利用儲(chǔ)罐壓力給LNG槽車增壓的BOG卸車工藝

1 概述

隨著國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快儲(chǔ)氣設(shè)施建設(shè)和完善儲(chǔ)氣調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制的意見》，各地LNG接收站開始大量開工建設(shè)，截至2021年5月，中國(guó)已建成運(yùn)行22座LNG接收站(含轉(zhuǎn)運(yùn)站、儲(chǔ)備庫(kù))，總接收能力9 230×10

t/a。LNG接收站增多，LNG槽車運(yùn)輸市場(chǎng)也隨之變大，LNG作為管輸天然氣的重要補(bǔ)充，對(duì)于天然氣管網(wǎng)未覆蓋區(qū)域，通過(guò)槽車運(yùn)輸將LNG供給工廠、民用或調(diào)峰用戶，非常便捷。

LNG槽車傳統(tǒng)卸車工藝耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，是制約LNG氣源站運(yùn)行效率的關(guān)鍵因素。本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，提出一種利用LNG真空罐壓力給LNG槽車增壓的BOG卸車工藝(以下簡(jiǎn)稱BOG卸車工藝)。該工藝流程簡(jiǎn)單，可大幅縮短卸車時(shí)間，提高LNG氣源站運(yùn)行能力，同時(shí)節(jié)省卸車橇的占地面積，解決LNG應(yīng)急氣源站卸車能力與外輸能力不匹配的問(wèn)題。

本文將卸車過(guò)程分為均壓、卸液、收尾3個(gè)階段。

2 傳統(tǒng)卸車工藝

LNG槽車傳統(tǒng)卸車工藝流程見圖1(圖1～3中藍(lán)色流程線為L(zhǎng)NG管路，紅色流程線為天然氣管路)。將卸車臺(tái)卸車增壓器的增壓軟管接到槽車增壓口，槽車LNG 經(jīng)卸車增壓器氣化為低溫天然氣(在本文中，氣化得到的低溫天然氣也稱為BOG)，通過(guò)BOG管路返回至槽車儲(chǔ)罐氣相空間，逐步增大槽車儲(chǔ)罐與接收LNG儲(chǔ)罐(真空罐或常壓罐)之間的壓差。開啟出液閥和進(jìn)液總閥可將LNG從槽車儲(chǔ)罐壓送至接收LNG儲(chǔ)罐。傳統(tǒng)卸車工藝流程簡(jiǎn)單、無(wú)能耗，但卸車耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)施占地面積大。

3 BOG卸車工藝

為了維持LNG槽車向常壓罐的卸車過(guò)程穩(wěn)定，增壓氣必須滿足以下要求：壓力足以維持槽車儲(chǔ)罐和常壓罐之間的壓差；增壓氣不會(huì)額外造成LNG蒸發(fā)，其溫度維持飽和溫度；增壓氣不能是加臭之后的天然氣。真空罐內(nèi)BOG能滿足以上條件。

于治療前后分別采用目測(cè)類比評(píng)分法（visual analogue scale，VAS）評(píng)定患者疼痛程度；采用Lequesne膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分法評(píng)定患者膝關(guān)節(jié)功能。

以某市西部LNG應(yīng)急氣源站(下稱西部站)為例，BOG卸車工藝流程見圖2。西部站共設(shè)4個(gè)卸車臺(tái)(圖中只顯示2個(gè))。卸車臺(tái)增壓閥、出液閥對(duì)應(yīng)槽車儲(chǔ)罐的BOG增壓入口和LNG出口，開啟增壓閥利用LNG真空罐BOG壓力對(duì)槽車儲(chǔ)罐增壓，當(dāng)真空罐和槽車儲(chǔ)罐均壓后，通過(guò)開啟出液閥、常壓罐進(jìn)液總閥，即可對(duì)LNG常壓罐進(jìn)液。

4 BOG卸液工藝計(jì)算

計(jì)算開始時(shí)，設(shè)定真空罐與槽車已完成均壓。將卸液時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間間隔Δ

