廖曉夢　張 昀　伍 婷

1.四川宏達(dá)石油天然氣工程有限公司　2.成都華氣厚普機(jī)電設(shè)備股份有限公司

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LNG加氣站BOG用于站內(nèi)生活用氣的可行性探討①

廖曉夢1張 昀2伍 婷1

1.四川宏達(dá)石油天然氣工程有限公司2.成都華氣厚普機(jī)電設(shè)備股份有限公司

目前國內(nèi)大多數(shù)LNG加氣站產(chǎn)生的BOG都直接排放，造成能源浪費(fèi)和安全風(fēng)險(xiǎn)。在LNG加氣站工藝流程分析的基礎(chǔ)上，探討了LNG加氣站內(nèi)BOG的來源，對BOG回收作為站內(nèi)自用氣(采暖、做飯、淋浴)的可行性進(jìn)行了研究，并通過實(shí)例計(jì)算，從經(jīng)濟(jì)角度論證了BOG回收作為站內(nèi)自用氣的可行性。結(jié)果表明，將LNG加氣站BOG回收作為站內(nèi)自用氣的方案具有可行性，不僅能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且對LNG站場運(yùn)行安全具有重要意義。

BOG回收利用站內(nèi)生活用氣

隨著我國城市的迅速發(fā)展以及城市節(jié)能減排重要性的提升，液化天然氣(LNG)作為一種環(huán)保高效能源天然氣(NG)的重要儲存形式將得到廣泛應(yīng)用。

由于天然氣在常壓下的沸點(diǎn)(-162 ℃)較低，且受到材料、工藝水平、制造設(shè)備的限制，很難確保與環(huán)境絕對隔熱，因此，LNG低溫液體會吸收環(huán)境熱量蒸發(fā)產(chǎn)生BOG氣體。通常對于LNG加氣站而言，產(chǎn)生BOG氣體的主要來源有：LNG低溫儲罐[1]、LNG真空泵、LNG絕熱管道(或真空管)、LNG加液機(jī)、LNG槽車等。

BOG的產(chǎn)生會引發(fā)LNG儲罐及相關(guān)管道壓力升高。當(dāng)壓力高于安全閥的額定壓力時(shí)，安全閥會起跳，將超壓部分的BOG通過放散管排放出去。放散管排出的氣體約為100～200 m3/(站·天)[2]。同時(shí)，由于受到目前工藝的限制，不能將LNG槽車內(nèi)的LNG完全卸干凈。卸液結(jié)束時(shí)，仍然會有一部分LNG殘留在槽車儲罐內(nèi)，造成每次卸車作業(yè)有80～150 kg[2]的損耗。

基于上述情況，本文設(shè)想將BOG氣體直接用于站內(nèi)生活用氣，以合理利用能源，避免浪費(fèi)。站內(nèi)生活用氣主要考慮由冬季采暖、做飯和淋浴3方面組成。

1　工藝流程

從LNG儲罐、LNG加液機(jī)、絕熱管(真空管)、LNG泵池、LNG槽車及其他設(shè)備產(chǎn)生的BOG，經(jīng)管路接到BOG加熱器，經(jīng)加熱器加熱到不低于環(huán)境溫度5 ℃，再經(jīng)過調(diào)壓、計(jì)量、加臭，最后接入站房內(nèi)的終端設(shè)備。工藝流程見圖1。

2　方案可行性分析

2.1采暖用氣

根據(jù)CJJ 34-2010《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]，采用公式：

Qh=qhAc·10-3

(1)

式中：Qh為采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，kW;qh為采暖熱指標(biāo)，W/m2，可按照表1取用；Ac為采暖建筑物的建筑面積，m2。

