石油與天然氣管道輸送中BOG處理技術(shù)的應(yīng)用與研究

摘要： 本文系統(tǒng)綜述了石油與天然氣管道輸送中氣化氣體（BOG）處理技術(shù)的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀，針對(duì)BOG處理技術(shù)的多樣性，包括壓縮再注入、利用作為燃料、再液化等方法，進(jìn)行了比較分析。探討了這些技術(shù)在提高管道系統(tǒng)運(yùn)行效率、減少對(duì)環(huán)境影響等方面的作用。通過(guò)綜述研究，發(fā)現(xiàn)BOG處理技術(shù)已在管道輸送系統(tǒng)中取得一定成果，但仍面臨效率、成本和環(huán)保性等方面的挑戰(zhàn)。未來(lái)的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注提高處理效率、降低成本、優(yōu)化系統(tǒng)管理等方面，結(jié)合先進(jìn)的控制技術(shù)和智能化系統(tǒng)，推動(dòng)BOG處理技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)管道輸送系統(tǒng)的高效、安全、環(huán)保運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：石油與天然氣管道輸送；BOG處理技術(shù)；應(yīng)用與研究

中圖分類號(hào)：TE426 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1004-0935（2025）02-0328-03

石油與天然氣管道輸送是現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，它承擔(dān)著將石油和天然氣從生產(chǎn)地輸送到消費(fèi)地的重任。然而，在長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中，隨著介質(zhì)的運(yùn)輸和壓縮，產(chǎn)生了大量的氣化氣體（BOG），這不僅會(huì)造成能源的浪費(fèi)，還可能對(duì)管道輸送系統(tǒng)的安全性和環(huán)保性構(gòu)成威脅[1]。因此，對(duì)BOG的處理技術(shù)成為了管道輸送系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)的重要課題。BOG處理技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提高管道輸送系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，還能有效減少能源的浪費(fèi)，降低對(duì)環(huán)境的影響，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。針對(duì)不同類型管道輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求，需要進(jìn)一步深入研究和探索適用的BOG處理技術(shù)及其優(yōu)化方案。

1BOG氣體的處理工藝

1.1傳統(tǒng)方法及其對(duì)比

關(guān)于液化天然氣氣化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣（BOG）處理的傳統(tǒng)方法，包括原路返回、冷凝處理、壓縮輸出和燃燒排放。原路返回通過(guò)利用儲(chǔ)罐和船舶或罐車之間的壓力差將BOG氣體直接輸回LNG船舶或罐車，這種方法簡(jiǎn)單但只能在卸料時(shí)使用[2]。冷凝處理通過(guò)抽出BOG氣體后壓縮并送入再冷凝器中與LNG換熱后混合輸出，實(shí)現(xiàn)回收利用。壓縮輸出則是將BOG氣體通過(guò)管道與壓縮機(jī)壓縮至管網(wǎng)壓力后混合輸出，同樣實(shí)現(xiàn)了回收再利用[3]。而燃燒排放通常不推薦使用，因?yàn)樗炔唤?jīng)濟(jì)也不安全，對(duì)環(huán)境有害。直接壓縮工藝允許BOG氣體被加壓至氣化后進(jìn)入管道向外輸送或加壓到特定壓力范圍輸送給用戶，是有效的處理方式之一。

1.2新型處理工藝

再冷凝結(jié)合高壓壓縮工藝是一種將BOG再冷凝和高壓壓縮相結(jié)合的處理方法，旨在充分利用兩者的優(yōu)勢(shì)。在這個(gè)過(guò)程中，LNG接收站產(chǎn)生的BOG氣體一部分通過(guò)再冷凝器處理；另一部分直接進(jìn)入高壓壓縮機(jī)，然后將兩部分BOG氣體一同輸送至外輸管網(wǎng)。這種技術(shù)具有能耗低、損失少和回收率高等優(yōu)點(diǎn)[4]。另一種方法是利用CNG槽車回收處理BOG氣體，并將其轉(zhuǎn)化為CNG供應(yīng)。這種方法易于操作、環(huán)保效益高，但需要考慮CNG槽車的運(yùn)輸能力和單獨(dú)建設(shè)CNG母站時(shí)的運(yùn)營(yíng)成本[5]。實(shí)踐中，通過(guò)利用BOG壓縮機(jī)升壓后再利用CNG壓縮機(jī)升壓，將BOG轉(zhuǎn)化為CNG后進(jìn)行售賣，可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。這些技術(shù)的發(fā)展為BOG處理提供了更多選擇，并在提高能源利用效率和減少環(huán)境污染方面取得了成功。

