摘要：總結(jié)了目前LNG氣化站流程中蒸發(fā)氣體(BOG)儲(chǔ)罐的設(shè)置方式，通過對(duì)工藝流程的分析得出該種設(shè)置方式并不能儲(chǔ)存BOG的結(jié)論。如果在BOG儲(chǔ)罐之后設(shè)置閥門，則該儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存一定量的氣體，儲(chǔ)氣量與BOG儲(chǔ)罐的容積、LNG儲(chǔ)罐的工作壓力、LNG儲(chǔ)罐氣相管道上BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣壓力有關(guān)。稍具規(guī)模的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況能接受LNG氣化站BOG的排放，在氣化站內(nèi)設(shè)置BOG儲(chǔ)罐沒有必要。

關(guān)鍵詞：液化天然氣；氣化站；蒸發(fā)氣體；BOG儲(chǔ)罐；儲(chǔ)氣

XIE Dong-lai，SONG Di，JIANG Gui-qiang，HE Yi-fei

Abstract：The setting mode of boil-off gas(BOG)gasholder in the current process of LNG vaporizing station is summarized. It is concluded from analysis of the technological process that this setting mode can not store BOG. The gasholder can store a certain amount of gas if a valve is installed at the exit of BOG gasholder. The gas storage capacity is related to the volume of BOG gasholder，the working pressure of LNG gasholder，the start-up pressure setting of BOG regulator installed on gas-phase piping of LNG gasholder and the gas supply pressure of city gas network. The hydraulic conditions of city gas network with a certain scale can receive the emission of BOG from LNG vaporizing station，hence it is unnecessary to install BOG gasholder in LNG vaporizing station.

Key words：LNG；vaporizing station；boil-off gas(BOG)；BOG gasholder；gas storage

   目前我國(guó)天然氣事業(yè)進(jìn)入了大發(fā)展的時(shí)期，隨著天然氣需求量的增加，液化天然氣(LNG)氣化站不僅為城市(特別是無管道天然氣或?qū)NG作為過渡氣源的城市)發(fā)展天然氣提供一種新的模式，而且可以在管道天然氣到來時(shí)作為一種有效的調(diào)峰手段。因此，在資源充足的前提下，發(fā)展LNG供氣是促進(jìn)城市燃?xì)饣挠行緩街?sup>[1]。

   查閱以往LNG氣化站的工藝設(shè)計(jì)資料，筆者發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行及在建的LNG氣化站中，一部分設(shè)置了BOG(Boil Off Gas，低溫儲(chǔ)罐內(nèi)自然蒸發(fā)的氣體)儲(chǔ)罐，其余的并沒有設(shè)置。本文通過分析BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置方式及儲(chǔ)氣能力，探討B(tài)OG儲(chǔ)罐有無設(shè)置的必要性。

    劉新領(lǐng)在文獻(xiàn)[1～3]中討論了某燃?xì)夤镜腖NG氣化站的工藝流程，用到了BOG儲(chǔ)罐。鄭依秋在文獻(xiàn)[4]中分析了LNG儲(chǔ)罐的壓力控制原理，在氣化站的主要設(shè)施及造價(jià)分析中，為總儲(chǔ)量為200m³的LNG氣化站配備了2臺(tái)20m³的BOG儲(chǔ)罐，為總儲(chǔ)量為400m³的LNG氣化站配備了2臺(tái)50m³的BOG儲(chǔ)罐。

    吳創(chuàng)明在文獻(xiàn)[5、6]中探討了LNG氣化站工藝流程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，在其所舉例的LNG氣化站流程中，未顯示BOG儲(chǔ)罐的存在。文中對(duì)BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置做了說明：對(duì)于調(diào)峰型LNG供氣站，為回收非調(diào)峰期槽車卸氣后的余氣和儲(chǔ)罐中的BOG，或?yàn)榱耸固烊粴饣鞖庹揪鶆蚧鞖?，常在BOG加熱器出口增設(shè)BOG儲(chǔ)罐，其容量按回收槽車的余氣量計(jì)算。

    劉江、張昌偉在文獻(xiàn)[7]中討論了LNG氣化站的工藝流程，該流程中未設(shè)置BOG儲(chǔ)罐。在作者參與的某市LNG氣化站的工程設(shè)計(jì)中，也未采用BOG儲(chǔ)罐。

    在LNG氣化站的工藝設(shè)計(jì)中，為了防止熱泄漏引起罐內(nèi)壓力升高，LNG儲(chǔ)罐采用釋放罐內(nèi)氣體的方法控制壓力^[4]。如圖1所示，在LNG儲(chǔ)罐的氣相管道上設(shè)置BOG減壓閥，當(dāng)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高到設(shè)定值時(shí)，減壓閥緩慢打開，將LNG儲(chǔ)罐內(nèi)氣體釋放；當(dāng)壓力降回到設(shè)定值以下時(shí)，減壓閥自動(dòng)關(guān)閉。釋放出的氣體一般不排入大氣，后續(xù)的工藝會(huì)將其回收利用。

 

    綜合文獻(xiàn)[1～4]，在LNG氣化站中BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置見圖2。LNG儲(chǔ)罐的BOG出口經(jīng)過BOG減壓閥后連接到BOG加熱器，卸完液態(tài)天然氣后槽車內(nèi)剩余的氣態(tài)天然氣也通過管道進(jìn)入BOG加熱器。這些氣體經(jīng)BOG加熱器加熱后進(jìn)入BOG儲(chǔ)罐，以期能被臨時(shí)儲(chǔ)存。BOG儲(chǔ)罐的出口連接到空溫式氣化器和向城市供氣的供氣調(diào)壓器之間。

