LNG接收站BOG處理工藝的選擇與分析

劉海濱 侯擴

曹妃甸新天液化天然氣有限公司 河北唐山 063299

1 概述

BOG（Boiled Off Gas）壓縮機，是 BOG 處理系統(tǒng)的核心設(shè)備，通過處理過量的 BOG 來控制 LNG 儲罐的壓力。BOG 壓縮機分為常溫 BOG 壓縮機和低溫 BOG 壓縮機，二者不同之處在于壓縮機入口 BOG 溫度和 BOG 處理方式不同，常溫 BOG 壓縮機入口 BOG 溫度在-30 ℃以上，通過壓縮增壓后直接送入輸氣管網(wǎng)，低溫 BOG 壓縮機入口 BOG 溫度在-160～-150 ℃，經(jīng)過壓縮升壓后送入 BOG 再冷凝器。低溫 BOG壓縮機一般采用無油往復(fù)式壓縮機，主要有立式迷宮式和臥式對稱平衡式兩種結(jié)構(gòu)。目前針對 LNG 加氣站 BOG 放散問題，國內(nèi)學(xué)者對其進行了一定的研究。

2 LNG接收站BOG處理系統(tǒng)

2.1 LNG接收站工藝

LNG接收站，其主要就是進口LNG的接卸終端，其主要職能表現(xiàn)在液化天然氣的外輸計量、增壓氣化、裝車、低壓外輸以及儲存等作用。

從2006年國內(nèi)第一個LNG接收站中海油大鵬LNG投產(chǎn)至今，國內(nèi)LNG接收站技術(shù)不斷實現(xiàn)突破，LNG接收站建設(shè)由早期國內(nèi)外工程公司聯(lián)合體設(shè)計發(fā)展到如今的國內(nèi)工程公司獨立EPC，接收站核心設(shè)備和材料國產(chǎn)化率已大幅度提升。雖然我國LNG接收站技術(shù)發(fā)展較晚，但在化工乙烯、空分和航天等低溫領(lǐng)域的技術(shù)早已成熟。在低溫裝備制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，LNG設(shè)備、材料實現(xiàn)快速國產(chǎn)化。

國內(nèi)LNG接收站工藝流程設(shè)計基本相同，主要設(shè)備包括LNG卸料臂、LNG低壓泵、BOG壓縮機、LNG高壓泵、LNG氣化器、槽車裝車撬、海水泵等。LNG儲罐材料主要包括9%Ni鋼、預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)、9%Ni鋼焊材、泡沫玻璃磚、珍珠巖、玻璃棉、玻璃纖維布等。

2.2 BOG處理工藝

（1）低溫壓縮機BOG處理工藝。傳統(tǒng)的低溫壓縮機BOG處理工藝如圖1所示。BOG先經(jīng)過一個緩沖罐，然后進入低溫壓縮機加壓，接著進入再冷器，被低壓泵加壓后過冷態(tài)的LNG冷凝，然后進入高壓泵加壓后，再進入汽化器，氣化后外輸。再冷器旁路上設(shè)有壓力控制閥以維持恒壓，壓力過高時可釋放BOG到BOG總管。再冷凝工藝處理不完的BOG可以再送去火炬。

（2）常溫壓縮機BOG處理工藝。目前，所有提到BOG處理工藝的文獻都是采用低溫壓縮機來壓縮BOG的，這樣可避免常溫壓縮機的潤滑介質(zhì)在低溫下凝固。然而低溫壓縮機造價非常昂貴，且國內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)計能力十分不足。為此，本文提出了一種利用常溫壓縮機處理BOG的工藝。BOG從緩沖罐出來后，首先進入回熱器吸收熱量升溫至0℃左右，接著進入常溫壓縮機壓縮，壓縮過后水冷至35℃，再返流回回熱器為其提供熱量，自身被降至較低的溫度，然后進入再冷器被LNG冷凝，接著被高壓泵輸送至汽化器，最后外輸。

3 LNG接收站BOG處理工藝的選擇與分析

3.1 BOG再冷凝工藝的原理與優(yōu)劣勢分析

LNG接收站針對于BOG再冷凝工藝的選擇是一個完整的系統(tǒng)，如：LNG儲罐，氣體壓縮機，冷凝器，高壓泵，氣化機等。 LNG罐中沼氣的溫度保持在-40℃，壓力為110kPa。通過BOG壓縮機壓縮完成之后，氣體壓力保持在1.0MPa，然后LNG溫度下的氣壓罐達到162℃的溫度，將氣體混合在冷凝器中。這是因為液化天然氣升高然后過冷。此時，可以通過使用LNG的冷功能來完成BOG的再冷凝。冷凝后，將高壓泵加壓至10MPa并將氣體送至氣化器。氣化爐使LNG氣化，使天然氣進入氣流，最后通過氣體管道完成向外輸送。

3.2 BOG高壓壓縮工藝及其優(yōu)劣勢的分析

LNG接收站的BOG高壓壓縮過程所需的過程取決于LNG儲罐，BOG壓縮機，高壓壓縮機，氣化器和其他設(shè)備。 BOG氣體在-140℃通過LNG儲罐控制時，壓力保持在110千帕，所述氣體由所述BOG壓縮機壓縮以保持它在1.0兆帕，然后氣體被高壓壓縮機壓縮到10MPa的是的。天然氣被送到天然氣管網(wǎng)。氣化低壓泵發(fā)送直接發(fā)送到氣化器LNF箱的LNG，氣化后加壓氣體至10MPa，在氣體中的氣體管道進入。通過高壓壓縮所回收的BOG氣體為：①LNG接收站進行正常外輸時所產(chǎn)生的BOG氣體；②LNG接收站在進行預(yù)冷的時候所產(chǎn)生的一些BOG氣體；③LNG接收站在進行零外運輸?shù)臅r候所產(chǎn)生的BOG氣體。

總之，BOG再冷凝工藝和高壓壓縮工藝各有優(yōu)缺點，通過結(jié)合兩種工藝，可以結(jié)合BOG再凝結(jié)工藝和高壓壓縮工藝。(1)在此期間選擇使用再凝結(jié)恢復(fù)期來恢復(fù)BOG然后減少能量消耗；（2）在預(yù)冷期間收集由預(yù)冷引起的BOG的一部分選擇高壓壓縮；（3）零外部傳輸和小流量外部傳輸選擇高壓壓縮恢復(fù)所有BOG，減少BOG的浪費。