岳鵬(中石油京唐液化天然氣有限公司，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著時(shí)間的推移，越來越多地人們開始使用天然氣，并且LNG(液化天然氣)接收站的數(shù)量也在增加。一般的LNG接收站有以下的特點(diǎn)：BOG的處理與天然氣接收，存儲(chǔ)，和輸出。如圖1顯示的工作步驟包含這些方面。

圖1 LNG接收站工作流程簡(jiǎn)圖

在建造液化天然氣設(shè)施時(shí)，必須首先考慮其安全性。大量的BOG(蒸發(fā)氣體)在這些設(shè)備中引起過壓?jiǎn)栴}，可能會(huì)對(duì)LNG站的正常運(yùn)行帶來極大地影響。 如果設(shè)備齊全，就可以將BOG氣體全部回收并處理，但是BOG壓縮機(jī)是需要從國外進(jìn)口的，而且它的價(jià)格也非常的昂貴從而導(dǎo)致BOG壓縮機(jī)的成本也會(huì)逐漸增加。還有人們一直都在關(guān)注由于BOG引出溫室效應(yīng)，因此研究問題之一是如何有效的降低BOG LNG站的生產(chǎn)率是此次需要研究的問題之一。

1 BOG產(chǎn)生因素幾點(diǎn)原因

本文從LNG接收站的實(shí)際工作狀況入手，在先前研究的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要分析了影響LNG站BOG產(chǎn)量的因素，并總結(jié)了一些可以減少BOG產(chǎn)量的預(yù)防措施。

我們可以將卸船和非卸船兩種類型在日常操作運(yùn)行進(jìn)行研究，并說明影響LNG儲(chǔ)罐與BOG的產(chǎn)生因素。

1.1 非卸船工況下影響LNG儲(chǔ)罐BOG的產(chǎn)生因素

一非卸船時(shí)，LNG存放在隔熱良好的儲(chǔ)罐中。 LNG到達(dá)沸點(diǎn)并由于熱滲透從而導(dǎo)致蒸發(fā)。

二 BOG生產(chǎn)的重要因素是大型LNG氣罐每天在靜態(tài)BOG蒸發(fā)。

三為了維持正常的出口，LNG儲(chǔ)罐中的低壓LNG泵產(chǎn)生的熱量也會(huì)產(chǎn)生BOG。

四如果LNG接收站沒有卸船時(shí)，則卸料管線必須通過回收來支持LNG的冷卻存儲(chǔ)。

五沒運(yùn)作的高壓泵，低壓泵，其他設(shè)備和輔助管線還必須保持低流量LNG，以進(jìn)行循環(huán)式冷凍存儲(chǔ)。 熱交換器的循環(huán)進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐后，還會(huì)產(chǎn)生一定量的BOG氣體。

六廠區(qū)內(nèi)所有高壓排凈、低壓排凈管線吸收熱量產(chǎn)生BOG氣體。

1.2 船舶裝卸條件下是影響LNG氣儲(chǔ)罐BOG生產(chǎn)的因素

在卸船工況下，以上非卸船工況的各個(gè)影響因素都存在，因此包括上述所有非卸船工況下各影響因素。

在卸貨船的第一階段中，必須對(duì)卸貨臂進(jìn)行冷卻，以使得卸貨臂中產(chǎn)生的大量BO G經(jīng)由船的卸貨管線被卸到儲(chǔ)罐中從而導(dǎo)致儲(chǔ)罐中的BOG量大大增加。

當(dāng)LNG船的天然氣容器以最大速度加載時(shí)，船艙必須返回空氣，以使機(jī)艙內(nèi)的壓力正常，并且返回溫度和返回空氣速度會(huì)根據(jù)負(fù)載處理速度和負(fù)載處理速度來改變體積。這種效果減少了液化天然氣罐中的BOG量，這種氣體循環(huán)的影響對(duì)卸載期間儲(chǔ)罐中的BOG量有很大影響進(jìn)入儲(chǔ)罐的再裝液化天然氣由于快速蒸發(fā)也增加了儲(chǔ)罐的BOG量。

2 關(guān)鍵原因分析與控制

2.1 熱量入侵

在-160℃的環(huán)境中適合LNG的儲(chǔ)存，當(dāng)內(nèi)外溫差差距相對(duì)就大時(shí)，BOG的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致LNG發(fā)熱。熱量侵入儲(chǔ)罐、熱入侵的運(yùn)輸、傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的天然氣是熱量侵入的重要組成部分。因?yàn)橥獠繗鉁氐闹饾u升高，地面的溫度和儲(chǔ)罐的溫度也在逐漸升，產(chǎn)生的BOG數(shù)量增加；其次，熱量侵入輸送管道，當(dāng)LNG在運(yùn)輸過程中越過管道時(shí)，如果管道的隔熱效果不好，也會(huì)吸收熱量并蒸發(fā)產(chǎn)生BOG。第三，傳輸系統(tǒng)中的設(shè)備產(chǎn)生的熱量LNG在運(yùn)輸過程中被加熱，LNG被加熱和蒸發(fā)，從而產(chǎn)生BOG。

2.2 大氣壓力影響

由于LNG主要用于國際貿(mào)易和運(yùn)輸，靠近海邊的地方的是LNG站的建設(shè)區(qū)，海邊地區(qū)年年都會(huì)有臺(tái)風(fēng)，在臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)，它的壓力將會(huì)大大低于周圍的大氣壓，并且會(huì)使儲(chǔ)罐的變壓得到控制。儲(chǔ)罐的壓力較少是的因外界的環(huán)境壓力而減少，并且儲(chǔ)罐中的LNG大量蒸發(fā)，BOG產(chǎn)量大幅增加。另外，如果儲(chǔ)罐中的壓力太高，則儲(chǔ)罐還會(huì)將BOG排放到外部，從而降低儲(chǔ)罐中的壓力，從而導(dǎo)致產(chǎn)生新的BOG氣體。

