LNG裝置運(yùn)營(yíng)中的BOG處理問(wèn)題

LNG運(yùn)營(yíng)中BOG處理面面觀

廣東油氣商會(huì)顧問(wèn)目錄前言BOG產(chǎn)生的影響因素接收站BOG處理方法小型BOG處理方法22021/5/9前言2014年我國(guó)進(jìn)口LNG量達(dá)到1959.07萬(wàn)噸（約合268.5億立方米），國(guó)產(chǎn)天然氣1329億立方米（約合1000萬(wàn)噸），已建成LNG接收站11座，在建10座，建成LNG汽車加氣站超過(guò)2500座。

但是我們?cè)谛蕾p和享受這一清潔、節(jié)能、便宜的能源時(shí)，更多的想到的是每使用一噸LNG可以減排3.5噸二氧化碳，節(jié)省燃料費(fèi)用XXX萬(wàn)元。

然而很少有人公開提起LNG是一把雙刃劍，若排到大氣中其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。公開的統(tǒng)計(jì)和報(bào)表都沒(méi)有BOG排放這一項(xiàng)，當(dāng)然政府的法規(guī)中也沒(méi)有限定排放量，可以說(shuō)很“任性”。32021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素42021/5/9BOG燃燒現(xiàn)場(chǎng)52021/5/9LNG接收站典型工藝流程62021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素LNG儲(chǔ)罐漏熱：儲(chǔ)罐與外界環(huán)境直接接觸，熱量透過(guò)罐外表進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)產(chǎn)生BOG；LNG儲(chǔ)罐內(nèi)低壓輸送泵（潛液泵）工作時(shí)產(chǎn)生的熱量將直接傳遞給LNG，導(dǎo)致部分LNG氣化；保持設(shè)備管線始終處于低溫狀態(tài)的LNG保冷循環(huán)，因漏熱產(chǎn)生的BOG；LNG外輸時(shí)的體積置換72021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素卸料前，LNG儲(chǔ)罐的降壓過(guò)程中，產(chǎn)生大量BOG；船上低壓輸送泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量；船上儲(chǔ)罐漏熱導(dǎo)致LNG氣化；LNG在卸料管線中與管線之間的摩擦及渦流轉(zhuǎn)化的熱量；卸船時(shí)隨著LNG流入岸上儲(chǔ)罐，船上及岸上儲(chǔ)罐的體積置換；全速卸料時(shí)為了維持船上正壓，需往船上回補(bǔ)大量BOG82021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素工程上對(duì)儲(chǔ)罐漏熱根據(jù)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)采用蒸發(fā)率公式計(jì)算：以3個(gè)16萬(wàn)m3LNG儲(chǔ)罐，A取0.05w%：m1=4.7t/h92021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素根據(jù)管道漏熱量與BOG蒸發(fā)潛熱計(jì)算：以LNG管道標(biāo)準(zhǔn)保冷漏熱系數(shù)取25W/m2，接收站LNG管道折合面積約9200m2:m2=1.6t/h102021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素船上卸料泵軸功除LNG獲得位能外產(chǎn)生的熱能；罐內(nèi)低壓泵無(wú)用功部分產(chǎn)生的熱能以及儲(chǔ)罐LNG回流；8臺(tái)卸料泵、揚(yáng)程140m，效率65%，產(chǎn)生BOG21.2t/h；零外輸僅25t/h的保冷循環(huán)產(chǎn)生BOG1.1t/h；6臺(tái)低壓泵滿負(fù)荷外輸產(chǎn)生BOG3.3t/h。112021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素與儲(chǔ)罐漏熱類似，據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)采用蒸發(fā)率公式計(jì)算：以21.6萬(wàn)m3LNG船，A2取0.15w%：m4=6.3t/h122021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素LNG卸料及外輸時(shí)船艙、儲(chǔ)罐內(nèi)LNG體積的變化對(duì)BOG產(chǎn)量的影響：最大外輸1080t/h時(shí)：m5=-4.4t/h132021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素LNG從船艙到儲(chǔ)罐，從一個(gè)相平衡達(dá)到另一個(gè)相平衡船艙壓力9-13kPaG，儲(chǔ)罐壓力10-25kPaG船艙壓力10kPaG、儲(chǔ)罐壓力15kPaG：BOG產(chǎn)量14.1t/h142021/5/9BOG產(chǎn)生的影響因素不同工況下BOG量卸船時(shí)BOG量可達(dá)非卸船時(shí)的3倍。LNG外輸量LNG外輸量高峰與