2常用BOG的處理方法和適用條件

2.1直接放空或點(diǎn)燃

對(duì)于確定LNG蒸發(fā)量（BOG量），首先需要考慮從3個(gè)方面產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體量：熱量的流入、裝卸船過(guò)程中的體積置換和閃蒸，以及溫差、壓差的變化[6]。外部環(huán)境向儲(chǔ)罐內(nèi)傳遞熱量，導(dǎo)致LNG吸熱氣化產(chǎn)生BOG。一般選擇一年中溫度最高的夏季一晝夜的平均吸熱量來(lái)計(jì)算BOG量。LNG泵機(jī)械能轉(zhuǎn)化的熱量：LNG泵在工作時(shí)消耗電能，其中一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能被LNG吸收，產(chǎn)生BOG。裝卸船過(guò)程中的體積置換和閃蒸：液化氣體的裝卸過(guò)程會(huì)產(chǎn)生體積置換和閃蒸，也會(huì)導(dǎo)致BOG的產(chǎn)生。環(huán)境溫度和儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的變化也會(huì)影響LNG的蒸發(fā)量。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，多種方法被提出以處理BOG，如利用其作為制冷介質(zhì)或動(dòng)能載體，或用于聯(lián)合發(fā)電和供暖，提高能源效率并減少環(huán)境影響。但這些新處理方式需在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保方面進(jìn)行綜合考量。在BOG處理過(guò)程中，需要平衡能源效率、成本和環(huán)保，確保安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.2接壓縮送入輸氣管網(wǎng)

壓縮送入輸氣管網(wǎng)的工藝流程是一種簡(jiǎn)單而直接的處理方法，它可以有效地將BOG氣體送入輸氣管網(wǎng)供應(yīng)用戶使用。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，因此可以節(jié)約成本，適用于一些特定的情況，如日本大阪瓦斯和東京瓦斯公司等的LNG接收站。然而，這種方法也存在一些局限性和缺點(diǎn)。首先，它的能耗較大，因?yàn)榇罅康睦淠軘y帶在BOG氣體中，在壓縮過(guò)程中未被有效利用，造成了能源的浪費(fèi)。其次，該方法受下游用氣量影響較大，適應(yīng)性不強(qiáng)，無(wú)法靈活應(yīng)對(duì)不同的運(yùn)行情況和需求變化?？梢钥紤]采用其他BOG處理方法，如利用BOG作為制冷介質(zhì)或動(dòng)能載體，或者將BOG用于聯(lián)合發(fā)電等方式，以提高能源利用效率并減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等因素，選擇最合適的BOG處理方法對(duì)于保障生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定以及實(shí)現(xiàn)能源資源的有效利用至關(guān)重要。

2.3BOG返補(bǔ)真空工藝

BOG返補(bǔ)真空工藝是一種有效的填補(bǔ)LNG船艙真空的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于可以避免引入新的雜質(zhì)和大量熱量，同時(shí)也有利于部分回收BOG。在這個(gè)工藝流程中，利用LNG儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的BOG作為填補(bǔ)真空的介質(zhì)，通過(guò)氣體返回線將BOG送回LNG船艙[8]。這樣做不僅可以避免引入新的雜質(zhì)，還能夠利用BOG的低溫特性，使得船艙內(nèi)的LNG提供的冷量幫助BOG重新液化。這一過(guò)程在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)BOG的回收利用，有助于提高能源利用效率。相比于采用其他氣體返補(bǔ)真空的方法，BOG返補(bǔ)真空工藝流程更為經(jīng)濟(jì)高效且環(huán)保，是一種值得推廣和應(yīng)用的技術(shù)方案。

2.4使用BOG代替氮?dú)?/p>

使用BOG代替氮?dú)獬涮罡魺釋哟_實(shí)是一種經(jīng)濟(jì)高效的方法，可以減少制氮設(shè)備的運(yùn)行成本，并提高儲(chǔ)罐的隔熱效果。然而對(duì)于大型儲(chǔ)罐來(lái)說(shuō)，充填隔熱層所需的BOG量相對(duì)較小，無(wú)法真正減少BOG的排放[9]。因此應(yīng)結(jié)合其他BOG處理技術(shù)，如BOG的回收和再利用，以有效利用BOG并減少環(huán)境排放。此外，優(yōu)化儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)和運(yùn)行策略，如改善儲(chǔ)罐的密封性和優(yōu)化液位控制等，可進(jìn)一步降低BOG的產(chǎn)生和排放，減少對(duì)環(huán)境影響。

2.5再液化

再液化是通過(guò)壓縮和冷卻BOG，使其再次液化成LNG的過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。這個(gè)過(guò)程包括使用BOG壓縮機(jī)、再冷凝器和管道系統(tǒng)[10]。一種常用的方法是使用外部制冷介質(zhì)如液氮來(lái)降低BOG溫度；另一種方法則是利用儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG作為冷源，通過(guò)釋放部分LNG蒸發(fā)吸收的熱量來(lái)冷卻BOG。相對(duì)于外部制冷介質(zhì)，該方法減少對(duì)外部資源的依賴，但需要考慮儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的管理和調(diào)控。