    由圖2可見，如果閥門V₁未被設(shè)置或處于常開狀態(tài)，則BOG儲(chǔ)罐起不到儲(chǔ)存氣體的作用。該BOG儲(chǔ)罐出口連接到空溫式氣化器與供氣調(diào)壓器之間，BOG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力與調(diào)壓器前的壓力p₃相等。所有的定容儲(chǔ)罐要儲(chǔ)存氣體，必須依靠罐內(nèi)壓力的變化才能實(shí)現(xiàn)，如天然氣儲(chǔ)備站中的高壓球罐。該流程中BOG儲(chǔ)罐自身壓力不能改變，不具備儲(chǔ)氣能力，因而實(shí)現(xiàn)不了儲(chǔ)存BOG的設(shè)計(jì)初衷。是否設(shè)置BOG儲(chǔ)罐，對(duì)LNG儲(chǔ)罐及汽車槽車BOG的排出并沒有影響。

    要實(shí)現(xiàn)BOG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氣功能，可在BOG儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣時(shí)，將閥門V₁關(guān)閉，在BOG儲(chǔ)罐泄放氣體時(shí)，將此閥門打開，則此BOG儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存一定量的氣體。如圖2所示，如果LNG儲(chǔ)罐的BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力為p₁，正在工作的LNG儲(chǔ)罐(與正在泄放BOG的儲(chǔ)罐應(yīng)該不是同一儲(chǔ)罐)內(nèi)氣體的工作壓力為p₂，閥門V₁下游的壓力(供氣調(diào)壓器之前的壓力)為p₃，供氣調(diào)壓器的出口設(shè)定壓力(城市管網(wǎng)的供氣壓力)為p₄，大氣壓力為p₀，儲(chǔ)罐的容積為V，忽略BOG儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度對(duì)其儲(chǔ)氣量的影響，則BOG儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的BOG氣體體積為。供氣調(diào)壓器前的壓力p₃應(yīng)該介于p₂和p₄之間。LNG氣化站的氣化量與城市天然氣需求量接近時(shí)，p₃應(yīng)與p₄很接近，如果LNG氣化站的氣化量遠(yuǎn)大于城市天然氣需求量，則p₃與p₂接近。BOG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氣量介于和之間。

 

    選擇LNG氣化站一組典型運(yùn)行參數(shù)為例，LNG儲(chǔ)罐供氣時(shí)的工作壓力p₂=0.5MPa，BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力p₁=0.6MPa，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣壓力p₄=0.4MPa，視LNG氣化站的工作狀況不同，供氣調(diào)壓器前的壓力p₃應(yīng)該介于0.4MPa與0.5MPa之間，則該BOG儲(chǔ)罐所能儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的BOG體積為其容積的1～2倍。

    從BOG的排放途徑考慮，LNG儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)率不大于0.3%，卸完液態(tài)天然氣后，汽車槽車內(nèi)氣態(tài)天然氣的實(shí)際體積不超過40m^3[4、5]，稍具規(guī)模的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)，在任何時(shí)候都能夠接收LNG氣化站內(nèi)LNG儲(chǔ)罐及汽車槽車內(nèi)的BOG的排放，所以LNG氣化站沒有必要考慮BOG的儲(chǔ)存。

   ① 目前LNG氣化站內(nèi)設(shè)置的BOG儲(chǔ)罐，如果其出口未設(shè)置閥門或設(shè)置的閥門常開，則不能起到儲(chǔ)存BOG的作用。

   ② 如果在BOG儲(chǔ)罐出口設(shè)置閥門，通過操作該閥門可使BOG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存少量的天然氣，儲(chǔ)氣量與BOG儲(chǔ)罐的容積、LNG儲(chǔ)罐的工作壓力、LNG儲(chǔ)罐氣相管道上BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣壓力有關(guān)。

   ③ 稍具規(guī)模的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況能接受LNG氣化站BOG的排放，在氣化站內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)氣設(shè)施沒有必要。

[1] 劉新領(lǐng).液化天然氣供氣站的建設(shè)[J].煤氣與熱力，2002，22(1)：35-36.

[2] 劉新領(lǐng).論LNG站的安全技術(shù)管理[J].城市燃?xì)猓?005，(5)：12-15.

[3] 劉新領(lǐng).LNG站增壓系統(tǒng)的調(diào)整與改進(jìn)[J].城市燃?xì)猓?006，(1)：23-25.

[4] 鄭依秋.中小型LNG氣化站供氣技術(shù)[J].煤氣與熱力，2007，27(6)：12-17.

[5] 吳創(chuàng)明.液化天然氣供氣站的工藝設(shè)計(jì)[J].天然氣工業(yè)，2006，26(1)：116-119.

[6] 吳創(chuàng)明.LNG氣化站工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理[J].煤氣與熱力，2006，26(4)：1-7.

[7] 劉江，張昌偉.淺談寶應(yīng)LNG供氣站的建設(shè)[J].天然氣與石油，2004，22(2)：29-31.

 

(本文作者：解東來¹ 宋迪¹ 江桂強(qiáng)² 何奕霏¹ 1.華南理工大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院 廣東廣州 510640；2.深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司 廣東深圳 518040)