低谷相差幾倍多。152021/5/9BOG生成設(shè)計(jì)值162021/5/9接收站BOG處理方法172021/5/9BOG的產(chǎn)生：接船及接收站設(shè)備和工藝管線受到外界熱輻射等多種原因，極少部分的LNG在接收站內(nèi)會(huì)逐步蒸發(fā)變?yōu)锽OG（蒸發(fā)氣）安全隱患：這部分BOG不進(jìn)行妥善處理，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的如爆炸、著火等安全事故直接火炬燃燒：簡(jiǎn)單直接但不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，而且會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，是不得已而為之的處理方式。BOG處理方法再冷凝法：可以將BOG回收處理，是目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)接收站通行的辦法，但該工藝的實(shí)施有嚴(yán)格的前提條件。需要同時(shí)進(jìn)入再冷凝器LNG量是BOG的7.6倍。當(dāng)外數(shù)量較小時(shí)，沒(méi)有足夠量LNG去冷凝處理BOG。接收站BOG處理方法182021/5/9接收站BOG處理方法

——傳統(tǒng)大中型LNG接收站，再冷凝結(jié)法在再冷凝器的頂部段中，設(shè)置有一個(gè)填充層，在這個(gè)填充層中，BOG與過(guò)冷卻的LNG發(fā)生接觸。過(guò)冷卻的LNG來(lái)自LNG罐內(nèi)泵的排放和再循環(huán)管線（P-0201A/B/C/D,P-0202A/B/C/D,P-0203A/B/C/D）。下半段被用作高壓泵（P-0401A/B/C/D/E）的一個(gè)緩沖罐。從罐內(nèi)泵泵出的LNG被輸送到再冷凝器處，少部分流量被用于對(duì)BOG進(jìn)行再冷凝，大部分流量則流向了BOG再冷凝器的旁通管。BOG再冷凝器具有兩個(gè)主要的功能192021/5/9接收站BOG處理方法

——再冷凝結(jié)法工藝流程202021/5/9接收站BOG處理方法

——再冷凝結(jié)法工藝流程簡(jiǎn)圖212021/5/9接收站BOG處理方法

——再冷凝器222021/5/9接收站BOG處理方法

——再冷凝器232021/5/9浙江LNG人在接收站詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，創(chuàng)新性的引入了第三種BOG處理工藝路線——高壓壓縮機(jī)直接回收系統(tǒng)在非卸船產(chǎn)生的BOG，通過(guò)低壓壓縮機(jī)串接高壓壓縮機(jī)，將BOG壓力提升至管網(wǎng)要求后直接進(jìn)入管網(wǎng)外輸。在卸船期間產(chǎn)生的BOG，將再冷凝工藝和高壓外輸工藝路線同時(shí)開啟，通過(guò)靈活的調(diào)度和下游管網(wǎng)的配合，有效的在短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。增加這套系統(tǒng)使得浙江LNG接收站的工藝外輸比起其他接收站具備更大的靈活性，也避免了大量的BOG白白燃燒掉，這種方式目前已在其他新建接收站得到推廣及運(yùn)用。AB高壓壓縮機(jī)直接回收系統(tǒng)AB接收站BOG處理方法242021/5/9BOG高壓直接回收系統(tǒng)成套包能力約為9t/hr主要原理：來(lái)自低壓縮機(jī)的BOG從0.7MPa通過(guò)兩級(jí)壓縮，升壓至7MPa然后輸送至天然氣首站。以設(shè)計(jì)工況為例：一級(jí)入口溫度/壓力分別為：30℃/0.7MPag；二級(jí)入口溫度/壓力分別為：48℃/2.4MPag；二級(jí)出口溫度/壓力分別為：10℃/7.15MPag。低壓壓縮機(jī)高壓壓縮機(jī)0.7MPa7MPa氣體外輸壓縮機(jī)主機(jī)一臺(tái)主電機(jī)一臺(tái)空溫器及空冷器四臺(tái)水站一套油站一套各式手動(dòng)閥門高壓壓縮機(jī)成套包接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)252021/5/9接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)工藝圖262021/5/9接收站BOG處理方法

