隨著人們對于能源發(fā)展的重視程度以及關(guān)注度越來越高，確保當(dāng)下的生態(tài)環(huán)境成為了當(dāng)前能源發(fā)展的重點。液化天然氣相比于傳統(tǒng)燃料的優(yōu)點是清潔程度高、應(yīng)用效率高以及運輸更方便等。但在天然氣生產(chǎn)、運輸和儲存過程中，由于天然氣在LNG罐區(qū)內(nèi)部不斷加熱逐漸產(chǎn)生蒸汽，而這一氣體不斷在封閉空間中聚集，在打開LNG儲罐后，釋放的蒸汽氣體會通過安全閥釋放到空氣中，造成了極為嚴(yán)重的環(huán)境和空氣污染。因此，合理回收 BOG 已成為 LNG 儲罐項目的優(yōu)先事項。

 

1 LNG罐區(qū)的零部件及工作流程

       LNG罐取作為儲存液化天然氣的主要罐區(qū)，儲罐計量系統(tǒng)在LNG罐區(qū)工作過程中十分重要.而LNG罐區(qū)內(nèi)部的各個儀表的功能以及使用方法各不相同，通常情況下，LNG罐區(qū)的罐頂會對應(yīng)的安裝一臺雷達(dá)液位計、平均溫度計和一臺溫度密度計等等。此外，在LNG罐區(qū)的內(nèi)部控制室內(nèi)還配備有交換機(jī)以及監(jiān)測計算機(jī)等等，為液化天然氣儲存提供智能監(jiān)控手段及方法。每一臺的儀表具有不同的原理結(jié)構(gòu)以及功能，通常來講，罐內(nèi)多點能夠?qū)崿F(xiàn)罐料溫度分布，而罐底表面和吊頂表面以及內(nèi)罐外部可以實現(xiàn)冷卻監(jiān)視。此外，吊頂上和吊頂下分別可以實現(xiàn)性能評價熱平衡以及 BOG 溫度。選擇吊頂?shù)鯒U可以監(jiān)視正常操作和保溫性能。罐內(nèi)的環(huán)形空間底部可以實現(xiàn)內(nèi)罐的泄露檢測，而熱腳保護(hù)墻可以實現(xiàn)泄露檢測以及冷卻監(jiān)視。通過伺服可以實現(xiàn)液位測量以及高低報警，而雷達(dá)的作用則是可以實現(xiàn)液位高報[1]。

 

1.1 雷達(dá)液位計

       雷達(dá)液位計是LNG罐區(qū)內(nèi)主要的零部件之一。通過運用雷達(dá)波的反射定位原理，如圖1所示，從而準(zhǔn)確獲得液化天然氣的液位計量。通過探測以及發(fā)出電磁波，能夠?qū)崿F(xiàn)在反射后更準(zhǔn)確的獲得當(dāng)前液化天然氣的位置。

 

1.2 十六點平均溫度計

       在LNG罐區(qū)內(nèi)部，十六點溫度計也是常見的一個工作零部件之一。十六點平均溫度計由信號模塊轉(zhuǎn)化為感溫元件，通過感溫能夠更好的監(jiān)測LNG罐區(qū)內(nèi)的相應(yīng)溫度。它的優(yōu)勢在于測量范圍比較廣，準(zhǔn)確度較高，同時能夠更好的將溫度的變化進(jìn)行及時的采集和傳達(dá)，實現(xiàn)將溫度測量轉(zhuǎn)化為信號測量。

 

1.3 液位溫度密度計

液位溫度密度計是檢測LNG罐區(qū)內(nèi)的液化天然氣位置以及當(dāng)前的情況。通過液位溫度密度計中的內(nèi)部傳感零件，能夠更好的在LNG罐區(qū)內(nèi)將控制傳感探頭進(jìn)行平均的懸浮移動。在測量溫度的過程中，需要通過液位溫度計內(nèi)部的信號傳感進(jìn)行不斷的輸出，同時將接收的信號發(fā)送到終端計算機(jī)中，從而更好地實現(xiàn)對液化天然氣內(nèi)部的情況進(jìn)行了解。

 

