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LNG接收站BOG处理工艺优化研究

蒲志远
摘 要：文章对LNG接收站的工艺进行简单介绍，分析LNG接收站中产生BOG的机理以及目前对BOG进行处理的常用处理工艺，从这两种常用的处理工艺的特点和能耗等方面进行分析，并针对其特点进行了相应的优化，以供参考。
关键词：LNG接收站 BOG处理工艺 对比优化
1 引言
在我国经济快速发展和能源结构调整的过程中，天然气在我国能源结构中所占的比重越来越大，是我国目前主要的战略物资之一。根据我国天然气发展规划的要求，以及目前我国社会对于LNG需求量的增加形势，我国加大了对LNG接收站的建设力度，并开始大力发展LNG相关工业。对于目前建设完成并投入运行的LNG接收站来说，对于蒸发气（BOG）的处理是其中比较关键的环节，且BOG处理工艺则直接影响LNG接收站的运行能耗以及运行的安全性和稳定性。所以就需要针对目前我国比较欠缺的LNG专用设计、施工、安装以及运行管理等方面的技术和经验，针对不同的BOG处理工艺进行对比和优化，提出一种合理的BOG处理工艺方案。
2 LNG接收站工艺概述
LNG接收站就是用于对海上运输的LNG进行陆上接收的重要平台，而且在接收海上运输的LNG之后还要对陆上的天然气用户进行分配和供应。因此在LNG接收站中对天然气的处理过程主要有接收、储存和再气化，主要的工艺包括天然气的储存、低压外输、BOG处理、增压气化外输等。其基本流程就是在接收海上运输的LNG之后首先需要通过接收站内大型的低温储罐对LNG进行储存，然后通过气化工艺对LNG进行气化，最后利用场外的天然气管道向用户进行输送。目前我国主要建设的LNG接收站有以下三种形式：一是比较大型的LNG接收站，主要以我国的广东大鹏LNG、福建LNG、上海LNG以及青岛和广西等大型的LNG接收站为主。其他两种则分别为小型LNG接收站和卫星型LNG接收站。
3 LNG接收站BOG处理工艺分析
在LNG接收站的日常运行中，BOG的产生主要有以下几个部分：LNG儲罐和管路在正常状态下由于吸收外部的热量而产生BOG；当与LNG进行直接接触的设备进行启停过程中会不可避免产生热量也会导致BOG的产生；在LNG卸料过程中需要通过总管进行储罐以及回流回储罐等，此时如果外界温度较高以及气相空间被输入的LNG占据都会产生BOG。此外，LNG系统存在漏热、压力差以及闪蒸等现象都会导致在LNG接收站的储罐、操作设备和管线内产生大量的BOG。针对LNG接收站中对于BOG的处理，总共有四种方式，一是对BOG直接进行压缩；二是对BOG进行再冷凝液化；三是对BOG进行间接热交换之后进行再液化；四是蓄冷式再液化。目前在LNG接收站中比较常用的就是前两种处理工艺，如图3.1和3.2所示，其中前者就是对BOG进行直接压缩的工艺，采用压缩机对BOG加压之后直接进入外输管网；后者就是对其进行再冷凝液化处理工艺，就是采用压缩机对BOG进行加压之后进入再冷凝器，在再冷凝器中与过冷的LNG进行混合之后编程液态然后通过高压泵进行加压之后再进入气化器进行气化之后进行外输。
4 LNG接收站BOG处理工艺对比优化分析
4.1两种BOG处理工艺的特点对比
针对目前比较常用的BOG直接压缩工艺以及BOG再冷凝液化工艺来说，前者所需要的设备较少，而且处理工艺流程也相对较为简单，这从图3.1可以看出，但是其主要的缺点具有在BOG处理过程中具有较高的能耗。而后者则需要较多的设备和较为复杂的流程，这从图3.2中也可以看出，而且在BOG处理过程中还需要有不断的冷源，否则就会导致BOG排入火炬系统中而造成浪费。但是此种处理工艺最大的优点就是具有较低的能耗。下面从能耗方面对这两种工艺进行对比。
4.2两种BOG处理工艺的能耗对比优化
对BOG直接压缩工艺和再冷凝液化工艺的能耗对比，选取气源型和调峰型两种不同的LNG接收站采用这两种工艺所用的能耗进行比对。其中对于气源型LNG接收站来说，在储罐体积、泵外送量、气量、外输管网压力等参数相同的情况下，BOG再冷凝液化工艺比直接压缩工艺节约18.61%的能耗。而对于调峰型LNG接收站也在上述相同的参数下进行对比可知，其节约能耗大约为9.7%。足以证明后者具有较高的节能效果。然后对影响节能效果的因素进行分析可知在BOG处理过程中，外输量、外输压力、再冷凝器压力等会对节能效果产生影响，主要表现为：一是外输量对节能效果的影响不大，主要表现为随着外输量的增大而BOG量也会随之增加。二是随着外输压力的增加，再冷凝液化工艺的节能量会随之增加，这主要是由于外输压力的增加会导致直接压缩工艺中的压缩机比焓差会比再冷凝液化工艺增加的更快，所以导致其能耗也增加的更多。三是随着再冷凝器压力的增加，BOG再冷凝液化工艺的消耗量也会增加，也就会降低此工艺的节能量。但是也不能无限制的降低再冷凝器压力，会导致物料比增加而造成LNG接收站处于较小外输量工况时具有较大的操作难度。因此通常将此压力控制在0.7～0.9MPa的范围内。
4.3BOG处理工艺优化分析
对LNG接收站中的BOG处理工艺进行优化，需要根据接受站中具体的储罐数量、外输气量以及其运行环境中的各种自然和人为影响因素等进行分析，针对站内产生的不同的BOG量对站内所需要配置的储罐数量和压缩机数量进行计算与实际进行对比，为了降低BOG处理过程中所消耗的成本以及所带来的安全问题，可以采用将上述两种工艺进行结合的方式来提高对能源的利用效率。此外，对于无法进行处理的BOG可以采用CNG压缩和再冷凝综合回收工艺将BOG制成CNG然后使用槽车进行输送。
5 结语
再冷凝工艺和直接压缩工艺各有优劣，需要针对不同的接收站情况进行对比选择。国内部分接收站综合利用两种工艺，通过再冷凝工艺和直接压缩工艺综合回收BOG，提高了能源的利用率。
参考文献：
[1] 郭慧军，逯国英，宋义伟，等.大型LNG接收站BOG处理工艺优化研究[J].当代化工，2017，46（6）：1165-1167.
[2] 付海洋.试论LNG接收站BOG处理工艺的优化[J].当代化工研究，2017（10）：90-91.
西部论丛2018年10期
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