LNG加气站BOG回收利用探讨

LNG加气站BOG回收利用探讨

汤松

（湖南凯迪工程科技有限公司长沙分公司 湖南长沙）

摘要：结合工程实例，分析了LNG加气站BOG产生的原因并计算了其放散量，通过在低效LNG加气站中增加BOG回收工艺系统，将回收的BOG转化为NG进行销售，解决LNG加注不均匀及低效状况下BOG的排放，从而取得了较好的经济效益和环保效果。

关键词：低效LNG加气站；BOG产生；回收利用

Abstract: Combining with the engineering example, this paper analyzes the cause of BOG in LNG filling station and calculate the loss amount, The increase in inefficient LNG filling station through a BOG recycle process system, Convert the recycled BOG to NG for sale, To solve uneven LNG filling and inefficient situation BOG emissions, and achieved good economic benefit and environmental effect.

Keywords: Inefficient LNG filling station; BOG production; Recycling

1 引言

本文以常德市临澧中燃长丰燃气有限公司LNG加气站项目为例，针对LNG加气站在低效加气情况下产生大量BOG问题，通过增加一套BOG回收利用工艺系统，使产生的BOG通过气化、调压、计量和加臭后并入城镇中压管网中，供城镇居民燃气用户使用。此举从一定程度上解决了LNG加气站BOG放散量，避免了BOG直接放散带来的安全隐患和经济损失，在安全、环保、经济上有一定成效。

2 LNG加气站工艺设计

2.1 建设规模及主要设备

LNG加气站设计规模10000Nm3/d，主要设备有2台60m3LNG卧式储罐，低温潜液泵橇1套（包含LNG低温潜液泵、卸车/储罐增压器、EAG加热器等）和4台LNG加气机。

2.2 加气站工艺流程

卸车流程：LNG由LNG槽车运至本站，在卸气区通过LNG专用软管连接槽车和卸气橇，启动卸气橇内槽车增压器把槽车压力升至比储罐高0.2MPa，再启动卸气橇内卸车泵把槽车内LNG送至站内LNG储罐储存。

LNG加气流程：首先，储罐中的LNG通过LNG泵低速运转将LNG调成饱和液体。加气时，加气枪插入汽车加气口，按下加气枪开关，加气泵被联动启动，储罐内LNG被抽出送入加气机，经过滤计量单元由加气枪输入汽车车载瓶；枪上压力检测单元检测到车载瓶加满时自动切断加气枪上阀门停止加气，并发出信号关闭加气泵；关闭相关阀门，取下加气枪放归原位。

3 BOG产生的原因

3.1 LNG储罐蒸发量

LNG加气站中LNG槽车卸车完成后由于初始温度较低（-155℃），卸车完成后储罐压力一般维持在0.3MPa左右。由于低温绝热储罐不能做到完全绝热，故会产生自然蒸发，一般而言日蒸发量大约为0.3%。

3.2 车载LNG气瓶回流气体

LNG燃料汽车来站加气前，伴随着气瓶中LNG液体储存时间的增长，自身压力有所升高，需通过加液机气相管路进行气瓶减压，即车载气瓶中气相空间与加气站储罐的液相空间相连进行减压和再冷凝，此部分蒸发气携带一定热量进入储罐，也会使储罐产生一部分BOG。

3.3 LNG槽车释放量

由于槽车到站卸车需通过潜液泵卸车，因此需对槽车进行增压（一般增压至高于储罐压力0.2MPa即可），使其LNG液体流入泵池，最终通过潜液泵将槽车中LNG转移至加气站LNG储罐中，在进行增压前进行的均压过程，以及卸车完成后均会产生一定量的BOG，一般槽车卸车完成后其压力维持在0.2~0.3MPa范围内。

综上所述，BOG的产生需要维持在设备安全运行的范围内（0.4~0.6MPa），这是保证加气站各工艺流程稳定运行的有效保证。当储罐压力升高至存在安全风险的压力时（本站设定紧急放散阀开启压力为1.76MPa），需进行紧急泄放，储罐通过紧急放散阀自动进行排放降压。

另外，如果LNG在低效情况下运行，LNG储罐的液体储存时间加长，蒸发量加大，BOG对空排放量增加，长时间以此模式运行，直至新购入LNG到场后通过均压和低温液的上进液喷淋再冷凝使储罐压力降低，因此对BOG气体的回收显得尤为重要。

