大窯灣加氣站的節(jié)能優(yōu)化管理

岳大偉（昆侖能源（遼寧）有限公司）

昆侖能源(大連)有限公司大窯灣加氣站是全國最大的LNG 標準站，設計規(guī)模年銷售量可達到10 000 t。建站初期，LNG 周轉(zhuǎn)量未達到飽和狀態(tài)，由于受儲罐保冷性能及卸車操作、系統(tǒng)大小循環(huán)、車載氣瓶回氣等因素影響，致使儲罐升溫導致LNG 儲罐超壓。當高壓高溫LNG 加注時，會瞬間造成在車載氣瓶中氣化，車載氣瓶未加滿就會跳槍；產(chǎn)生的大量BOG 對外排放，造成能源浪費；儲罐中的壓力過高，同時可產(chǎn)生泵前后壓差低，泵前壓力高等系統(tǒng)報錯，不能啟動加氣機加氣。因此，為了減少浪費、提高管理水平，通過管理手段控制BOG的產(chǎn)生量和對BOG 回收利用非常重要。

1 BOG 產(chǎn)生原因

1.1 儲罐保冷能力不強

低溫LNG 儲罐受外界熱量的入侵是產(chǎn)生BOG的主要因素之一，低溫儲罐采用的絕熱方式主要有真空粉沫絕熱、高真空多層絕熱、堆積絕熱等。受保冷工藝設計與施工質(zhì)量的影響，外界熱量傳入LNG 儲罐內(nèi)部較多，則會促使儲罐內(nèi)LNG 溫度過高，繼而造成蒸發(fā)量的增加。

1.2 加液車次間隔時間長

LNG 加氣站一般采用大、小循環(huán)預冷工藝。在進入加氣模式后進行大循環(huán)管線預冷，在每次加注前進行小循環(huán)預冷，即在每次加注前充液管線與回液管線內(nèi)都充滿LNG 液體，從LNG 儲罐到加氣機提液管和從LNG 儲罐到加氣機回液管總長約100 m，若加滿一輛車后較長時間才來第二輛車，加液管線與回流管線內(nèi)殘液全部氣化后，從下進液回到儲罐，一天數(shù)十次，成為LNG 儲罐升溫和升壓的主要原因。

1.3 車載氣瓶回氣

液化天然氣車輛通常使用車載氣瓶作為燃料箱，它是一個小型的LNG 低溫儲罐，車載氣瓶由內(nèi)膽、外殼、支撐組構(gòu)與剛性組件組成，一般采用真空多層纏繞工藝，為使供給發(fā)動機使用的LNG 為高飽和液體，在氣瓶上設置了增壓管路[1]。在車輛實際使用過程中，受車載氣瓶保冷性能與使用不當?shù)纫蛩赜绊懀囕d氣瓶經(jīng)常發(fā)生超壓現(xiàn)象，當車載氣瓶壓力高于1.0 MPa 時，需要對車載氣瓶進行回氣，使其壓力降至0.8 MPa 以下方可進行充裝。車載氣瓶中的BOG 通過氣瓶放空管路、低溫回氣口、回氣槍、回氣軟管，經(jīng)加氣機回流管路從LNG 儲罐下部進液口進入儲罐，每次進入儲罐的BOG 都會在回氣過程中從外部吸熱，若每天有10 只車載氣瓶需要回氣，就會有一部分熱量被傳入儲罐中。

1.4 卸車時進液管線過長

LNG 加氣站常用的卸車方式有壓差卸車、泵卸車、壓差與泵聯(lián)合卸車，其中最經(jīng)常使用加氣站內(nèi)的低溫潛液泵為LNG 槽車向儲罐卸車。以大窯灣LNG 加氣站為例，LNG 經(jīng)槽車液相管、卸車軟管、低溫泵池、泵卸車液相管、從上進液進入儲罐。管線長度約50 m，槽車中的低溫LNG 卸至儲罐中時受吸收熱量影響，升溫會在10 ℃以上。

卸車結(jié)束后，為減少軟管放空造成LNG 浪費，通常裝卸車管路的閥門切換到下進液，讓卸車管線中LNG 氣化后從下進液回到儲罐再冷凝，造成LNG明顯升溫、升壓。

2 對策措施

對于LNG 加氣站BOG 產(chǎn)生的問題，要提前采取抑制措施，在產(chǎn)生后進行處理等多方面入手。

2.1 檢測儲罐保冷能力

針對LNG 儲罐保冷能力因素造成的BOG 產(chǎn)生量過大，應及時與生產(chǎn)廠家或?qū)I(yè)的檢測機構(gòu)溝通，對儲罐的保冷能力進行分析，必要時測試儲罐的真空度，以使LNG 儲罐的保冷性能達到最佳狀態(tài)或可接受狀態(tài)。

2.2 加氣機回流對策

提液管與回流管氣化回罐作為LNG 儲罐升溫的主要原因，如果控制得當將對控制BOG 產(chǎn)生量起到很大作用。最佳方案是將加液車輛集中在某一時間段內(nèi)，讓加氣機連續(xù)工作，這樣回流總量明顯減少。但加氣站需要隨時為客戶服務，基本上不能實現(xiàn)集中加氣。另一種方法是將回流方式由下進液更改為上進液，這樣會減慢儲罐升溫，但會造成升壓過快，如果壓力不能及時排出利用，也會帶來排放損失的問題，同時造成泵故障報警[2]。這種原因造成的升溫升壓控制有一定難度。

