LNG運輸船BOG產生和控制措施分析

許冬東，伍安杰，張秀峰，楊凱博

（貴州大學土木工程學院，貴州 貴陽 550025）

如今，隨著世界科學技術高速發展，當今世界船舶行業已不再局限于使用化石能源來驅動船舶行業的發展和船舶運行，而是向著節能環保方向發展。國際能源機構（IEA）在《2020年世界能源展望》中指出，到2040年，全球天然氣需求將會增加30%，尤其在東南亞地區會特別明顯[1]。天然氣作為一種高效、無污染、產量大的清潔能源，已經越來越多地被各行各業所使用，因此LNG環保能源具有極大的發展前景。天然氣的閃蒸氣（BOG）產生在LNG 運輸船上是不可避免的，必須提出相應減少BOG 產生的措施并進行有效管理，這對船舶行業的節能和長遠發展都具有長遠的戰略意義。

1 LNG 運輸船BOG 產生原因分析

1.1 LNG 運輸船運行中

LNG 運輸船在進行LNG 加注和海上運輸時，因為與海上環境有溫差導致環境不斷漏熱。再者就是在海上運輸途中船舶不斷的晃蕩都會引發LNG 儲罐內有部分LNG 蒸發，從而BOG 增加[2]。

1.2 LNG 船空間結構布局設計和真空設備缺陷

如圖1 中LNG 運輸船甲板上和儲罐上空間管網布局中在管道各段間設有很多彎頭，這些彎頭都會增大LNG 在管道內的摩擦阻力并且會導致局部損失和產生熱量，由此會導致LNG 管道內的LNG 發生氣化從而管道內產生大量BOG。LNG運輸船上有大量的彎管和U型管、閥門數量較多，在長時間暴露在外界環境下也都會導致BOG 產生量增加。

在LNG 運輸船上LNG 儲罐和LNG 低溫泵池都采用低溫絕熱材料，但受我國現有技術影響下這些材料在與外界環境發生接觸時會不可避免的發生熱量傳遞，導致LNG 周圍環境有熱量產生，這些都會導致BOG 的產生[3]。這主要是因為這些絕熱材料難以保證LNG 周圍環境達到絕對的真空絕熱。在光照、溫度、海水腐蝕以及LNG 儲罐本身質量等因素下都會導致LNG 周圍環境氣壓不穩定和不斷進行熱交換從而LNG 運輸船儲罐內真空度迅速下降并產生BOG 閃蒸氣。

1.3 LNG 船在工作人員作業和過駁作業中

LNG 船上工作人員在執行加注、卸貨、設備運行、裝卸作業等操作環節，其操作的規范性、熟練度也將影響船舶上的BOG 產生量。

LNG 船在進行船對船過駁作業中導致產生BOG 閃蒸氣主要是因為LNG 卸載泵熱輸入和LNG 軟管熱輸入以及LNG 船的艙壁在冷卻過程中會向LNG 傳入一定的熱量，所以導致產生BOG 閃蒸氣。

2 相關控制措施及建議

2.1 應用軟件模擬BOG 處理工況

因為LNG 運輸船在海上運行過程中所遇環境復雜多變，LNG 船上材料和液化工藝要求嚴格，現如今又發展出很多的天然氣液化的技術[4]。可以利用化工流程模擬軟件AspenHYSYS 對整個BOG 處理流程和采用進行模擬，根據圖2 中船用BOG 再液化的各種工藝類型和順序進行不同工況下的模擬，從中分析并找出最好的節能工況。

2.2 深化LNG 船的空間布局設計方案

深入進行LNG 運輸船空間的布局設計優化。為減少LNG 在管道的局部損失和沿程損失，本文建議應盡量減少LNG 船上的U 型管和彎管、閥門的使用。為減少LNG 管網中的壓力損失、在設計時應適量增大進液管道、回氣管線的坡度，這樣處理主要目的是減少管道摩擦阻力，同時需要盡可能選用曲率半徑大的彎頭[5]。

2.3 規范人員作業

定期對工作人員進行關于在LNG 船進行加注、維護、運輸時操作的培訓，當進行人員操作時，要有人進行監督，以增強工作人員的熟練度和規范性，進一步減少BOG 產生量。此外，在LNG 船對船過駁作業中，工作人員應對裝卸載船舶容量、裝載壓力及裝載速率做出適當的調整以減少LNG 船對駁作業中BOG 的產生。

3 結語與展望

在中國“雙碳”背景下怎樣減少LNG 運輸船BOG閃蒸氣的產生對節能和環保具有重大意義。通過本文措施為基礎調整BOG 再液化工藝流程、優化LNG 運輸船管道設計、優化人員管理方案等措施減少BOG 產生量，為LNG 運輸船運行效益與節能提供保障。本文主要介紹了LNG 運輸船BOG 產生原因，提出了降低BOG 產生量的建議和措施，使得船舶BOG 再液化工藝的能效與液化能力得到了進一步的提升，如何將船舶液化工藝與其它液化工藝的優點相結合是實現未來船舶BOG 再液化能力突破的重要途徑。