，進(jìn)行疊加計(jì)算。

① 工藝計(jì)算條件

不考慮槽車儲(chǔ)罐BOG與LNG的傳熱、LNG管道LNG與環(huán)境的傳熱。不考慮LNG的蒸發(fā)。LNG槽車儲(chǔ)罐容積為50 m

，槽車儲(chǔ)罐內(nèi)直徑3.5 m，卸液開始時(shí)刻LNG體積為45 m

。環(huán)境壓力取0.101 MPa。真空罐設(shè)有壓力調(diào)節(jié)裝置，在卸液階段能夠始終保持BOG絕對(duì)壓力穩(wěn)定在0.345 MPa。常壓罐也設(shè)有壓力調(diào)節(jié)裝置，絕對(duì)壓力穩(wěn)定在0.116 MPa。槽車LNG溫度為-150 ℃。卸液過(guò)程中，槽車儲(chǔ)罐壓力、槽車液位均隨時(shí)間發(fā)生變化。

通過(guò)實(shí)踐，當(dāng)槽車儲(chǔ)罐液位計(jì)顯示低于200 mm時(shí)，逐漸關(guān)小出液閥至1/4開度，當(dāng)液位計(jì)顯示低于100 mm時(shí)，出液閥關(guān)至1/12開度，直至槽車儲(chǔ)罐液位計(jì)顯示為0，關(guān)閉增壓閥。根據(jù)接收儲(chǔ)罐壓力情況，對(duì)槽車儲(chǔ)罐均壓，直至槽車儲(chǔ)罐壓力降至與接收儲(chǔ)罐壓力平衡，關(guān)閉出液閥，吹掃卸車軟管，結(jié)束卸車。

BOG卸液工藝計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3。

根據(jù)圖3，根據(jù)理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)卸液過(guò)程中BOG處于湍流狀態(tài)，局部阻力取沿程阻力的0.1倍，BOG管路的水力計(jì)算見式(1)

。

(1)

進(jìn)入槽車儲(chǔ)罐的BOG管路工況流量

和LNG管路流量

相等。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，存在：

(2)

以地面為基準(zhǔn)計(jì)算各高度。本文取局部阻力與常壓罐內(nèi)LNG管道出口動(dòng)壓之和為沿程阻力的2倍。LNG管路按伯努利方程，可得：

(3)

由式(1)、 (2)得：

(4)

令：

(5)

則式(4)化簡(jiǎn)后得：

(6)

式中

——真空罐絕對(duì)壓力,Pa，取0.345×10

Pa

姜黃素通過(guò)抑制Notch1信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)人食管癌Eca-109/VCR細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)春新堿的耐藥性(牛樹榮)(6):526

——槽車儲(chǔ)罐絕對(duì)壓力，Pa

——BOG管路長(zhǎng)度，m，取150 m

此外，語(yǔ)料中的古漢語(yǔ)詞、古越語(yǔ)底層詞、古楚語(yǔ)詞等，需花大量的時(shí)間和精力對(duì)本字進(jìn)行甄別和考證。要做到這一點(diǎn)，不僅需要深厚的語(yǔ)言學(xué)功底和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,而且需要開闊的學(xué)術(shù)視野和敏捷的思維能力。

——BOG管路不銹鋼管當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，m，取2×10

m

——BOG管路內(nèi)直徑，m取0.075 m

——BOG標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為273.15 K、壓力為1.01×10

Pa)流量，m

/s

——BOG標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，kg/m

,取0.717 kg/m

為對(duì)照組的患者采用常規(guī)護(hù)理進(jìn)行護(hù)理，主要包括三點(diǎn)，第一點(diǎn)對(duì)患者進(jìn)行心理支持，積極地安慰和勸告患者，使其心態(tài)平穩(wěn)。第二點(diǎn)對(duì)患者進(jìn)行24小時(shí)的監(jiān)控，監(jiān)控患者的生命體征，持續(xù)注意患者的意識(shí)是否清醒，一旦患者的生命體征小時(shí)后者病情加重要做到隨時(shí)展開急救。第三點(diǎn)碓冰人的細(xì)致護(hù)理，ICU中的患者大多無(wú)法自我活動(dòng)，對(duì)于身體上的痛苦無(wú)法主動(dòng)描述，醫(yī)護(hù)人員需要定是對(duì)患者問(wèn)詢，為患者翻身，防止單側(cè)肢體受壓迫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生壓瘡，還要避免類似反流現(xiàn)象的發(fā)生，為患者減輕痛苦。

