陸江峰，王雪菲，顧華，顧楓，王麗萍

（張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司，江蘇 張家港 215632）

近年來(lái)，隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，液化天然氣（LNG）作為清潔能源越發(fā)受到人們的青睞，但LNG在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過程中不可避免的吸收熱量，產(chǎn)生蒸發(fā)氣體（BOG）。

BOG 產(chǎn)生及排放所造成的損耗較大，不僅在一定程度上惡化環(huán)境（其對(duì)臭氧層的破壞為二氧化碳的25 倍左右），也造成資源的浪費(fèi)，由于天然氣本身易燃易爆的特性，在一定程度又形成安全隱患。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，BOG 是嚴(yán)格禁止向大氣進(jìn)行排放的，目前國(guó)內(nèi)僅要求了排放管集中放散等安全性問題，對(duì)排放污染方面尚未做出規(guī)定。因此在我國(guó)每年都有大量的BOG 被排放至大氣之中，不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，也造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失。

1 傳統(tǒng)BOG 無(wú)排放概況

目前常見BOG 無(wú)排放的工藝有3 種：第一種為將BOG 引至火炬進(jìn)行燃燒；第二種為將壓縮后的BOG 輸入管網(wǎng)進(jìn)行使用；第三種為再冷凝工藝處理BOG。上述第一種方式需要有火炬系統(tǒng)，且BOG 氣體排放后直接燃燒，造成資源的浪費(fèi)；第二種方式需要有配套的城市用氣管道供BOG 輸入；第三種方式需進(jìn)行再冷凝再液化。第二種和第三種方式是目前較為常見的BOG 回收方式，然后不論是將BOG輸入管網(wǎng)或是將其再次冷凝，BOG 壓縮機(jī)都是處理的關(guān)鍵設(shè)備，這兩種處理方式的投資費(fèi)用較為昂貴，一般用于大型的LNG 接收站，在小型調(diào)峰站、衛(wèi)星站、汽車加注站、LCNG 加氣站難以展開。因此，開發(fā)具備廣譜性的新型BOG 無(wú)排放系統(tǒng)極為重要。

2 新型BOG 無(wú)排放技術(shù)工藝研究

2.1 對(duì)BOG 進(jìn)行儲(chǔ)存或使用

方法A 流程圖如圖1所示。在LNG 儲(chǔ)罐氣相加裝氣相閥、降壓調(diào)節(jié)閥、止回閥，并連到出液管道。當(dāng)罐內(nèi)壓力較高需要用氣時(shí)，關(guān)閉出液閥，打開氣相閥，使LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)超壓的BOG 氣體優(yōu)先排出使用，經(jīng)過空溫式氣化器復(fù)熱后進(jìn)入調(diào)壓加臭裝置，通入用氣管道進(jìn)行使用。此方法需在用氣時(shí)才能排放出超壓的BOG 氣體，無(wú)法進(jìn)行BOG 的存儲(chǔ)。且此方法使用超壓的BOG 氣體需要進(jìn)行手動(dòng)切換氣相閥和液相閥門才能實(shí)現(xiàn)。

圖1 方法A 流程圖

方法B 流程圖如圖2所示。在LNG 儲(chǔ)罐氣相加裝降壓調(diào)節(jié)閥和BOG 緩沖儲(chǔ)罐。當(dāng)LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高達(dá)到降壓調(diào)節(jié)閥的設(shè)定壓力值時(shí)，降壓調(diào)節(jié)閥緩慢打開，將LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)BOG 釋放，BOG 通過管道進(jìn)入BOG 儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)LNG 儲(chǔ)罐氣相壓力降回到設(shè)定值以下時(shí)，降壓調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)后續(xù)管道需要用氣時(shí)，打開BOG 儲(chǔ)罐出口閥門，BOG 儲(chǔ)罐存儲(chǔ)的氣體就可以通過調(diào)壓加臭裝置向用氣管道進(jìn)行供氣。此方法實(shí)現(xiàn)BOG 的存儲(chǔ)，但存儲(chǔ)的量需要由BOG 儲(chǔ)罐的容積和壓力來(lái)確定。此方法的關(guān)鍵技術(shù)在于止回閥形式的選取，一般應(yīng)選用開啟壓力較小的旋啟式止回閥或者蕩起式止回閥為佳。

