LNG加氣站BOG回收方案分析

摘 要：分析LNG加氣站運營過程中BOG產生原因與機理，以及BOG產生的經濟損失，基于生產實際提出了分層預防措施及BOG回收方案，該方法投資小、見效快、操作性強，可以達到為企業減少損耗、降本增效的作用。

關鍵詞：LNG加氣站;BOG回收;經濟損失;分層;預防措施

1 BOG的產生

1.1 LNG翻滾現象

翻滾現象是指兩層不同密度的LNG在儲罐內迅速上下翻動混合，瞬間產生大量的氣化氣的現象[1]。在通常情況下，大容積儲罐發生翻滾的可能性更大，而容積較小儲罐在加注量比較低時，由于儲存時間長、溫度升高等原因，也會發生翻滾。當發生翻滾時，儲罐內LNG氣化量達到正常水平的10～50倍，不僅壓力急劇升高，帶來安全隱患，同時產生大量蒸氣，造成經濟損失。

1.2 LNG翻滾原因

在LNG槽車卸液過程中、儲罐內兩種不同密度液體混合時、儲罐液體長期導致溫度變化時都有可能產生組分分層。組分分層是產生BOG的誘因，當產生分層后，在一定條件下會產生BOG。①由于儲罐內LNG密度不同，兩種LNG密度不同形成密度差會產生分層。據研究表明[2]，當儲罐內的LNG分層后且密度差為6.9kg/m3時，存放72h后就會產生翻滾現象;②在LNG槽車卸液過程中，新的LNG從儲罐底部進入，但經過長途運輸導致LNG溫度較高，而原儲罐內液體溫度低，形成溫差后會產生分層現象。一般當溫差為0.79K時，存放超過72h后產生翻滾現象[2]。

1.3 LNG翻滾過程

經過長途運輸的LNG槽車，罐內LNG溫度升高，當LNG從儲罐底部進液完成后會處于儲罐底層，此時處于過飽和狀態、密度較大、溫度;而儲罐內原有LNG處于上層，此時處于飽和狀態、密度較小、溫度較低;隨著儲罐內兩種LNG能量交換和外界熱量影響，經過一定時間，兩種LNG溫度趨于一致。該過程中由于上層LNG溫度逐漸升高導致液體蒸發，從而使得上層LNG密度增加;當上層液體密度大于下層密度時便會下沉，下層過飽和狀態的LNG上升，打破原有分層平衡形成翻滾，使得甲烷大量蒸發導致引起液體蒸發率劇增。

1.4 BOG帶來的經濟損失

LNG加氣站產生BOG的原因有很多，包括LNG儲罐產生的BOG、儲罐與加氣機連接管線內產生的BOG、槽車卸液過程中產生的BOG、LNG潛液泵產生的BOG和其他原因產生的BOG幾部分，根據上述部分產生的BOG總量，結合當時LNG價格，計算BOG經濟損失（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） 運營天數（天） BOG氣損

（Nm3） 氣損率 經濟損失

/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險，更可以降低經營成本。因各地區LNG加氣站自身條件與周圍環境不同，通常采取的BOG回收措施包括：BOG回收進入城市管網、增加CNG加氣功能、接入服務區供應商服、回收到高壓瓶組、經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，對該模式進行簡要介紹，并對其經濟型進行如下測算：

2.1.1方案及工藝流程

在LNG加氣站的原有設備基礎上加裝BOG回收裝置，把產生的BOG經加壓后注入CNG儲氣瓶組中，達到BOG的回收。工藝流程為：將BOG通過管線連接至空溫氣化器，經過加熱達到常溫收集至緩沖儲罐中，然后經過壓縮機加壓達到20-24MPa，通過控制盤后注入CNG高壓儲氣瓶組中。

2.1.2設備選型及投資回報

主要設備包括空溫氣化器、緩沖儲罐和壓縮機，總投資約40萬元，CNG高壓初期瓶組回收BOG回收率按照85%計算，以2018年為例，產生BOG 5.04×104m3，則可回收4.29×104m3，以銷售價格3.8元/m3計算，年節約成本為16.29萬元，約2.45年便可收回投資成本。

2.2 分層預防措施

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

3 結論

①在LNG加氣站生產運行過程中，操作人員應結合多種預防分層措施，減少BOG產生;②LNG加氣站可以根據場站特點，選擇適合的BOG回收方案，降低BOG產生的經濟損失;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，具有實際操作性，建議在新建LNG加氣站時考慮同步建設BOG回收裝置。

參考文獻：

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

[2]周偉國，阮應君，藤汜穎.液化天然氣儲罐中的翻滾現象及預防措施[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，從事天然氣相關工作。