——BOG溫度，K，取153.15 K

——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度，K，取273.15 K

——LNG流量，m

/s

——進(jìn)入槽車儲(chǔ)罐的BOG工況流量，m

/s

——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力，Pa，取1.01×10

Pa

——LNG密度， kg/m

，取430 kg/m

——重力加速度，m/s

,取9.8 m/s

卸液時(shí)間為若干個(gè)時(shí)間間隔之和。在第1個(gè)時(shí)間間隔，槽車儲(chǔ)罐LNG液位高度

取卸液開始時(shí)刻的液位高度(根據(jù)卸液開始時(shí)刻LNG體積計(jì)算得出，為3.5 m)。

Δ

——LNG沿程阻力，Pa

Δ

——LNG局部阻力，Pa

在學(xué)校的角落里，肯定有很多像吳琮一樣被誤解、被施以偏見、被忽視的人，他們慢慢變得透明，落入孤立無(wú)援的境地。夏霖知道自己根本不是什么魔法少女，但也可以隨時(shí)伸出援手。

——常壓罐絕對(duì)壓力，Pa

——常壓罐進(jìn)液高度，m,取30 m

——LNG流速，m/s

“媽，你怎么了？”徐云天慌忙放下公文包，關(guān)切地問(wèn)。廉小花委屈地哭了起來(lái)：“云天，你爸在外面有了女人，他騙我離了婚，卻不愿意跟我復(fù)婚了。”

——中間參數(shù)

LNG管路沿程阻力計(jì)算式為：

(7)

將式(7)代入式(3)得：

(8)

LNG摩擦阻力系數(shù)按下式計(jì)算

：

(9)

對(duì)LNG管路，存在關(guān)系：

(10)

綜合式(8)～(10)可得

與

的關(guān)系式：

(11)

令：

（1）若CurrentLayerDepth 小于CurrentSampleDepth，則將CurrentLayerDepth 加上LayerDepth（即移動(dòng)到下一層），將CurrentTexcoords 加上采樣步長(zhǎng)△t（即移動(dòng)到下一個(gè)采樣點(diǎn)），然后重復(fù)上述操作；

=

-

-

(12)

(13)

將式(11)化簡(jiǎn)后，可得：

=

+

(14)

由式(6)、(14) 得：

歷史是在事情出了差錯(cuò)的地方開始的；歷史只和麻煩、困惑、悔恨共生。因此緊跟在“為什么”這個(gè)詞之后的，就是狡猾又充滿希冀的字眼“假如”。若非因?yàn)椤灰皇恰@些歷史中無(wú)用的“假如”。而不斷阻止、偏離、轉(zhuǎn)移對(duì)“為什么”這一問(wèn)題的追溯，則顯出另一種形式的退步：要是我們能回到過(guò)去該多好。要是我們能重新開始。要是我們能回到……[2]90-91

籃板:① 籃球架上固定籃圈的長(zhǎng)方形板;② 借代特指一種球類體育運(yùn)動(dòng)中投籃未中,從籃球板或籃圈上反彈回來(lái)的球。

(15)

式中

——LNG摩擦阻力系數(shù)

——LNG管路長(zhǎng)度，m，取150 m

——LNG管路內(nèi)直徑，m，取0.15 m

——雷諾數(shù)

——LNG運(yùn)動(dòng)黏度，m

/s，取0.26×10

m

/s

、

——中間參數(shù)

采用二分法求解式(15)，取

的隔離區(qū)間為[0.05

，

]，誤差不超過(guò)10

。

例如，計(jì)算得到第1個(gè)時(shí)間間隔

為0.316 MPa，代入式(14)得出

為262.19 m

/h。

③ 卸液時(shí)間計(jì)算

——槽車儲(chǔ)罐LNG液位高度，m

① 安全效益

The sound field in the fiow duct is governed by the convective Helmholtz equation,as below:

以此類推，進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)槽車LNG液位高度

()

