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液化天然气BOG的计算方法与处理工艺
燃气安全网 2013-06-14 阅读:15856

  摘 要:介绍了液化天然气BOG(BoilOffGas,蒸发气)的产生原因,以及不同条件下BOG量的计算方法,以及直接压缩和再冷凝两种BOG处理工艺,利用伯努利方程定量地对两种处理工艺的能耗进行对比,并进行实例验算。结果表明:在相同工况下,再冷凝工艺比直接压缩工艺节能,且处理的BOG量越大、LNG储罐储存压力越低﹑外输管网压力越高,再冷凝工艺的节能效果越明显。得出结论:再冷凝工艺适合于大型LNG接收站处理BOG,而直接压缩工艺适合于小型LNG卫星站处理BOG。

  关键词:液化天然气;BOG;计算方法;处理工艺;直接压缩;再冷凝

 

  最近10年,我国沿海一带已建和在建LNG接收站达22个。LNG接收站接收由LNG船舶从LNG产地运输而来的LNG并储存于LNG大型储罐中,再由LNG气化器将LNG气化为气态天然气进入天然气管网。LNG卫星站作为小型接收站,具有投资成本低、规模小、适合LNG槽车运输的优势,可使天然气管网尚未覆盖的地区提前用上天然气,为培育天然气市场创造了条件;在天然气管网建设完善后,LNG卫星站又可作为天然气管网调峰和事故应急的备用气源[1]。在卸船或卸车时,LNG进入储罐导致罐内介质体积变化,同时由于环境温度及LNG进液泵运行等外界能量的输入,罐内产生大量BOG(BoilOffGas,蒸发气)气体[2]。为了保证LNG储罐压力在安全范围之内,必须将过量的BOG气体处理掉。如何处理BOG气体,成为LNG接收站或LNG卫星站的关键工艺。

  1 BOG的计算方法[2]

  大连LNG接收站拥有3台LNG立式储罐,容积16×104m3,最高工作压力129kPa,以该站为例,进行LNG接收站日产生BOG的质量计算。山东淄博LNG卫星站是我国最大的LNG卫星站,设有10个100m3立式储罐,最高工作压力0.5MPa,以该站为例,进行LNG卫星站日产生BOG的质量计算。

  1.1 外界环境热量侵入产生的BOG质量

  在实际工程中,根据经验值法计算BOG的质量:

  式中:G1为储罐因外界环境热量侵入产生的BOG质量,kg/h;ζ为蒸发气产生系数(,0.05%~0.08%)/d;ρLNG为储罐内LNG的密度,kg/m3;Vε为储罐实际储存LNG的体积,m3。

  假定ζ=0.08%,ρLNG=445kg/m3,充装率(储罐内LNG与储罐总容积之比)为90%。对于LNG接收站,Vε=14.4×104m3,则G1=2136kg/h,3个储罐因环境热量侵入而产生的BOG质量为153.8t/d。对于LNG卫星站,Vε=90m3,则G1=1.335kg/h,10个储罐因环境热量侵入而产生的BOG质量为320kg/d。

  1.2 LNG进液泵运行产生的BOG质量

  LNG进液泵运行产生的BOG质量为:

 

  式中:G2为LNG进液泵运行时机械能转化为热能而产生的BOG质量,kg/h;P为LNG进液泵的功率,kW;△h0为LNG的汽化潜热,kJ/kg。

  LNG汽化潜热近似取440kJ/kg。对于LNG接收站,大连LNG接收站所使用的LNG进液泵功率为82.5kW,则G2=2025kg/h,若每10d进液一次,则大连LNG接收站因LNG进液泵运行而产生的BOG质量为4.86t/d。对于LNG卫星站,山东淄博LNG卫星站所使用的LNG进液泵功率为2.5kW,则G2=20.45kg/h。若该站一天进液一次,一次进料所需时间为2.6~3.3h,则因LNG进液泵运行而产生的BOG质量为530~670kg/d。

  1.3 容积置换产生的BOG质量

  从罐顶送入LNG时,由于容积置换产生的BOG质量为:

 

  式中:G3为容积置换时产生的BOG质量,kg/h;ω1、ω2分别为LNG储罐的进出料速度,kg/h;ρLNG为进料前BOG气体的密度,其值取3.5kg/m3。

  对于LNG接收站,LNG船的正常卸料能力为ω1=6230kg/h,LNG正常出料流量为ω2=200.25kg/h,则LNG接收站因容积置换而产生的BOG质量为113.8t/d。对于LNG卫星站,LNG储罐的进、出料速度通常为12~15t/h、3~4t/h,则LNG进料时因容积置换产生的最大BOG质量为(15-3)×1000×3.5/445=94kg/h,而因LNG进料而产生的最大BOG质量为2440kg/d。

  根据式(1)~式(3)的计算结果,在正常情况下(不考虑事故的发生),LNG接收站产生的BOG量为1282.3t/d。LNG卫星站产生的BOG量最大可达3.43t/d。


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