compressor outlet pressure and equipment power
(4) BOG通過(guò)返回臂輸送至LNG船,用來(lái)平 衡壓力，填補(bǔ)船上LNG儲(chǔ)罐卸料產(chǎn)生的真空,該 法方便、快捷，但只適于LNG船卸料時(shí)使用⑷。 4 BOG處理工藝能耗分析
(l) LNG接收站BOG再冷凝和直接壓縮能 耗分析 表3某衛(wèi)星站BOG不同處理方式的能耗分析 Tab. 3 The analysis of energy consumption of different treatment of BOG in satellite station
表格中，通過(guò)固定某一參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同工況下的節(jié) 能對(duì)比。
利用LNG接收站BOG處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的 設(shè)備參數(shù)及運(yùn)行中的工藝數(shù)據(jù)記錄，對(duì)再冷凝及 直接壓縮工藝進(jìn)行對(duì)比,結(jié)合數(shù)據(jù)模擬結(jié)果對(duì)不 同條件下產(chǎn)生的BOG進(jìn)行分析，以期以最優(yōu)方式 達(dá)到節(jié)能降耗、提高效率、降低成本的目的。 ⑵衛(wèi)星站BOG再冷凝和直接壓縮能耗分析 以山東某地衛(wèi)星站(10座100m3儲(chǔ)罐)為例 進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表3。 5對(duì)比分析
(1) 在LNG接收站中，BOG產(chǎn)生的量越大 時(shí)，使用再冷凝工藝比直接壓縮能耗低。但是，對(duì) BOG的再冷凝需要額外的冷量來(lái)補(bǔ)充。 (2) 通過(guò)對(duì)表1和表3工藝數(shù)據(jù)分析，再冷 凝工況下能耗高低與BOG量、進(jìn)出口壓力、外輸 壓力相關(guān)。進(jìn)口壓力不同、進(jìn)出口壓力相同的情 況下，壓縮機(jī)能耗隨著進(jìn)口壓力的增大明顯減小。 (3) 在進(jìn)口壓力相同情況下，隨著出口壓力 的增大，壓縮機(jī)能耗明顯比高壓泵能耗增長(zhǎng)幅度 大。即在外輸管網(wǎng)壓力較高的情況下，選擇再冷 凝工藝能耗更低。 (4) 通過(guò)表2壓縮機(jī)出口壓力與設(shè)備功耗關(guān) 系可知，罐內(nèi)泵功耗隨著出口壓力的增大而升高， 設(shè)備總功耗與出口壓力呈正相關(guān),但罐內(nèi)泵和高 壓泵的功耗變化幅度不大,說(shuō)明了總功耗的增加 是由壓縮機(jī)功耗的增加而引起。 6 結(jié)論與建議：
通過(guò)以上分析知道，在實(shí)際操作和工藝處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)： (1) 在BOG完全冷凝的條件下，應(yīng)當(dāng)通過(guò)降 低BOG的外輸壓力來(lái)減小壓縮機(jī)的功耗,降低成 本。
(2) 大型LNG接收站，外輸管網(wǎng)壓力較高時(shí), 采用再冷凝工藝要優(yōu)于直接壓縮工藝,再冷凝能 耗更低。 (3) 小型衛(wèi)星站、加注站應(yīng)當(dāng)采用直接壓縮 工藝能耗更低,再冷凝工藝投資較大,節(jié)能效果反 而不明顯。這主要是因?yàn)樾⌒托l(wèi)星站和和加注站 由于覆蓋面積小,外輸管網(wǎng)壓力較小,BOG蒸發(fā) 量有限。 (4) 降低BOG的產(chǎn)生量。監(jiān)控儲(chǔ)罐、工藝管 線、碼頭管線溫度;現(xiàn)場(chǎng)巡檢管道、設(shè)備保溫情況、 有無(wú)冒汗、異常結(jié)霜、保溫層是否變形損壞等，防 止管道局部或整體漏熱使管道溫度升高,使接收 站系統(tǒng)BOG量增加⑸。 |
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