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        LNG接收站BOG產(chǎn)生因素及預(yù)防措施

        2019-03-29 01:58:24王金孝王修康
        云南化工 2019年1期
        關(guān)鍵詞:接收站場站進(jìn)料

        王金孝 ,王修康

        (1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院,陜西 西安 710065;

        2.中海福建天然氣有限責(zé)任公司,福建 莆田 351158)

        0 前言

        隨著天然氣的使用越來越廣泛,LNG(液化天然氣)接收站的數(shù)量也日益增加。典型的LNG接收站一般包括接收、儲存、處理BOG和外輸天然氣等一系列功能[1],工作流程簡圖如圖1所示。

        圖1 LNG接收站工作流程簡圖

        在LNG場站的建設(shè)中,安全是考慮的第一要素。BOG(蒸發(fā)氣)的大量產(chǎn)生會引起相關(guān)設(shè)備的超壓問題,嚴(yán)重影響LNG場站的正常工作,若完全回收處理BOG氣體,需要BOG壓縮機等一系列設(shè)備,而從國外進(jìn)口BOG壓縮機,價格昂貴,會帶來成本增加問題[2]。除此之外,BOG引起的溫室效應(yīng)也在受到人們的關(guān)注[3]。因此合理降低LNG站BOG產(chǎn)生量也成為了研究的問題之一。

        文章從LNG接收站的實際工況入手,在前人研究的基礎(chǔ)之上,對LNG場站影響B(tài)OG產(chǎn)生的因素進(jìn)行簡要分析,并對一些可降低BOG產(chǎn)生量的預(yù)防措施進(jìn)行概述分析。

        1 BOG產(chǎn)生因素

        1.1 熱量入侵

        LNG儲存在常壓-160℃左右的環(huán)境中。在內(nèi)外巨大的溫差之下,液化天然氣受熱后會導(dǎo)致BOG的產(chǎn)生。熱量侵入主要包括三部分[4]:一為熱量對儲罐的入侵,隨著外界溫度的升高,儲罐罐壁和地面溫度隨之升高,儲罐內(nèi)LNG受熱加速蒸發(fā),BOG產(chǎn)生量增大;二為熱量對輸送管路的入侵,LNG在輸送過程中經(jīng)過管路時,若管路的保溫效果不佳,也會吸熱蒸發(fā)生成BOG;三為輸送系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的自身產(chǎn)熱,在輸送過程中加熱LNG,LNG受熱蒸發(fā),從而產(chǎn)生BOG。

        1.2 儲罐壓力

        由于LNG的國際貿(mào)易運輸方式多為LNG船,因此LNG接收站常建在沿海地區(qū),沿海地區(qū)臺風(fēng)多發(fā)。當(dāng)臺風(fēng)來臨時,臺風(fēng)中心的壓力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周圍大氣壓力,而儲罐壓力采用表壓來控制,罐內(nèi)壓力只能隨著外界環(huán)境壓力的降低而降低,儲罐內(nèi)LNG會大量蒸發(fā),BOG產(chǎn)生量顯著增加;另外,若罐內(nèi)壓力過高,儲罐也會向外界排出BOG來降低罐內(nèi)壓力,從而引起新的BOG氣體產(chǎn)生。

        1.3 初始充滿率

        通過實驗發(fā)現(xiàn):儲罐壓力處于0.35MPa-0.6MPa時,LNG儲罐存在一個BOG日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率較低的點,即臨界初始充滿率,如果LNG儲罐初始充滿率小于臨界初始充滿率,初始充滿率越小,BOG的日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率越大;如果LNG儲罐初始充滿率大于臨界初始充滿率,在某一個初始充滿率的條件下,LNG儲罐內(nèi)BOG的日蒸發(fā)量與日蒸發(fā)率會隨著時間先增大后減小,同時隨著LNG儲罐初始充滿率的增加,BOG的平均日蒸發(fā)率越小。

        1.4 LNG組分

        在LNG儲存過程中,其組分含量的差異對BOG的產(chǎn)生有著不同影響[6]:無論貧、富液,其BOG產(chǎn)生量均隨著氮氣含量的增加而增加;當(dāng)LNG中含氮量相同時,貧液的BOG產(chǎn)生量高于富液;不含氮氣時,兩者BOG產(chǎn)生幾乎相近。

        1.5 儲罐進(jìn)出料

        LNG船將LNG輸送至LNG接收站的儲罐中,接收站儲罐分為兩種進(jìn)料方式,包括罐頂進(jìn)料與罐底進(jìn)料。由于天然氣的來源不統(tǒng)一,所以LNG組分含量也會不同,所帶來的就是LNG密度的變化。若LNG船上的LNG密度大于LNG儲罐中的密度,則要采用罐頂進(jìn)料的方式;若LNG船上的LNG密度小于LNG儲罐中的密度,則要采用罐底進(jìn)料的方式,以上兩種方式均可使儲罐中LNG均勻混合。如果進(jìn)料方式選擇不當(dāng),整個罐內(nèi)會出現(xiàn)分層現(xiàn)象,一段時間過后,罐內(nèi)會出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象,此時,會迅速產(chǎn)生大量的BOG,不止引起能源浪費,還會嚴(yán)重威脅LNG場站的安全。除此之外,在出料時,會引起LNG儲罐內(nèi)液面的迅速下降,導(dǎo)致出現(xiàn)了較多的氣體空間,此時LNG會迅速蒸發(fā)為BOG,充斥整個氣體空間。

        2 預(yù)防措施

        為了解決以上問題,從源頭降低BOG的產(chǎn)生量,學(xué)者們根據(jù)BOG產(chǎn)生因素提出了以下6種防護(hù)措施,以期可保證安全、節(jié)約資源,降低成本:

        1) 加強儲罐的絕熱性能。例如LNG罐體可采用絕熱性能較好的材料制成;罐體外可填充傳熱系數(shù)低的材料來進(jìn)行保溫;可采用LNG自身冷能對LNG儲罐進(jìn)行保冷作業(yè)。

        2)減小LNG儲罐表面積與體積比,減少陽光照射受熱面積。

        3)增加輸送管路的絕熱性能,采用絕熱性能較好的材料并進(jìn)行相應(yīng)的保溫工作。

        4)提高輸送系統(tǒng)內(nèi)輸送設(shè)備工作效率,使設(shè)備自身產(chǎn)熱降低,從而較少對LNG的熱量入侵,較少BOG產(chǎn)生量。

        5) 根據(jù)LNG儲罐可承受壓力的調(diào)節(jié)范圍,對罐內(nèi)壓力實時調(diào)控。

        6)控制LNG儲罐的初始充滿率,保證初始充滿率高于臨界初始充滿率。

        3 結(jié)語

        通過上文的分析,我們可以認(rèn)識到5個BOG產(chǎn)生因素中,除了LNG組分、儲罐進(jìn)出料這兩種客觀因素之外,剩余三種因素(熱量入侵、儲罐壓力、初始充滿率)均可以人為改變,可采用以上6種預(yù)防措施來降低LNG場站BOG的產(chǎn)生量,從而提高經(jīng)濟(jì)效益,具有一定的實用價值。

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