——高壓直接回收工藝簡(jiǎn)圖272021/5/9接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)實(shí)物圖282021/5/9接收站BOG處理方法

——再液化工藝流程圖292021/5/9接收站BOG處理方法

——再液化裝置撬內(nèi)流程圖302021/5/9接收站BOG處理方法

——再液化裝置撬內(nèi)流程圖312021/5/9接收站BOG處理方法

LNG飽和狀態(tài)下溫度與壓力關(guān)系圖LNG（CH4）液體飽和狀態(tài)

飽和溫度

飽和壓力-127℃0.86Mpa-134℃0.6Mpa-138℃0.5Mpa-152℃0.2Mpa-162℃0.1Mpa（應(yīng)用的基本理論:相平衡、熱平衡、物料平衡）322021/5/9接收站BOG處理方法

LNG接收站高壓儲(chǔ)罐回收BOG模式工藝流程332021/5/9小型BOG處理方法342021/5/9小型BOG的處理方法

——LNG衛(wèi)星站和小型加注站直接注入低壓管網(wǎng)法LNG衛(wèi)星站和小型加注站BOG處理是一個(gè)難以解決的課題，其主要原因：氣槽（資源氣）卸車時(shí)經(jīng)常為0.5-0.6MPa（溫度約-135℃）衛(wèi)星站、加注站不具備適宜的接卸設(shè)備；接卸操作不規(guī)范接卸過(guò)程中時(shí)有放空和卸不凈的現(xiàn)象發(fā)生（一般損失200-300kg/車次）運(yùn)營(yíng)過(guò)程中當(dāng)儲(chǔ)罐壓力≥0.65MPa時(shí)將直接向大氣排放BOG352021/5/9BOG處理方法

水上LNG加注站362021/5/9LNG槽車LNG儲(chǔ)罐LNG加氣機(jī)LNG燃料船BOG調(diào)壓設(shè)施BOG儲(chǔ)罐LNG加氣臂增壓氣化器增壓氣化器躉船上自用BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG躉船上設(shè)施LNG槽車岸上工藝設(shè)施斜坡道及纜車小型BOG處理方法

——水上加氣站流程示意圖372021/5/9岸上設(shè)施LNG回車場(chǎng)區(qū)生產(chǎn)輔助區(qū)岸上輔助區(qū)架空斜坡道及纜車水上設(shè)施LNG躉船岸上占地面積：~12000m2小型BOG處理方法

——水上加氣站總平面布置圖382021/5/9水上區(qū)域岸上區(qū)域LNG管道LNG工藝裝置區(qū)生產(chǎn)輔助區(qū)LNG站區(qū)架空斜坡道加氣機(jī)、加氣臂LNG加氣躉船岸上占地面積：~18000m2LNG儲(chǔ)罐區(qū)小型BOG處理方法

——岸上LNG加氣站總平面圖392021/5/9LNG槽車LNG儲(chǔ)罐LNG加氣機(jī)LNG燃料船BOG調(diào)壓BOG儲(chǔ)罐LNG加氣臂卸車增壓氣化器儲(chǔ)罐增壓氣化器站內(nèi)自用BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG加氣躉船設(shè)施岸上設(shè)施斜坡道上LNG管道小型BOG處理方法

——岸上加氣站流程示意圖402021/5/9小型BOG的處理方法

——LNG加注站直接注入低壓管網(wǎng)法LNG加注站BOG處理是一個(gè)難以解決的課題，其主要原因：氣槽（資源氣）卸車時(shí)經(jīng)常為0.5-0.6MPa（溫度約-135℃）加注站不具備適宜的接卸設(shè)備，接卸操作不規(guī)范

