幾種BOG回收工藝及其適用環(huán)境的介紹

賴玉林，李文冰，楊聰巧

（甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅蘭州 730070）

幾種BOG回收工藝及其適用環(huán)境的介紹

賴玉林，李文冰，楊聰巧

（甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅蘭州 730070）

合理的BOG處理工藝是LNG接收站能否安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障，為確保LNG接收站系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，減少BOG能源浪費(fèi)，科學(xué)地選擇BOG處理工藝顯得尤為重要。文中介紹了幾種BOG回收工藝流程（包括直接加壓外輸、再冷凝工藝、綜合工藝），并通過(guò)對(duì)其各自優(yōu)缺點(diǎn)的分析，說(shuō)明了各自分別所適用的環(huán)境。接收站應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況選擇適宜的回收工藝。

BOG；回收；安全；經(jīng)濟(jì)

目前國(guó)內(nèi)由于能源和環(huán)保的要求，對(duì)天然氣需求的增加和消費(fèi)地域差別的不斷擴(kuò)大，液化天然氣（LNG）需求也日益增加。LNG通常常壓飽和儲(chǔ)存，因此其儲(chǔ)存溫度極低，在-160℃以下。由于其特殊的存儲(chǔ)條件，在接收站儲(chǔ)存時(shí)不可避免與外界發(fā)生熱量交換，從而LNG在儲(chǔ)存中會(huì)產(chǎn)生大量的BOG（Boil OffGas，閃蒸氣）。一般地上儲(chǔ)罐日蒸發(fā)量≤0.05%（質(zhì)量）［1］，為了維持儲(chǔ)罐內(nèi)壓力平衡，保證其正常運(yùn)行，必須將多余的蒸汽排放出來(lái)，若不采取有效措施回收BOG，其排放量較大造成了能源的浪費(fèi)。目前，工程上對(duì)BOG的處理主要有兩種工藝流程：直接壓縮工藝和再冷凝工藝［2，3］。本研究介紹了直接壓縮工藝和國(guó)內(nèi)幾種目前較優(yōu)再冷凝工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用環(huán)境。

1 直接壓縮工藝的應(yīng)用環(huán)境

直接壓縮工藝流程如圖1所示，壓縮機(jī)直接對(duì)BOG進(jìn)行加壓，達(dá)到外輸管網(wǎng)壓力后外輸，供用戶使用。該工藝流程操作簡(jiǎn)單、投資費(fèi)用低；壓縮機(jī)出口壓力等于管網(wǎng)壓力，直接決定了工藝能耗，管線壓力越高，則流程能耗也越高的特點(diǎn)［4］。同時(shí)BOG壓縮機(jī)出口到達(dá)一定壓力，需依賴國(guó)外的BOG壓縮機(jī)設(shè)備及技術(shù)，另外對(duì)可燃性烴類氣體進(jìn)行高壓壓縮具有一定的安全隱患。因此，直接壓縮工藝僅適用于外輸管網(wǎng)壓力較?。?～3MPa），輸氣距離較短的氣源型接收站。此外，在規(guī)模小，外輸量不穩(wěn)定，一般為了適應(yīng)用戶用氣量的波動(dòng)而建，無(wú)法保證LNG持續(xù)供應(yīng)的小型調(diào)峰型接收站也適宜采用BOG直接壓縮工藝［5］。

圖1 BOG直接壓縮工藝

2 再冷凝工藝的應(yīng)用環(huán)境

當(dāng)LNG接收站外輸管網(wǎng)壓力≥10MPa時(shí)，若將BOG直接壓縮到外輸管網(wǎng)壓力，壓縮機(jī)的功耗較大，再冷凝工藝能耗較低，因此一般不采用直接壓縮工藝，而采用再冷凝工藝［6］。以下介紹不同環(huán)境下可分別適用的幾種BOG再冷凝工藝。

大型氣源型接收站儲(chǔ)罐多，能產(chǎn)生大量的BOG，為了達(dá)到遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，所以外輸管道的輸氣壓力很高，并且外輸量也很大，從而LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的低壓泵始終保持運(yùn)行，所以也就確保了有足夠的過(guò)冷LNG來(lái)充當(dāng)BOG再冷凝器的冷源。目前較為合理的工藝是2012年重慶科技學(xué)院向麗君等提出的優(yōu)化后的BOG再冷凝工藝［7］，工藝流程如圖2所示。

