LNG系统BOG计算

液化天然气液化天然气 BOGBOG 的计算方法与处理工艺的计算方法与处理工艺 燃气安全网 2013-06-14 阅读10585 摘摘要要介绍了液化天然气 BOGBoilOffGas，蒸发气的产生原因， 以及不同条件 下 BOG 量的计算方法,以及直接压缩和再冷凝两种BOG 处理工艺，利用伯努利方程定量地对 两种处理工艺的能耗进行对比，并进行实例验算。结果表明在相同工况下，再冷凝工艺比 直接压缩工艺节能，且处理的BOG 量越大、LNG 储罐储存压力越低﹑外输管网压力越高，再 冷凝工艺的节能效果越明显。得出结论再冷凝工艺适合于大型LNG 接收站处理 BOG，而直 接压缩工艺适合于小型 LNG 卫星站处理 BOG。 关键词关键词液化天然气;BOG;计算方法;处理工艺;直接压缩;再冷凝 最近 10 年，我国沿海一带已建和在建LNG 接收站达 22 个。LNG 接收站接收由 LNG 船舶从 LNG 产地运输而来的 LNG 并储存于 LNG 大型储罐中， 再由 LNG 气化器将 LNG 气化为气 态天然气进入天然气管网。 LNG 卫星站作为小型接收站， 具有投资成本低、 规模小、 适合 LNG 槽车运输的优势， 可使天然气管网尚未覆盖的地区提前用上天然气， 为培育天然气市场创造 了条件;在天然气管网建设完善后，LNG 卫星站又可作为天然气管网调峰和事故应急的备用 气源[1]。在卸船或卸车时，LNG 进入储罐导致罐内介质体积变化， 同时由于环境温度及 LNG 进液泵运行等外界能量的输入，罐内产生大量BOGBoilOffGas，蒸发气气体[2]。为了保 证 LNG 储罐压力在安全范围之内， 必须将过量的 BOG 气体处理掉。如何处理 BOG 气体，成为 LNG 接收站或 LNG 卫星站的关键工艺。 1 BOG1 BOG 的计算方法的计算方法[2] 大连 LNG 接收站拥有 3 台 LNG 立式储罐， 容积 16104m3， 最高工作压力 129kPa， 以该站为例，进行 LNG 接收站日产生 BOG 的质量计算。山东淄博 LNG 卫星站是我国最大的 LNG 卫星站，设有 10 个 100m3 立式储罐，最高工作压力0.5MPa，以该站为例，进行LNG 卫 星站日产生 BOG 的质量计算。 1.11.1 外界环境热量侵入产生的外界环境热量侵入产生的 BOGBOG 质量质量 在实际工程中，根据经验值法计算BOG 的质量 式中G1 为储罐因外界环境热量侵入产生的BOG 质量，kg/h;ζ为蒸发气产生系 数， 0.05～0.08/d;ρ LNG为储罐内LNG的密度， kg/m3;Vε 为储罐实际储存LNG的体积， m3。 假定 ζ 0.08， ρ LNG445kg/m3， 充装率储罐内 LNG 与储罐总容积之比为 90。 对于 LNG 接收站，Vε 14.4104m3，则 G12136kg/h，3 个储罐因环境热量侵入而产生的 BOG 质量为 153.8t/d。对于 LNG 卫星站，Vε 90m3，则 G11.335kg/h，10 个储罐因环境热 量侵入而产生的 BOG 质量为 320kg/d。 1.2 LNG1.2 LNG 进液泵运行产生的进液泵运行产生的 BOGBOG 质量质量 LNG 进液泵运行产生的 BOG 质量为 式中 G2 为 LNG 进液泵运行时机械能转化为热能而产生的BOG 质量， kg/h;P 为 LNG 进液泵的功率，kW;△h0为 LNG 的汽化潜热，kJ/kg。 LNG 汽化潜热近似取 440kJ/kg。对于 LNG 接收站，大连 LNG 接收站所使用的 LNG 进液泵功率为 82.5kW，则 G22025kg/h，若每 10d 进液一次，则大连 LNG 接收站因 LNG 进液 泵运行而产生的 BOG 质量为 4.86t/d。对于 LNG 卫星站，山东淄博 LNG 卫星站所使用的 LNG 进液泵功率为 2.5kW，则G220.45kg/h。若该站一天进液一次，一次进料所需时间为2.6～ 3.3h，则因 LNG 进液泵运行而产生的 BOG 质量为 530～670kg/d。 1.31.3 容积置换产生的容积置换产生的 BOGBOG 质量质量 从罐顶送入 LNG 时，由于容积置换产生的BOG 质量为 式中G3 为容积置换时产生的 BOG 质量，kg/h;ω 1、ω 2 分别为 LNG 储罐的进出 料速度，kg/h;ρ LNG 为进料前 BOG 气体的密度，其值取 3.5kg/m3。 对于 LNG 接收站，LNG 船的正常卸料能力为 ω 16230kg/h，LNG 正常出料流量为 ω 2200.25kg/h，则 LNG 接收站因容积置换而产生的BOG 质量为 113.8t/d。对于 LNG 卫星 站，LNG 储罐的进、出料速度通常为12～15t/h、3～4t/h，则 LNG 进料时因容积置换产生的 最大 BOG 质量为15-310003.5/44594kg/h，而因LNG 进料而产生的最大BOG 质量为 2440kg/d。 根据式1～式3的计算结果， 在正常情况下不考虑事故的发生， LNG 接收站产 生的 BOG 量为 1282.3t/d。LNG 卫星站产生的 BOG 量最大可达 3.43t/d。 2 BOG2 BOG 气体处理工艺气体处理工艺 处理 BOG 气体的传统方法有4 种 ①将储罐内的BOG 返回至 LNG 船舶或 LNG 槽车， 填补卸料时产生的真空[3];②通过压缩机将BOG 压缩至一定压力后， 与输出的 LNG 在相同的 压力下直接接触换热，冷凝成LNG 送出;③通过压缩机直接将BOG 压缩，达到外输管网所需 压力后输出;④送火炬燃烧，当BOG 量过多而使火炬不能承受时，直接排入大气。 第 1 种方法虽然过程简单，能量利用最合理， 但只有在 LNG 槽车卸车时才能使用; 第 4 种方法显然最不合理，既不经济也不利于环境保护，只有在紧急情况下才能使用。第2 和第 3 种方法均是将 BOG 加工再利用，但中间过程有所不同，需根据具体情况，选择不同的 工艺[4]。 2.12.1 直接压缩工艺直接压缩工艺 直接压缩工艺流程图1 先将LNG储罐内的BOG通过气液分离罐分离掉液相部分， 再将 BOG 通过压缩机直接压缩到外输管网所需压力后，送入外输管网[5]。 2.22.2 再冷凝工艺再冷凝工艺 再冷凝工艺流程图 2将经气液分离罐分离的BOG 通过压缩机加压至一定压力; 由储罐内的第一级泵输送出相同压力的LNG，由于 LNG 经泵加压后的压力大于该温度下LNG 的饱和压力，具有一定的“显冷”性;再冷凝器设有比例控制系统，根据BOG 的流量控制进 入再冷凝器的LNG 流量， 两者在再冷凝器中直接接触换热;利用 LNG的“显冷”将大部分BOG 冷凝，确保进入第二级泵的LNG 处于过冷态;通过第二级泵加压，经汽化器汽化后送入外输 管网[6]。 2.32.3 两种工艺的能耗比较两种工艺的能耗比较 直接压缩工艺通过压缩机将BOG 压缩至管网所需压力， 无需再冷凝设备;再冷凝工 艺中，压缩机只需