1.4 伺服液位計

       在LNG罐區(qū)的內(nèi)部都會配備一個伺服液位計表，通過伺服液位計能夠更好地結(jié)合LNG罐區(qū)內(nèi)部的精密裝置，如圖2所示實現(xiàn)在浮力平衡的原理下，將傳感器感應(yīng)到伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動水平，從而提高LNG罐區(qū)內(nèi)部的監(jiān)測準(zhǔn)確度，實現(xiàn)對LNG罐區(qū)的內(nèi)部液化天然氣的液位進(jìn)行密集的監(jiān)測。而在運用伺服液位計的過程中，以其高精度和高靈敏性的特點能夠縮小以及精確液位的位置變化，在生產(chǎn)中具有較廣的實際應(yīng)用[2]。

1.5 罐旁顯示儀

       在LNG罐區(qū)內(nèi)，罐旁顯示儀是罐區(qū)的一個重要的零部件。在罐旁顯示儀中，能夠更好的將當(dāng)前的液位變化通過發(fā)送計算機(jī)顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，而工作人員也能通過罐旁顯示儀中的數(shù)據(jù)等信息實現(xiàn)對LNG罐區(qū)內(nèi)的可視化操作，掌握LNG罐區(qū)內(nèi)部的各種情況，同時針對液位的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整合，并針對結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償和反饋。LNG罐區(qū)的罐旁顯示儀是LNG罐區(qū)內(nèi)部的工作核心，通過罐旁顯示儀能夠更好的精確液位，同時對液位進(jìn)行合理的控制，增強(qiáng)了LNG罐區(qū)系統(tǒng)的精確性和可靠性，防止在運行過程中出現(xiàn)不可預(yù)估的問題。

 

2 LNG儲氣調(diào)峰站BOG產(chǎn)生原因

       在分析LNG儲氣調(diào)峰站出現(xiàn)BOG原因的過程中，首先需要對LNG儲氣調(diào)峰站的工藝和設(shè)備進(jìn)行表明。

       1） 儲油罐蒸發(fā)：液化天然氣通常在低溫的大氣壓力下儲存，由于吸收了外部熱量，儲油罐內(nèi)部液體在連續(xù)蒸發(fā)下會產(chǎn)生大量的 BOG。而 BOG 的含量通常為儲油罐中總蒸汽的0.05%。 

       2） 管道中的熱泄漏：由于在安全閥開啟后溫度逐漸分散，管道中的熱泄漏無法完全避免，因此，需要對管道漏熱的問題進(jìn)行注意。此外，由于管道長時間處于熱量較高的狀態(tài)，管道會出現(xiàn)被腐蝕和逐漸老化的情況，導(dǎo)致LNG罐內(nèi)保冷效果越來越差，進(jìn)而出現(xiàn)了較多的 BOG。同時，由于 LNG 罐內(nèi)的環(huán)境溫度與外部溫度相差很大，因此，輸油管與外部接觸過程中產(chǎn)生較大的熱量，同時交換產(chǎn)生大量的BOG，這些BOG會極大的影響空氣環(huán)境[4]。 

       3） 用于加熱和工作的水下液體泵：LNG潛液泵通常安裝在儲油罐中，水下泵裝置完全浸入 LNG 液體，此時，發(fā)動機(jī)軸心的功率可被視為完全轉(zhuǎn)化為熱能，轉(zhuǎn)換的熱能可以根據(jù)LNG號水下泵的流量、泵的有效性以及射程等參數(shù)以及實際使用條件來計算轉(zhuǎn)化的熱能。

       4） 油罐車裝卸：在油罐車裝載期間，油罐車內(nèi)部的整體壓力較低，通常在裝卸過程中會產(chǎn)生BOG。而產(chǎn)生的 BOG 數(shù)量可根據(jù)油罐車的作業(yè)壓力、負(fù)荷率以及氣體密度等進(jìn)行計算。

       5） 其他方面：在LNG罐內(nèi)進(jìn)行天然氣運輸過程中，天然氣的體積在運輸過程中由于大氣環(huán)境壓力的不便變化會造成 BOG 數(shù)量通常很小，幾乎達(dá)到可以忽略不計。

 