接卸過(guò)程中時(shí)有放空和卸不凈的現(xiàn)象發(fā)生（一般損失200-300kg/車次）運(yùn)營(yíng)過(guò)程中當(dāng)儲(chǔ)罐壓力≥0.65MPa時(shí)將直接向大氣排放BOG412021/5/9小型BOG的處理方法

——典型LNG槽車卸車工藝若儲(chǔ)罐壓力高于槽車打開氣相管閥使壓力平衡；用自增壓氣化器卸車，以減少低溫泵使用頻率；適時(shí)利用上進(jìn)液方式，以減少儲(chǔ)罐壓力升高；當(dāng)槽車液位低至低溫泵設(shè)計(jì)吸入高度，應(yīng)停止從槽車進(jìn)液，改用儲(chǔ)罐LNG，經(jīng)自增壓氣化器，送到槽車直至將槽車液全部排空；這時(shí)槽車壓力大約為0.6-0.65Mpa,約有余氣300-350立方米，（約200kg-300kg天然氣）供氣方多數(shù)要求放空，這不僅造成浪費(fèi)，更重要的是對(duì)環(huán)保產(chǎn)生惡劣的影響。422021/5/9⑴小型BOG的處理方法432021/5/9小型BOG的處理方法442021/5/9小型BOG的處理方法452021/5/9典型LNG液化天然氣槽車卸車及運(yùn)營(yíng)時(shí)BOG處理工藝圖調(diào)壓計(jì)量城區(qū)管網(wǎng)卸車后剩余壓力：約0.6MPa余氣壓力：0.3-0.35MPaBOG（液化天然氣的蒸發(fā)氣體）液化天然氣（LNG）槽車氣化器卸車臺(tái)LNG儲(chǔ)罐LNG鋼瓶加熱器

小型BOG的處理方法462021/5/9改進(jìn)LNG槽車卸車運(yùn)營(yíng)時(shí)BOG處理工藝圖液化天然氣（LNG）槽車調(diào)壓計(jì)量卸車后剩余壓力：約0.6MPa城區(qū)管網(wǎng)余氣壓力：0.17MPaBOG（液化天然氣的蒸發(fā)氣體）氣化器卸車臺(tái)LNG儲(chǔ)罐LNG鋼瓶加熱器壓縮機(jī)此前未有的余氣回收工藝創(chuàng)新小型BOG的處理方法472021/5/9常溫壓縮機(jī)??！BOG氣體的回收新工藝流程圖小型BOG的處理方法482021/5/9中試實(shí)驗(yàn)現(xiàn)已完成平面布局設(shè)計(jì)、主圖設(shè)備的采購(gòu)。

小型BOG的處理方法492021/5/9特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?。?）可實(shí)現(xiàn)BOG100%回收；可間歇式作業(yè)，不受BOG產(chǎn)出量和時(shí)間的限制，不受氣源穩(wěn)定性和下游客戶需求的影響，用戶供氣和冷凝同時(shí)進(jìn)行，回收量可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)；（2）使用氮?dú)庾鳛檩d冷介質(zhì)，避免了BOG回收工藝對(duì)國(guó)外BOG壓縮機(jī)設(shè)備及技術(shù)的依賴，同時(shí)免除了工藝中對(duì)可燃性烴類氣體的壓縮，消除了安全隱患；（3）采用市場(chǎng)上常見(jiàn)的壓縮機(jī)和膨脹機(jī)供冷，避開了低溫BOG壓縮問(wèn)題，大大縮減投資規(guī)模，易于儀器維護(hù)修理；（4）BOG處理能力越大，收益越大，可固定式和移動(dòng)式，回收期越短；該項(xiàng)目回收期<1.8年。小型BOG的處理方法502021/5/9LNG飽和狀態(tài)下溫度與壓力關(guān)系圖LNG（CH4）液體飽和狀態(tài)

飽和溫度