4 BOG蒸发量的计算

4.1 LNG储罐日蒸发量计算

本站为2个LNG储罐，容积为60m3，储罐充装率为90%，储罐额定静态蒸发量按0.3%考虑，计算得储罐日蒸发量为101.7Nm3。

Nm3

其中LNG密度为430Kg/m3，LNG气化率1460Nm

3/t（LNG液化工厂气质报告查阅）。

4.2车载LNG气瓶回流气体

一个500L的气瓶在充装前向储罐回收的气量约3Nm3（气相质量流量计测量所得），本平均日加气量2000kg/d，500L低温气瓶计算，即：500L气瓶按照最大充装量460L计算每车充装量为，每天充装车辆为n=2000/197.8≈10辆，每天可加气10辆，车载LNG气瓶平均每天产生回收气量约30Nm3。

4.4LNG槽车释放量计算

卸车完毕后，一般LNG槽车内气体压力为0.3MPa，若气体进行放空处理，将造成能源浪费和环境污染，考虑将其回收，按槽车压力降至0.1MPa计算，每辆LNG槽车可回收天然气约120Nm3。本站平均每8天需一辆LNG槽车到站，即平均每天需回收15Nm3天然气。

综上，本站每天BOG排放量合计大约为203.4+30+15=248.4Nm3。LNG加气站在未形成稳定加气车辆情况下，在低效运行下所产生的BOG量虽无法精确计量，但所产生的BOG量也不可忽略。

5 BOG利用方案

本站为LNG加气站，在加气站后方为城镇燃气设施预留用地，且该公司取得了当地燃气特许经营权，具有将BOG回收利用为NG为当地各类燃气用户供气的有利条件。

本站BOG回收工艺方案是将LNG加气站产生的BOG通过气化、调压、计量和加臭后并入城镇供气管网。主要设备有一台BOG气化调压计量加臭橇（气化量为50Nm3/h）和配套的土建及工艺管道安装。

本站BOG回收工艺图流程见图5.1所示。

图5.1  BOG回收工艺流程图

6 BOG回收经济效果

6.1 BOG回收设备总投资

经与设备厂家沟通咨询，本站BOG回收设备可采用小型集成橇装设备，最大限度的减少了占用场地，设备可安装在已建卧式LNG储罐北面，减小了工艺管道安装距离，其总投资估算如下表6.1所示。

表6.1  BOG回收设备总投资

6.2 BOG回收经济效果分析

根据2016年本站LNG采购价格统计，LNG采购最高价约为4100元/t，采购最低价约为3400元/t，采购平均价格约为3700元/t。

由于当地暂未开始供气，NG销售价格未定，本次经济分析NG销售价格参照附近石门县的销售价格3.92元/Nm3。

按上面理论计算BOG气体日排放量为248.4Nm3/d，全年可回收BOG气体90666Nm3/a。

经计算，BOG回收经济效果分析具体见表6.2所示。

表6.2  BOG回收经济效果分析

注：以上LNG价格折算为元/Nm3计算，气化率为1460Nm3/t，运营费用按0.3元/Nm3。

可见，在目前的价格差下，回收利用BOG可获得一定的经济效益，大约1.6年可收回BOG设备投资。BOG回收系统建成投运后，将彻底解决LNG加注不均匀及低效状况下BOG排放导致的经济损失。

根据业主统计，本站自2016年2月投运以来，平均每月排放的BOG量高达5~6吨（约合8000Nm3），实际年排放量达96000Nm3，略高于上述理论计算量。鉴于如此高的BOG排放量，目前业主方已采购了一套BOG回收设备，设备安装均已完成，即将投入运行，待本站BOG回收设备正式运营后，我们将对其BOG回收经济效果有一个明确的了解。

7 结论及建议

LNG加气站的销售量、销售价格受加气车辆和外部市场影响，波动较大，导致一些LNG加气站在建成后无稳定可靠车辆加注，长期处于低效状态，致使LNG储存时间加长，BOG不断产生，造成气体损耗较大。LNG加气站中增加BOG回收利用设备后，既可解决BOG气体放散造成的环境和安全问题，同时也可减少气量损耗，获得一定的经济效益。本站可利用自身的优势，将BOG转化为NG供城镇居民用气，投资少，经济效益将比较可观。

参考文献：

[1]康正凌，孙新征。LNG接收站蒸发量计算方法[J].油气储运，2011,30（9）：663-666

[2]刘浩，金强国。LNG接收站BOG气体处理工艺[J].化工设计，2006,16（1）：13-16

[3]王婷，王勃，郝颖珺，LNG汽车加气站BOG气体回收工艺探讨[J].建筑工程技术与设计，2014.2（上）,574-575

[4]张悦，将团徽，穆晓红。液化天然气气化站工艺设计.中国土木工程学会燃气分会2016年会议论文

[5]严铭卿.燃气工程设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009

[6]段常贵.燃气输配（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2011

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