3 、LNG儲氣調(diào)峰站BOG常用處理工藝

       在處理 BOG 過程中，常用的處理工藝有很多。而在實際處理過程中，由于處理加工技術(shù)、設(shè)備差異以及裝卸的操作等不同導(dǎo)致 BOG 的分散原因也不同。在 LNG 天然氣儲存站運行期間，應(yīng)當(dāng)對 BOG 的生產(chǎn)和損耗采取科學(xué)合理的治理措施，對天然氣運輸過程中產(chǎn)生的 BOG 進(jìn)行再循環(huán)處理，并實現(xiàn)從根本上降低生產(chǎn)成本。

3.1 再液化工藝

       再液化工藝是通過BOG壓縮機(jī)將BOG發(fā)送到BOG壓縮機(jī)中，通過增加壓縮機(jī)內(nèi)的壓力以及通過制冷劑將冷卻器內(nèi)的蒸汽進(jìn)行制冷，從而形成LNG。在冷凝的過程中，通過液化工藝能夠?qū)⒁夯烊粴庵械臒N類混合物進(jìn)行冷凝處理，并開展相應(yīng)的冷凝工藝、節(jié)流工藝以及蒸發(fā)工藝等等步驟。在液化工藝流程開展的過程中，天然氣液化流程需要多個子流程完成，其中首先需要將天液化天然氣進(jìn)行壓縮處理，在高壓下將天然氣進(jìn)行液化分離，同時將分離后的液相經(jīng)過相應(yīng)的冷凝轉(zhuǎn)換器進(jìn)行冷處理，確保在節(jié)流降溫過程中能夠順利的混合冷凝攪拌，更好地實現(xiàn)在液化工藝。而此外，液化分離器所分離出的天然氣也需要進(jìn)行相應(yīng)的冷處理，并將冷處理后的天然氣通向氣液分離器中，為換熱器提供所需的冷量。此外，在天然氣分離的過程中，運用液化工藝能夠?qū)⒅鲹Q熱器所分離的器械進(jìn)行再液化，在冷處理和節(jié)流操降溫操作之后，zui后將天然氣通道冷換熱器中，并實現(xiàn)在并形成相應(yīng)的制冷操作。

 

3.2 直接壓縮工藝

       直接壓縮工藝這一工藝過程是在壓縮、測量和加臭之后，將 BOG 輸入高壓氣體管道內(nèi)部實現(xiàn)直接向用戶供應(yīng)氣體?？紤]到在直接壓縮工藝中 BOG 壓縮消耗了大量壓縮功，因此，直接壓縮工藝這一過程適用于外部管道有一個壓縮裝置，且低壓 （通常為2~3兆帕） 或 BOG 的生產(chǎn)量很小，而 LNG 的外部運輸量不穩(wěn)定的情況[3]。

3.3 工藝對比

       BOG液化過程需要很多設(shè)備，如電容器、緩沖罐和氣化器等。雖然液化過程較為復(fù)雜，但能源消耗較低，因此可以充分利用液化冷凝這一工藝流程進(jìn)行BOG 處理，從而zui大限度地減少液化所需的壓力消耗。在液化工藝中，要求在調(diào)峰站對 BOG 進(jìn)行連續(xù)氣化，但在此工藝中需要使用高壓壓縮機(jī)對氣體進(jìn)行二次壓縮，雖然使壓縮能力大幅度提高，但出現(xiàn)了能源消耗增加，對氣體的處理量減少。因此，當(dāng)壓縮機(jī)的壓縮量低于BOG 的數(shù)量時，過量的BOG 只能運到燃燒的火炬中進(jìn)行放散燃燒。

 

4 BOG再液化工藝實例應(yīng)用

       在進(jìn)行 LNG 儲氣的 BOG 再液化工藝時，應(yīng)考慮到該工藝的參數(shù)是否符合實際工藝流程開展，例如氣體的輸出壓力、zui低限度的外部流量等，以便實現(xiàn)科學(xué)的液化BOG。