2.3 減少車載氣瓶回氣

車載氣瓶回氣到LNG 儲罐造成的升溫，可采取向外直排，不回收到儲罐內(nèi)，此方法的弊端會造成一定量的氣體損失，客戶損失BOG，而加氣站也不能回收,造成能源浪費；同時以甲烷為主要成份的天然氣也是溫室效應氣體，溫室效應是二氧化碳的72 倍，直接向大氣中排放對環(huán)境產(chǎn)生污染[3]。加氣應根據(jù)車載氣瓶壓力與LNG 儲罐的壓力分析來選擇回氣或直排；同時對車輛駕駛進行培訓，合理使用車載氣瓶增壓閥，使車載氣瓶的壓力控制在一個合理的范圍，做到不超壓、不回氣。

2.4 優(yōu)化卸車方式

1）上進液泵卸車。將槽車低溫液體通過上進液注入儲罐，可直接起到降溫，降壓作用，效果明顯。

2）下進液泵卸車。將槽車低溫液體通過下進液注入儲罐，可起到LNG 降溫作用，減少進液管線長度，有助于減少外界熱量傳入儲罐，但低溫液在儲罐底部，不能對上部BOG 的產(chǎn)生造成過多影響，降壓較慢。同時出港LNG 與儲罐內(nèi)LNG 溫差過大，從而密度過大，密度差造成分層，分層后有翻滾隱患，需再次進行儲罐到泵到上進液循環(huán),以消除風險。

3）上下同時進液泵卸車。此方法優(yōu)于單獨進行上進液或下進液充注，但減少外界傳入熱量有限，也有分層翻滾隱患。

4）采用壓差卸車。利用增壓器給槽車增壓，通過槽車與儲罐壓力差將槽車中的LNG 卸至LNG儲罐，可減少約5 m 管線，同時不經(jīng)過低溫泵池也減少一定的熱量傳入，有助于降低蒸發(fā)率，但儲罐壓力一般都很高，經(jīng)常達到0.7 MPa 以上，需要槽車增壓至0.9 MPa。

5）卸車管線內(nèi)殘液改為由上進液管路回儲罐，達到儲罐內(nèi)升壓但液體不升溫，如升壓過程中產(chǎn)生的BOG 能有其它方法處理，可用此方法。

3 實施情況

減少或消除儲罐升溫與升壓，應從管理與技術(shù)兩方面入手，首先要減少外界熱量的傳入，其次將已產(chǎn)生BOG 進行回收利用，使整個加氣站處于一個較為合理的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3.1 優(yōu)化技術(shù)

1）卸車后，卸車管線中殘液由上進液管路回儲罐，雖然從上進液回儲罐會造成儲罐壓力直接升高，但不會造成儲罐內(nèi)的LNG 直接升溫，升高的壓力可通過管理方式進行調(diào)節(jié)[4]。

2）當LNG 儲罐壓力不高情況下，對車載氣瓶回氣，如儲罐壓力較高時，打開加氣機回流口的直排閥門，車載氣瓶的超壓氣體直接排放，減少對儲罐的影響。

3.2 優(yōu)化管理

1）調(diào)整了卸車時間。選擇在儲罐壓力較高的時進行卸車，給儲罐降溫、降壓；選擇在大量加液操作前卸車，使卸車后加液時段罐內(nèi)LNG 保持比較好的溫度和壓力。

2）利用LNG槽車進行調(diào)節(jié)。LNG儲罐內(nèi)的BOG通過有一定液量的槽車下進液進入槽車，用低溫液將BOG 冷凝，提高槽車內(nèi)LNG 飽和度，槽車可將高飽和液卸車至其他周轉(zhuǎn)較快的加氣站銷售，此方法還可節(jié)省接收LNG 的加氣調(diào)飽和的時間。

3）優(yōu)化了卸車方式。使用儲罐壓力進行槽車對槽車間的壓差卸車，既縮短利用外置增壓器卸車的增壓時間，也可以減少外置增壓器從外界吸熱帶來的液體升溫，降壓后的儲罐更適合于LNG 車輛加注。

4）采取進港置換措施。在進港前將加氣站儲罐產(chǎn)生的BOG 通槽車下進液冷凝，LNG 槽車在接收站裝液時置換成低溫液體，高溫液由接收站回收處置。

4 結(jié)語

通過采取以上措施，該站的BOG日損耗量從0.56 t 降到了0.14 t，年節(jié)約氣量153.3 t，創(chuàng)造經(jīng)濟效益95.04 萬元。同時通過在該站采取技術(shù)控制、管理調(diào)節(jié)等手段，也取得了巨大的社會效益，進一步提高了加氣站的科學管理水平，樹立了昆侖能源在地區(qū)的良好形象。

[1]陳叔平,任永平,殷勁松,等.橇裝式LNG 汽車加氣站的應用[J].煤氣與熱力,2010,10(30):11-14.

[2]王煥留.中小型LNG 儲罐施工技術(shù)[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2013(2):108.

[3]徐烈.低溫絕熱與貯運技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999.

[4]高中穩(wěn),王萬磊,冀峰,等.液化天然氣儲罐的選用[J].石油化工設備,2008,8(37):80-81.