(

為時(shí)間間隔的數(shù)量)與槽車儲(chǔ)罐內(nèi)罐底高度差小于等于0.1 m時(shí)，卸液過(guò)程結(jié)束，則

Δ

即為卸液時(shí)間。例如可以計(jì)算得到第

個(gè)時(shí)間間隔LNG流量為228.98 m

/h。

5 BOG卸車工藝實(shí)踐

① 兩種卸車工藝比較

通過(guò)對(duì)西部站工藝流程的分析，制定了BOG卸車工藝操作規(guī)程。通過(guò)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，BOG卸車工藝增壓操作5 min即可實(shí)現(xiàn)真空罐和槽車的均壓。傳統(tǒng)卸車臺(tái)一般都未設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，而BOG卸車工藝可以通過(guò)真空罐壓力實(shí)時(shí)掌握卸車時(shí)槽車壓力，有利于卸車作業(yè)的遠(yuǎn)程安全管控。傳統(tǒng)卸車工藝與BOG卸車工藝比較如下。

a.BOG卸車工藝拆裝軟管4根，比傳統(tǒng)卸車工藝少2根，縮短了軟管拆裝時(shí)間，同時(shí)減少了泄漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，且可遠(yuǎn)程監(jiān)控槽車壓力。

影響卸車效率的因素主要有卸車用時(shí)、卸車壓差、卸凈率等。卸車壓差直接影響卸車速度，壓差越大，卸車用時(shí)越短。

② 兩種卸車工藝卸車用時(shí)對(duì)比

從2019年5月開始推行BOG卸車工藝以來(lái)，統(tǒng)計(jì)分析卸車數(shù)據(jù)，按照滿負(fù)荷卸車進(jìn)行比較。兩種卸車工藝卸車用時(shí)對(duì)比見圖4?？梢钥闯?，傳統(tǒng)卸車工藝(3輛車同時(shí)卸車)、BOG卸車工藝(4輛車同時(shí)卸車)最長(zhǎng)卸車用時(shí)分別為294.6、150.0 min，最短卸車用時(shí)分別為144.6、100.0 min。BOG卸車工藝5 min即可完成槽車儲(chǔ)罐均壓，且不受環(huán)境溫度影響，均壓過(guò)程中壓力穩(wěn)定，增壓閥門無(wú)須頻繁操作，可縮短均壓時(shí)間約25 min。傳統(tǒng)卸車工藝(3輛車同時(shí)卸車)均壓、卸液、收尾3個(gè)階段總計(jì)平均用時(shí)即卸車用時(shí)199.8 min，BOG卸車工藝(4輛車同時(shí)卸車)平均用時(shí)135.9 min。由此得出，傳統(tǒng)卸車工藝，單車卸車用時(shí)為66.6 min，BOG卸車工藝，單車卸車用時(shí)為34 min。

③ 卸車效率影響因素

b.傳統(tǒng)卸車工藝由于收尾階段增壓困難，易造成槽車LNG剩余量較多，并且需要頻繁操作增壓閥門。BOG卸車工藝壓力穩(wěn)定，可避免此類問(wèn)題。

卸凈率類似于管輸氣的輸售率，由于槽車儲(chǔ)罐出液口徑一般為DN 50 mm，出液口離槽車儲(chǔ)罐底部有一定高差，卸車結(jié)束后槽車儲(chǔ)罐內(nèi)留有余液，以保證槽車儲(chǔ)罐空罐時(shí)不易回溫。當(dāng)卸車快結(jié)束時(shí)如果出液閥仍保持原開度，會(huì)造成出液口出現(xiàn)漩渦，壓低實(shí)際液面，造成真空罐的BOG直接進(jìn)入常壓罐，使卸凈率偏高。

② 每個(gè)時(shí)間間隔管路壓力和流量計(jì)算

6 BOG卸車工藝效益分析

經(jīng)過(guò)第1個(gè)時(shí)間間隔(持續(xù)時(shí)間記為Δ

)計(jì)算，得到了第1個(gè)時(shí)間間隔的LNG流量

，根據(jù)

、Δ

可得到第1個(gè)時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)刻(即第2個(gè)時(shí)間間隔開始時(shí)刻)的LNG體積，進(jìn)而得到第1個(gè)時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)刻的LNG液位高度