2.3 翻滾分層影響

翻滾的預(yù)防措施發(fā)生翻滾的前提是LNG 分層。因此，預(yù)防翻滾的最重要措施就是防止分層現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)際生產(chǎn)中，消除分層及翻滾可采取以下措施。

(1)選擇合適的卸貨方法LNG儲(chǔ)罐的卸貨管通常在頂部和底部有兩條管線。 卸載時(shí)，將新LNG的密度與儲(chǔ)罐LNG的密度進(jìn)行比較，然后選擇適當(dāng)?shù)男遁d方法。高密度的LNG應(yīng)從上部液體供應(yīng)管線排放，低密度的LNG應(yīng)從下部液體供應(yīng)管線排放。 這樣，在進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐之后，自然會(huì)混合不同密度的天然氣，并最終達(dá)到均勻或相似的密度以防止分層。 在單一氣源接收站，LNG的組成相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)生LNG分層的概率較小。但是在許多氣體經(jīng)常接卸現(xiàn)貨船的LNG接收，因此必須十分注意分層和翻滾現(xiàn)象。

(2)改進(jìn)的中間層LNG儲(chǔ)罐的密度監(jiān)控和溫度監(jiān)控配備了LTD，用于檢測(cè)每個(gè)LNG層的溫度和密度。如果兩個(gè)相鄰的LNG層的溫度或密度(當(dāng)前國家接收站值的差異)明顯不同，則它們會(huì)在沉積過程中發(fā)生或發(fā)展為檢測(cè)BOG蒸發(fā)速率。大氣壓力的變化會(huì)影響LNG蒸發(fā)速率的檢測(cè)，因此絕對(duì)壓力可用于檢測(cè)或記錄大氣壓力的變化。一旦分層產(chǎn)生，應(yīng)使用頂部入口進(jìn)行回收利用，以促進(jìn)LNG在儲(chǔ)罐中的混合并防止倒塌。但是同時(shí)，會(huì)增加蒸發(fā)氣量以及處理這些增加的蒸發(fā)氣的成本費(fèi)用。

(3) 可以通過安裝LTD儀表來測(cè)量?jī)?chǔ)罐中的LNG密度，以便操作員可以查看LNG是否卡在儲(chǔ)罐中。在儲(chǔ)水箱本身上，上下污水管是分開設(shè)計(jì)的。 如果船舶在卸載過程中的LNG 密度高于儲(chǔ)罐的LNG 氣密度，則它將通過上部出口管進(jìn)入儲(chǔ)罐。相反，當(dāng)人們通過下部排放管進(jìn)入LNG 儲(chǔ)罐時(shí)，不同密度的液化天然氣進(jìn)入儲(chǔ)罐并去除了各層。 如果新裝載的LNG的密度與儲(chǔ)罐中LNG的密度顯著不同，則也可以將LNG從一個(gè)儲(chǔ)罐灌注到另一個(gè)儲(chǔ)罐(倒置儲(chǔ)罐)。 新的空罐用于存儲(chǔ)新的卸載LNG，避免了密度差異過大導(dǎo)致的分層。

3 預(yù)防措施

根據(jù)上述問題要找到事件的源頭，并解決BOG減少生產(chǎn)，專家們對(duì)BOG生產(chǎn)的原因提出了6個(gè)保護(hù)措施，既要保證其的安全性，還有節(jié)省成本和資源：

(1)儲(chǔ)罐的隔熱能力需要增強(qiáng)，比如，擁有較好的隔熱材料職稱的液化氣天然罐，它的罐內(nèi)運(yùn)用了傳熱系數(shù)較低的材料制作的，隔熱效果也非常不錯(cuò)。LNG儲(chǔ)罐也可以在LNG本身運(yùn)用，只要保持罐體涼爽。

(2)儲(chǔ)罐的體積和表面積需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并且減少與陽光直射的面積。

(3)需要懸著保溫性能較好的材料，把運(yùn)輸管道保護(hù)起來，做好相關(guān)的保溫工作。

(4)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行效率在運(yùn)輸系統(tǒng)中有待提高，減少設(shè)備本身的熱量產(chǎn)生，以減少LNG的熱侵入和BOG的產(chǎn)生。

(5)根據(jù)液化天然氣儲(chǔ)罐可以支撐的可調(diào)壓力范圍，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)儲(chǔ)罐中的壓力。

(6)檢查液化天然氣儲(chǔ)罐的初始滿載率，以確保初始滿載率高于臨界初始滿載率。

4 結(jié)語

通過以上分析，我們可以認(rèn)識(shí)到，在BOG的不同生產(chǎn)要素中，除了LNG組成和儲(chǔ)罐進(jìn)出的兩個(gè)客觀因素外，還有三個(gè)剩余因素(熱侵入，存儲(chǔ))。 儲(chǔ)罐壓力，初始滿負(fù)荷)一切都可以人為改變，可以采取上述六項(xiàng)預(yù)防措施來減少LNG站的BOG產(chǎn)量，以提高經(jīng)濟(jì)效益并具有一定的實(shí)用價(jià)值。預(yù)防措施，合理的設(shè)計(jì)和完善的工藝流程是確保LNG接收站工藝安全的關(guān)鍵。因此，必須在項(xiàng)目開始時(shí)進(jìn)行過程的設(shè)計(jì)和審查，以進(jìn)行HAZOP以確保過程的合理性。同時(shí)，液化天然氣接收站的操作和管理人員應(yīng)理性。 也需要液化天然氣接收站的操作和管理人員應(yīng)采取措施以防止發(fā)生各種事故。