4.1 LNG罐區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)

       在實際的生產(chǎn)過程中，LNG罐區(qū)內(nèi)部的液化天然氣成分為許多成分組成的混合物，因此針對該混合物運用LNG罐區(qū)的監(jiān)測系統(tǒng)對此進(jìn)行實時監(jiān)測和觀察，防止 LNG 罐區(qū)內(nèi)的參數(shù)條件發(fā)生變化。而 LNG 罐區(qū)的內(nèi)部混合物在不斷產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的情況下，會出現(xiàn)不同的參數(shù)變化，因此，通過 LNG 罐區(qū)內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)NG系罐區(qū)內(nèi)部的物質(zhì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和實施反饋。當(dāng) LNG 罐區(qū)發(fā)生分層現(xiàn)象后，LNG 罐區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)就會收集到該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。當(dāng)LNG罐區(qū)內(nèi)產(chǎn)生熱量時，罐區(qū)內(nèi)部會產(chǎn)生翻滾的現(xiàn)象，可以有效地解決內(nèi)部物質(zhì)分層的問題，從而達(dá)到LNG罐區(qū)的正常液位。

4.2 LNG儲氣調(diào)峰站BOG再液化工藝原理

         LNG 儲氣調(diào)峰站 BOG 再液化工藝的基礎(chǔ)是從LNG 儲氣站外部供應(yīng)氣體期間，通過 LNG 罐對 BOG進(jìn)行冷凝和液化。LNG 儲氣調(diào)峰站 BOG 再液化工藝主要包括從 LNG 儲氣站工藝中回收和液化 BOG 氣體兩個步驟。首先，需要進(jìn)行測量和運輸LNG氣體，zui后運用 LNG 泵在一定程度上從儲油罐排出 BOG 并進(jìn)行冷凝，確保持續(xù)向LNG加壓[4]。 與BOG直接壓縮工藝相比，LNG儲氣調(diào)峰站BOG再液化這一工藝是指在氣體調(diào)峰站的氣體排出過程中由LNG本身生成的BOG，并進(jìn)行再液化工藝，而無需使用其他制冷劑。LNG儲氣調(diào)峰站BOG再液化這一工藝通常是在LNG內(nèi)部儲罐熱量發(fā)生變化后將LNG輸送到液化器中。LNG儲氣調(diào)峰站BOG再液化工藝的優(yōu)點是操作方便、投資成本低以及低能耗，實現(xiàn)了能夠更好的在大型LNG天然氣儲存站中處理BOG。

4.3 實例應(yīng)用

         在實際應(yīng)用的過程中，選取 A LNG 綜合應(yīng)急儲氣調(diào)峰站，同時建造相應(yīng)的LNG天然氣全器儲藏罐以及相應(yīng)的氣化液化的設(shè)備。日常的天然氣利用為 50萬 m3，而經(jīng)過相應(yīng)的液化工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量為1000000噸的天然氣。LNG綜合應(yīng)急儲氣調(diào)峰項目中核心氣體為液化天然氣，因此應(yīng)當(dāng)對液化天然氣進(jìn)行綜合處理。在處理過程中，首先需要對液化天然氣進(jìn)行壓力氣化，實現(xiàn)能夠?qū)⒃撎烊粴庠谔幚砗笮纬梢环N所需要的天然氣來源，以便能夠更好地向各個天然氣站輸送天然氣。此外，考慮到項目中 BOG 產(chǎn)量增加和下游管道壓力過大等因素，山西原平LNG綜合應(yīng)急儲氣調(diào)峰項目采用 BOG 直接液化工藝，該液化工藝主要由 BOG 壓縮機(jī)以及 BOG 減震罐組成，工藝如下：從LNG儲罐及裝卸車區(qū)來的BOG經(jīng)過BOG壓縮機(jī)增壓后儲存到 BOG 緩沖罐中，通過控制流向電容器的液體流和電容器之間的熱交換增加 BOG 壓力，達(dá)到快速實現(xiàn)BOG冷凝液化的目標(biāo)[5]。 

 

5 結(jié)語

         在天然氣的儲存過程中會產(chǎn)生蒸發(fā)氣BOG，本文探討了通過在液化工藝實現(xiàn)壓縮BOG，同時降低了作業(yè)成本以及降低投資，避免出現(xiàn)污染環(huán)境的情況。作者在探討再液化工藝的基礎(chǔ)上，重點研究如何提高BOG再液化工藝在作業(yè)中的應(yīng)用。