圖2 BOG再冷凝工藝

該工藝主要亮點(diǎn)在于：

1）再冷凝器液化工藝?yán)昧诉^(guò)冷的冷能，把BOG壓縮機(jī)出來(lái)的氣體冷凝為液體然后再加壓到高壓，同等條件下，用泵加壓比用壓縮機(jī)加壓更節(jié)省能耗，因此使系統(tǒng)能耗大幅度減少。同時(shí)，再冷凝器除了可以將BOG液化外，還可以作為L(zhǎng)NG高壓泵吸入端的緩沖容器，以確保高壓泵的正常運(yùn)行，避免高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。

2）在BOG壓縮機(jī)前增設(shè)一臺(tái)BOG預(yù)冷器，預(yù)冷BOG壓縮機(jī)出口的BOG，該冷源由LNG泵出口的一部分LNG提供，減少了液下泵LNG輸出量，降低了再冷凝器中的物料比，從而可以保證在LNG外輸量較小時(shí)，以較低的壓縮機(jī)出口壓力下進(jìn)行操作，進(jìn)而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 以上兩種工藝相結(jié)合的適用環(huán)境

根據(jù)LNG儲(chǔ)罐液位將BOG產(chǎn)生的情況分為有外輸和無(wú)外輸兩種。有外輸情況下常采用再冷凝工藝回收BOG，再冷凝工藝能有效回收BOG；無(wú)外輸情況下，再冷凝工藝無(wú)法回收產(chǎn)生的BOG，BOG的處理采用直接放空、火炬燃燒，或采用高壓壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮后直接輸送到高壓管網(wǎng)進(jìn)行回收。2012年“中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司天津浮式LNG接收終端籌備組”李兵等人提出，將再冷凝和高壓壓縮工藝結(jié)合的工藝［8］，如圖3所示。該工藝有效地避免了高壓壓縮機(jī)回收BOG造成的能耗浪費(fèi)，以及再冷凝工藝在無(wú)外輸工況及其他特殊情況下停車時(shí)無(wú)法回收BOG而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在正常外輸期間，利用再冷凝工藝可回收全部BOG，在預(yù)冷期間或其他無(wú)外輸期間利用高壓壓縮工藝可回收全部BOG，避免了能源浪費(fèi)。

假如LNG接收站的儲(chǔ)罐數(shù)量或存儲(chǔ)量達(dá)到一定規(guī)模，若只采用單一的再冷凝工藝時(shí)，某些特殊工況下如自然因素、設(shè)備大修、事故及其他不可抗力因素等，造成BOG無(wú)法回收必須放空且放空量較大時(shí)，鑒于BOG放空的成本及安全因素，應(yīng)優(yōu)先考慮再冷凝和高壓壓縮工藝結(jié)合的方式進(jìn)行BOG處理。

圖3 BOG綜合回收工藝

4 結(jié)論

如何正確選擇BOG處理工藝是LNG接收站整個(gè)工藝系統(tǒng)的關(guān)鍵，各個(gè)接收站在選擇BOG處理的方法時(shí)，需要結(jié)合接收站的自身實(shí)際情況進(jìn)行選擇。綜合以上BOG處理工藝特征及其適用環(huán)境，通過(guò)分析LNG接收站在不同工況 （特別是各種特殊工況）下BOG的產(chǎn)生量，進(jìn)行綜合考評(píng)。以改善工藝操作彈性和提高能源利用率為原則，選擇最優(yōu)的BOG處理工藝；另外并分析BOG產(chǎn)生的原因，從根源出發(fā)，采取減少BOG產(chǎn)生的措施，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的最終目的。

［1］ 康正凌，孫新征.LNG接收站蒸發(fā)量計(jì)算方法［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30（9）：663-666.

［2］ 劉浩，金國(guó)強(qiáng).LNG接收站BOG氣體處理工藝［J］.化工沒(méi)計(jì)，2006，16（1）：13-16.

［3］ 顧安忠，魯雪生，汪榮順，等.液化天然氣技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：298-305.

［4］ 金光，李亞軍.LNG接收站蒸發(fā)氣體處理工藝［J］.低溫工程，2011，24（1）：51-56.

［5］ 陳雪.LNG接收終端工藝對(duì)比及選擇［J］.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2008，19（2）：44-48.

［6］ 張奕，鄭大明，艾紹平.BOG處理工藝在液化天然氣接收站中的應(yīng)用［J］.管道技術(shù)與設(shè)備，2014（1）：l0-11，14.

［7］ 向麗君，全日.LNG接收站BOG氣體回收工藝改進(jìn)與能耗分析［J］.天然汽化工，2012，37（3）：48-50.

［8］ 李兵，程香軍，陳功劍.LNG接收站BOG處理技術(shù)優(yōu)化［J］.油氣加工，2012，30（5）：27-30.

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