3石油與天然氣管道輸送中BOG處理技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1壓縮處理

在能源領(lǐng)域，特別是在處理液化天然氣（LNG）的過(guò)程中，BOG的壓縮處理是一個(gè)關(guān)鍵步驟。BOG通常以低壓氣體形式存在，為了提高管道儲(chǔ)存效率和輸氣能力，需要將其壓縮至更高壓力并轉(zhuǎn)化為液態(tài)[11]。這一過(guò)程涉及使用專門的壓縮機(jī)和相關(guān)設(shè)備，這些設(shè)備需滿足特定技術(shù)要求，因?yàn)锽OG中可能含有水分和其他雜質(zhì)。在壓縮前，BOG需通過(guò)分離器去除液滴和固體顆粒，并通過(guò)干燥設(shè)備去除水分。壓縮后的BOG需通過(guò)冷卻系統(tǒng)冷卻至液化溫度。液態(tài)BOG可重新注入管道系統(tǒng)或存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣設(shè)施中。壓縮處理要求設(shè)備高效可靠，同時(shí)考慮能效和環(huán)境影響。例如，在大唐中寧100 MW/400 MWh壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目中，通過(guò)新能源發(fā)電壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)了零碳排放、環(huán)境友好的目標(biāo)，有助于推動(dòng)能源革命和新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.2回收利用

對(duì)BOG進(jìn)行回收利用是LNG行業(yè)的重要技術(shù)。BOG是從LNG接收站、再氣化設(shè)施或船上分離出的混合氣體，包含未冷凝的天然氣等雜質(zhì)?；厥绽肂OG有助于提高能源效率、減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。首先，將BOG中的液態(tài)和氣態(tài)成分分離，然后通過(guò)壓縮機(jī)提高氣態(tài)BOG的壓力和能量密度。壓縮后的氣體經(jīng)冷卻系統(tǒng)降低溫度，進(jìn)一步液化。液態(tài)BOG可作為燃料使用或儲(chǔ)存以備后續(xù)使用[12]。回收利用BOG不僅減少環(huán)境污染，還促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)需符合安全和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以確保操作安全和環(huán)境可持續(xù)性。

3.3燃燒處理

燃燒處理是處理BOG的一種方法，特別是在無(wú)法回收利用或效率低時(shí)。通過(guò)燃燒將BOG轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，減少環(huán)境影響。但需注意可能產(chǎn)生的污染物排放。燃燒前，BOG需去除非可燃成分以確保安全和效率。燃燒后的煙氣需冷卻和凈化以去除污染物，滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。雖然產(chǎn)生二氧化碳，但燃燒處理可避免更嚴(yán)重污染，且二氧化碳排放可通過(guò)碳捕捉技術(shù)進(jìn)一步減少。

4結(jié)束語(yǔ)

在石油與天然氣管道輸送中，BOG處理技術(shù)的應(yīng)用和研究對(duì)提高系統(tǒng)的效率、安全性和環(huán)保性至關(guān)重要。本文總結(jié)了常見的BOG處理方法，如壓縮再注入、作為燃料利用、再液化等，并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著技術(shù)進(jìn)步，BOG處理技術(shù)不斷演進(jìn)，例如，采用先進(jìn)的壓縮技術(shù)和再液化工藝，以及利用BOG作為能源資源的再利用技術(shù)。這些技術(shù)提高了管道系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少了環(huán)境影響，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Application and Research of BOG Treatment Technology in Oil and Gas Pipeline Transportation

WANG Yaqian

（College of Petroleum Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an Shaanxi 710000， China）

Abstract： This paper systematically reviews the current status of application and research of gasification gas （BOG） treatment technology in oil and gas pipeline transportation. A comparative analysis is made for the diversity of BOG treatment technologies， including compression and re-injection， utilization as fuel， and re-liquefaction methods. The role of these technologies in improving the operational efficiency of pipeline systems and reducing the impact on the environment is explored. The review study revealed that BOG treatment technologies have achieved some success in pipeline transportation systems， but still face challenges in terms of efficiency， cost， and environmental friendliness. Future research should focus on improving treatment efficiency， reducing costs， optimizing system management， etc.， and combining advanced control technologies and intelligent systems to promote the innovation and application of BOG treatment technology in order to achieve efficient， safe， and environmentally friendly operation of pipeline conveying systems.

Key words： Oil and gas pipeline transportation; BOG treatment technology; Application and research