表1　采暖熱指標(biāo)推薦值Table1　RecommendedvalueforheatingindexW·m-2建筑物類型采暖熱指標(biāo)qh未采取節(jié)能措施采取節(jié)能措施住宅58～6440～45居住區(qū)綜合60～6745～55學(xué)校、辦公60～8050～70醫(yī)院、托幼65～8055～70旅館60～7050～60商店65～8055～70食堂、餐廳115～140100～130影劇院、展覽館95～11580～105大禮堂、體育館115～165100～150　注：1.表中數(shù)值適用于我國東北、華北、西北地區(qū)。2.熱指標(biāo)中已包括約5%的管網(wǎng)熱損失。

設(shè)供暖面積為S，考慮北方地區(qū)，由表1取qh=80 W/m2，計(jì)算得到采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：

Qh=80×S×10-3=0.08SkW

查《燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊》表1-1-1《各種燃?xì)馄骄M分及低發(fā)熱量(273.15 K、101 325 Pa)》[4]得到天然氣的低發(fā)熱量為36 216 kJ/m3。因此，站房采暖需要的天然氣的耗氣量：

Q1=0.08S×3 600÷36 216≈0.007 95Sm3/h

2.2做飯、淋浴用氣

做飯主要集中在早中晚3個(gè)點(diǎn)，參照居民用氣(約0.3 m3/h)，站上用氣量稍大，考慮1.2 m3/h。由于淋浴主要集中在早、晚兩個(gè)點(diǎn)，且與做飯時(shí)間錯(cuò)開，可不單獨(dú)考慮。因此，做飯、淋浴的耗氣量：

Q2=1.2 m3/h

綜上所述，站內(nèi)自用氣耗氣總量：

Qh=Q1+Q2=0.007 95S+1.2 m3/h

2.3LNG儲罐產(chǎn)生BOG的量

以珠光砂低溫儲罐為例，設(shè)容積為V，蒸發(fā)率約0.3%/天，充裝系數(shù)0.9。則儲罐蒸發(fā)產(chǎn)生的BOG的量：

Q3=V×0.9×0.3%×625÷24≈0.070 3Vm3/h

2.4管路產(chǎn)生BOG的量

管路部分的BOG蒸發(fā)氣量可以按照儲罐正常蒸發(fā)量的10～20倍近似計(jì)算[4]。因此，管路部分產(chǎn)生的BOG的量：

Q4=10×Q3=10×0.070 3V=0.703Vm3/h

綜上所述，產(chǎn)生的BOG總量：

Qc=Q3+Q4=0.070 3V+0.703V=0.773 3Vm3/h

當(dāng)Qc>Qh，即0.773 3V>0.007 95S+1.2時(shí)，產(chǎn)生的BOG的量就能滿足站內(nèi)自用氣的需求。

3　實(shí)例分析

已知新疆地區(qū)某LNG氣化站，設(shè)LNG儲罐為60 m3，站房采暖面積為350 m2，站內(nèi)自用氣由采暖、做飯和淋浴等生活所需構(gòu)成。

3.1采暖用氣

本工程供暖面積為350 m2，由表1取qh=80 W/m2，計(jì)算得到采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：

Qh=80×350×10-3=28 kW

該工程站房采暖需要的天然氣的耗氣量：

Q1=28×3 600÷36 216≈2.783 m3/h

3.2做飯、淋浴用氣

Q2=1.2 m3/h

綜上所述，本工程站內(nèi)自用氣耗氣量：

Qh=Q1+Q2=3.983 m3/h

3.3LNG儲罐產(chǎn)生BOG的量

本工程采用60 m3珠光砂低溫儲罐，日蒸發(fā)率約0.3%，充裝系數(shù)0.9。則儲罐蒸發(fā)產(chǎn)生的BOG的量：

Q3=60×0.9×0.3%×625÷24=4.218 7 m3/h

3.4管路產(chǎn)生BOG的量

Q4=10×Q3=10×4.218 7=42.187 m3/h

綜上所述，本工程產(chǎn)生的BOG的量：

Qc=Q3+Q4=4.218 7+42.187=46.405 7 m3/h

通過計(jì)算可以看出，Qc>Qh，即站內(nèi)產(chǎn)生的BOG可以滿足站內(nèi)生活用氣的需求。

3.5經(jīng)濟(jì)性分析

3.5.1采用BOG的成本

根據(jù)市場價(jià)格，LNG約2 900元/t，運(yùn)費(fèi)0.8元/(t·km)，假設(shè)路程為100 km，LNG的成本價(jià)格：