圖2 方法B 流程圖

2.2 對(duì)BOG 進(jìn)行冷卻液化

方法C 流程圖如圖3所示。

圖3 方法C 流程圖

此流程在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家使用較為普遍，外置LN2儲(chǔ)罐出液管連接到LNG 儲(chǔ)罐預(yù)留接口，LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)置冷凝盤管，盤管一端與LN2儲(chǔ)罐出液口相連，一端與外部排放閥相連，形成一個(gè)通路，排放閥采用自動(dòng)控制，聯(lián)鎖LNG 儲(chǔ)罐壓力監(jiān)測(cè)儀表，當(dāng)LNG 儲(chǔ)罐罐內(nèi)壓力高于設(shè)定值時(shí)，排放閥自動(dòng)開啟，LN2儲(chǔ)罐內(nèi)的低溫液氮通過出液管線流入LNG儲(chǔ)罐氣相空間的冷凝盤管中，對(duì)LNG 儲(chǔ)罐氣相的BOG 進(jìn)行冷卻再液化，從而降低LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力，防止超壓的BOG 進(jìn)行排放。當(dāng)LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，排放閥關(guān)閉，液氮停止冷卻。此方法自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)BOG 的自動(dòng)冷卻液化功能。但此方法存在兩個(gè)問題，第一是液氮盤管的長(zhǎng)度和熱交換的量緊密關(guān)聯(lián)，需要通過嚴(yán)密的計(jì)算才能合理確定盤管的長(zhǎng)度，目前此項(xiàng)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)比較豐富，所以不會(huì)存在太大的困難；第二是LNG 儲(chǔ)罐和LN2儲(chǔ)罐為兩個(gè)獨(dú)立的容器，在運(yùn)行過程中，從LN2儲(chǔ)罐傳輸至LNG 儲(chǔ)罐的輸液管線自身的吸熱量也較大，會(huì)導(dǎo)致很大一部分冷量的損失，整體導(dǎo)冷效率差，且設(shè)備占地面積大，投入成本也相對(duì)較高。

方法D 流程圖如圖4所示。此方案的無(wú)排放原理與方法C 相同，但此方法采用LNG 儲(chǔ)罐和LN2儲(chǔ)罐共用一個(gè)保溫夾層，設(shè)置有方法C 的冷凝盤管及自動(dòng)控制系統(tǒng)，且設(shè)置有內(nèi)部自導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)。在日常使用過程中，LN2儲(chǔ)罐的冷量可以通過自導(dǎo)冷結(jié)構(gòu)傳遞給LNG 儲(chǔ)罐，抑制LNG 儲(chǔ)罐BOG 的產(chǎn)生，當(dāng)遇到突發(fā)情況BOG 大量產(chǎn)生時(shí)，壓力監(jiān)測(cè)聯(lián)鎖排放閥自動(dòng)打開，低溫液氮會(huì)流入LNG 儲(chǔ)罐冷凝盤管中，起到快速冷卻BOG 并液化的功能，有效杜絕了罐內(nèi)超壓引起的BOG 排放。LNG 儲(chǔ)罐中內(nèi)置LN2冷源儲(chǔ)罐，使得冷量傳輸路徑更短、更加高效，傳輸管線由外部的裸管變?yōu)榱藠A層內(nèi)部的管線，和內(nèi)罐同處于一個(gè)密度的真空空間，真空空間中填充有珠光砂或包覆絕熱被等保溫材料，使得傳輸管線的漏熱僅為原有的10%不到。一體式的結(jié)構(gòu)有效減少了設(shè)備材料成本和設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的占地面積，并大大提升了換熱的效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然目前國(guó)內(nèi)還處于“有人排、沒人管”的階段，并沒有明確的法律對(duì)BOG 的排放進(jìn)行限制，但在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，BOG 零排放的法規(guī)要求早已出臺(tái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問題的日趨重視，針對(duì)BOG 不允許排放的法律和法規(guī)相信離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了。上述幾種方法都可以對(duì)BOG 進(jìn)行再回收利用，設(shè)備運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自己工程項(xiàng)目條件的不同選擇最為合適的無(wú)排放方法，有效對(duì)BOG 進(jìn)行利用也將減少資源的浪費(fèi)，為我們節(jié)約很大一筆財(cái)富。