。

LNG槽車卸車過(guò)程中，拆裝軟管不僅耗時(shí)，且要進(jìn)行吹掃、查漏等。BOG卸車工藝拆裝軟管數(shù)量少，降低了燃?xì)庑孤└怕?。BOG卸車工藝將BOG壓力穩(wěn)定控制在合適值，減少壓力波動(dòng)，降低燃?xì)庑孤┑娘L(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)和中控室操作人員可實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)卸車壓力，提高了操作的可靠性和安全性。

根據(jù)《中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報(bào)告》，隨著人口增長(zhǎng)、城市化發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，到2030年，國(guó)民經(jīng)濟(jì)需水量將達(dá)到7 100億m3；農(nóng)村生活需水量達(dá)到310億m3。全國(guó)正在探索建立城鄉(xiāng)集約化供水新體制，目標(biāo)是在有條件的地區(qū)率先實(shí)行城鄉(xiāng)集約化供水，并逐步推廣到全國(guó)，讓全國(guó)農(nóng)村居民喝到優(yōu)質(zhì)安全的好水，消除城鄉(xiāng)供水差異。

② 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)卸車工藝產(chǎn)生BOG量多，壓力波動(dòng)較大，最多只能3輛槽車同時(shí)卸車。BOG卸車工藝可以從3輛增加到4輛，由于操作簡(jiǎn)單方便，卸車臺(tái)無(wú)需增加操作人員，節(jié)約操作人工費(fèi)用約10×10

元/a。

BOG卸車工藝在拆卸軟管和增壓時(shí)間上都體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，同時(shí)增加了卸車的連續(xù)性，單車卸車用時(shí)從傳統(tǒng)卸車工藝的66.6 min降至BOG卸車工藝的34 min，卸車效率提高了48.9%。

槽車卸車電力消耗主要是BOG壓縮機(jī)能耗。在BOG卸車收尾階段，BOG進(jìn)入常壓罐后，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)加壓輸送出站。傳統(tǒng)卸車工藝(3輛車同時(shí)卸車)收尾階段，BOG壓縮機(jī)需運(yùn)行1.5 h。BOG卸車工藝(4輛車同時(shí)卸車)收尾階段，BOG壓縮機(jī)需運(yùn)行1.0 h。西部站滿負(fù)荷卸車時(shí)壓縮機(jī)功率為430 kW，按照每年卸500車計(jì)算，電費(fèi)按1.2 元/(kW·h)計(jì)，可節(jié)約電費(fèi)64 500 元/a。

當(dāng)然，換在以前，穿幫的只是公開發(fā)表的文稿，而那些數(shù)量更多的內(nèi)部使用或僅用于存檔備查的文案，則幾乎無(wú)人關(guān)注，即使偶爾露出馬腳，人們也只是一笑了之，后果嚴(yán)重不到哪里去。也正是因?yàn)槿绱?，偷懶的人繼續(xù)偷懶，偷文的人照偷不誤，各類奇葩新聞時(shí)時(shí)曝光，為豐富多彩的生活平添若干生動(dòng)素材。

當(dāng)前，落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度是水資源管理工作的重中之重?！皩?shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是對(duì)傳統(tǒng)增長(zhǎng)方式的革命性變革，需要全社會(huì)共同努力?！标惱撞块L(zhǎng)對(duì)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度提出具體要求：

③ 其他效益

在卸車現(xiàn)場(chǎng)，操作工不用頻繁操作卸車橇增壓閥和出液閥，減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

7 結(jié)論

① BOG卸車工藝單車卸車用時(shí)大幅縮短，卸車效率提高了48.9%。

② BOG卸車工藝受環(huán)境溫度影響小，可省略卸車增壓器。

③ BOG卸車工藝槽車儲(chǔ)罐壓力控制更穩(wěn)定,員工操作簡(jiǎn)單,卸車風(fēng)險(xiǎn)低。

④ 按每年卸500車計(jì)算，應(yīng)用BOG卸車工藝，每年節(jié)約操作人工費(fèi)用約10×10

元/a，節(jié)約電費(fèi)64 500 元/a。

⑤ BOG卸車工藝節(jié)省卸車時(shí)間，提升LNG廠站運(yùn)行效率，減少卸車橇占地面積，降低投資。

[1] 段常貴. 燃?xì)廨斉鋄M]. 5版. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015:92-93.

[2] 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，2003:252-253.