LNG接收站BOG產(chǎn)生因素及預防措施

王金孝 ，王修康

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西 西安 710065；

2.中海福建天然氣有限責任公司，福建 莆田 351158）

0 前言

隨著天然氣的使用越來越廣泛，LNG（液化天然氣）接收站的數(shù)量也日益增加。典型的LNG接收站一般包括接收、儲存、處理BOG和外輸天然氣等一系列功能[1]，工作流程簡圖如圖1所示。

圖1 LNG接收站工作流程簡圖

在LNG場站的建設中，安全是考慮的第一要素。BOG（蒸發(fā)氣）的大量產(chǎn)生會引起相關設備的超壓問題，嚴重影響LNG場站的正常工作，若完全回收處理BOG氣體，需要BOG壓縮機等一系列設備，而從國外進口BOG壓縮機，價格昂貴，會帶來成本增加問題[2]。除此之外，BOG引起的溫室效應也在受到人們的關注[3]。因此合理降低LNG站BOG產(chǎn)生量也成為了研究的問題之一。

文章從LNG接收站的實際工況入手，在前人研究的基礎之上，對LNG場站影響B(tài)OG產(chǎn)生的因素進行簡要分析，并對一些可降低BOG產(chǎn)生量的預防措施進行概述分析。

1 BOG產(chǎn)生因素

1.1 熱量入侵

LNG儲存在常壓-160℃左右的環(huán)境中。在內外巨大的溫差之下，液化天然氣受熱后會導致BOG的產(chǎn)生。熱量侵入主要包括三部分[4]：一為熱量對儲罐的入侵，隨著外界溫度的升高，儲罐罐壁和地面溫度隨之升高，儲罐內LNG受熱加速蒸發(fā)，BOG產(chǎn)生量增大；二為熱量對輸送管路的入侵，LNG在輸送過程中經(jīng)過管路時，若管路的保溫效果不佳，也會吸熱蒸發(fā)生成BOG；三為輸送系統(tǒng)內設備的自身產(chǎn)熱，在輸送過程中加熱LNG，LNG受熱蒸發(fā)，從而產(chǎn)生BOG。

1.2 儲罐壓力

由于LNG的國際貿易運輸方式多為LNG船，因此LNG接收站常建在沿海地區(qū)，沿海地區(qū)臺風多發(fā)。當臺風來臨時，臺風中心的壓力會遠遠低于周圍大氣壓力，而儲罐壓力采用表壓來控制，罐內壓力只能隨著外界環(huán)境壓力的降低而降低，儲罐內LNG會大量蒸發(fā)，BOG產(chǎn)生量顯著增加；另外，若罐內壓力過高，儲罐也會向外界排出BOG來降低罐內壓力，從而引起新的BOG氣體產(chǎn)生。

1.3 初始充滿率

通過實驗發(fā)現(xiàn)：儲罐壓力處于0.35MPa-0.6MPa時，LNG儲罐存在一個BOG日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率較低的點，即臨界初始充滿率，如果LNG儲罐初始充滿率小于臨界初始充滿率，初始充滿率越小，BOG的日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率越大；如果LNG儲罐初始充滿率大于臨界初始充滿率，在某一個初始充滿率的條件下，LNG儲罐內BOG的日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率會隨著時間先增大后減小，同時隨著LNG儲罐初始充滿率的增加，BOG的平均日蒸發(fā)率越小。

1.4 LNG組分

在LNG儲存過程中，其組分含量的差異對BOG的產(chǎn)生有著不同影響[6]：無論貧、富液，其BOG產(chǎn)生量均隨著氮氣含量的增加而增加；當LNG中含氮量相同時，貧液的BOG產(chǎn)生量高于富液；不含氮氣時，兩者BOG產(chǎn)生幾乎相近。

1.5 儲罐進出料

LNG船將LNG輸送至LNG接收站的儲罐中，接收站儲罐分為兩種進料方式，包括罐頂進料與罐底進料。由于天然氣的來源不統(tǒng)一，所以LNG組分含量也會不同，所帶來的就是LNG密度的變化。若LNG船上的LNG密度大于LNG儲罐中的密度，則要采用罐頂進料的方式；若LNG船上的LNG密度小于LNG儲罐中的密度，則要采用罐底進料的方式，以上兩種方式均可使儲罐中LNG均勻混合。如果進料方式選擇不當，整個罐內會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，一段時間過后，罐內會出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象，此時，會迅速產(chǎn)生大量的BOG，不止引起能源浪費，還會嚴重威脅LNG場站的安全。除此之外，在出料時，會引起LNG儲罐內液面的迅速下降，導致出現(xiàn)了較多的氣體空間，此時LNG會迅速蒸發(fā)為BOG，充斥整個氣體空間。

2 預防措施

為了解決以上問題，從源頭降低BOG的產(chǎn)生量，學者們根據(jù)BOG產(chǎn)生因素提出了以下6種防護措施，以期可保證安全、節(jié)約資源，降低成本：

1） 加強儲罐的絕熱性能。例如LNG罐體可采用絕熱性能較好的材料制成；罐體外可填充傳熱系數(shù)低的材料來進行保溫；可采用LNG自身冷能對LNG儲罐進行保冷作業(yè)。

2）減小LNG儲罐表面積與體積比，減少陽光照射受熱面積。

3）增加輸送管路的絕熱性能，采用絕熱性能較好的材料并進行相應的保溫工作。

4）提高輸送系統(tǒng)內輸送設備工作效率，使設備自身產(chǎn)熱降低，從而較少對LNG的熱量入侵，較少BOG產(chǎn)生量。

5） 根據(jù)LNG儲罐可承受壓力的調節(jié)范圍，對罐內壓力實時調控。

6）控制LNG儲罐的初始充滿率，保證初始充滿率高于臨界初始充滿率。

3 結語

通過上文的分析，我們可以認識到5個BOG產(chǎn)生因素中，除了LNG組分、儲罐進出料這兩種客觀因素之外，剩余三種因素（熱量入侵、儲罐壓力、初始充滿率）均可以人為改變，可采用以上6種預防措施來降低LNG場站BOG的產(chǎn)生量，從而提高經(jīng)濟效益，具有一定的實用價值。