M01=2.9+(0.8÷1 000×100)=2.98 元/kg

因每千克天然氣約為1.4 m3天然氣，故1 m3天然氣的成本價(jià)格：

M0=2.98/1.4≈2.128 6 元/m3

冬季用氣費(fèi)用(按照5個(gè)月供暖時(shí)間計(jì)算)：

M1=3.983×24×2.128 6×30×5≈30 521.57 元

非冬季用氣費(fèi)用(按照7個(gè)月計(jì)算)：

M2=1.2×24×2.128 6×30×7≈12 873.77 元

全年用氣總費(fèi)用：

M=M1+M2=30 521.57+12 873.77=43 395.34 元

即，采用BOG作為站內(nèi)自用氣的成本約4.3 萬元/年。

3.5.2采用電力成本

以350 m2供熱面積為例，若采用電加熱鍋爐，需配置功率約35 kW的鍋爐。按新疆地區(qū)工業(yè)用電約0.6元/度計(jì)算。

供暖用電：

D1=35×24=840 度/天

淋浴、做飯按1.2 m3/d折算，約10 度/天。

冬季用電費(fèi)用(按照5個(gè)月供暖時(shí)間計(jì)算)：

M3=(840+10)×0.6×30×5=76 500 元

非冬季用電費(fèi)用(按照7個(gè)月計(jì)算)：

M4=10×0.6×30×7=1 260 元

全年用電總費(fèi)用：

M=M3+M4=76 500+1 260=77 760 元

即，用電成本約為7.8 萬元/年。

由對比計(jì)算可以看出，采用BOG作為自用氣的方式能大大降低成本，經(jīng)濟(jì)性高。

4　結(jié) 論

將BOG作為LNG加氣站站內(nèi)自用氣使用，不僅可以回收利用BOG，達(dá)到節(jié)約能源的目的，而且還能降低站內(nèi)的運(yùn)行成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

[1] 陳帥, 田士章, 胡文江, 等. LNG儲罐冷卻過程中BOG回收量探討[J]. 石油與天然氣化工, 2013, 42(4): 373-377.

[2] 陳子如， 夏云峰， 姚三三， 等. LNG/LCNG加氣站BOG回收利用可行性探討[J]. 石油庫與加油站, 2014, 10(5): 84-89.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范: CJJ 34-2010[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社， 2011.

[4] 嚴(yán)銘卿， 宓亢琪， 田貫三， 等. 燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社， 2009: 672.

Discussion on the feasibility of using BOG for life in a LNG filling station

Liao Xiaomeng1, Zhang Yun2, Wu Ting1

(1.SichuanHongdaPetroleum&NaturalGasCo.,Ltd,Chengdu610091,China)(2.ChengduHuaqiHoupuHoldingCo.,Ltd,Chengdu610100,China)

Nowadays in China, BOG generated in LNG filling station is released directly, which leads to the waste of energy and the risk of safety. Based on the analysis of LNG filling station process flow, the source of BOG in LNG filling station is discussed, and the research on feasibility of using BOG for life (heating, cooking, showering) is carried out, as well as a real station for an example, the practicability from economic angle is discussed. The results show that it is feasible to use BOG for life and has not only economic benefits but also an important meaning for the safety of a LNG filling station.

BOG, recycling, gas for life in station

廖曉夢(1988-)，女，四川成都人，工程師，主要從事油氣儲運(yùn)工藝設(shè)計(jì)工作。E-mail:xiaomeng.liao@hotmail.com

TE8

ADOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2016.05.010

2016-03-21；編輯：康莉