液化天然氣氣化站中BOG儲(chǔ)罐功能的探討

    查閱以往LNG氣化站的工藝設(shè)計(jì)資料，筆者發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行及在建的LNG氣化站中，一部分設(shè)置了BOG(Boil Off Gas，低溫儲(chǔ)罐內(nèi)自然蒸發(fā)的氣體)儲(chǔ)罐，其余的并沒有設(shè)置。本文通過分析BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置方式及儲(chǔ)氣能力，探討B(tài)OG儲(chǔ)罐有無設(shè)置的必要性。

    劉新領(lǐng)在文獻(xiàn)[1～3]中討論了某燃?xì)夤�司的LNG氣化站的工藝流程，用到了BOG儲(chǔ)罐。鄭依秋在文獻(xiàn)[4]中分析了LNG儲(chǔ)罐的壓力控制原理，在氣化站的主要設(shè)施及造價(jià)分析中，為總儲(chǔ)量為200m³的LNG氣化站配備了2臺(tái)20 m³的BOG儲(chǔ)罐，為總儲(chǔ)量為400 m³的LNG氣化站配備了2臺(tái)50m³的BOG儲(chǔ)罐。

    吳創(chuàng)明在文獻(xiàn)[5、6]中探討了LNG氣化站工藝流程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，在其所舉例的LNG氣化站流程中，未顯示BOG儲(chǔ)罐的存在。文中對(duì)BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置做了說明：對(duì)于調(diào)峰型LNG供氣站，為回收非調(diào)峰期槽車卸氣后的余氣和儲(chǔ)罐中的BOG，或?yàn)榱耸固烊粴饣鞖庹揪鶆蚧鞖猓�常在BOG加熱器出口增設(shè)BOG儲(chǔ)罐，其容量按回收槽車的余氣量計(jì)算。

    劉江、張昌偉在文獻(xiàn)[7]中討論了LNG氣化站的工藝流程，該流程中未設(shè)置BOG儲(chǔ)罐。在作者參與的某市LNG氣化站的工程設(shè)計(jì)中，也未采用BOG儲(chǔ)罐。

    在LNG氣化站的工藝設(shè)計(jì)中，為了防止熱泄漏引起罐內(nèi)壓力升高，LNG儲(chǔ)罐采用釋放罐內(nèi)氣體的方法控制壓力。如圖l所示，在LNG儲(chǔ)罐的氣相管道上設(shè)置BOG減壓閥，當(dāng)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高到設(shè)定值時(shí)，減壓閥緩慢打開，將LNG儲(chǔ)罐內(nèi)氣體釋放；當(dāng)壓力降回到設(shè)定值以下時(shí)，減壓閥自動(dòng)關(guān)閉。釋放出的氣體一般不排人大氣，后續(xù)的工藝會(huì)將其回收利用。

    綜合文獻(xiàn)[1～4]，在LNG氣化站中BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置見圖2。LNG儲(chǔ)罐的BOG出口經(jīng)過BOG減壓閥后連接到BOG加熱器，卸完液態(tài)天然氣后槽車內(nèi)剩余的氣態(tài)天然氣也通過管道進(jìn)入BOG加熱器。這些氣體經(jīng)BOG加熱器加熱后進(jìn)入BOG儲(chǔ)罐，以期能被臨時(shí)儲(chǔ)存。BOG儲(chǔ)罐的出口連接到空溫式氣化器和向城市供氣的供氣調(diào)壓器之間。

    由圖2可見，如果閥門V．未被設(shè)置或處于常開狀態(tài)，則BOG儲(chǔ)罐起不到儲(chǔ)存氣體的作用。該BOG儲(chǔ)罐出口連接到空溫式氣化器與供氣調(diào)壓器之間， BOG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力與調(diào)壓器前的壓力P，相等。所有的定容儲(chǔ)罐要儲(chǔ)存氣體，必須依靠罐內(nèi)壓力的變化才能實(shí)現(xiàn)，如天然氣儲(chǔ)備站中的高壓球罐。該流程中BOG儲(chǔ)罐自身壓力不能改變，不具備儲(chǔ)氣能力，因而實(shí)現(xiàn)不了儲(chǔ)存BOG的設(shè)計(jì)初衷。是否設(shè)置BOG儲(chǔ)罐，對(duì)LNG儲(chǔ)罐及汽車槽車BOG的排出并沒有影響。

    要實(shí)現(xiàn)BOG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氣功能，可在BOG儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣時(shí)，將閥門V。關(guān)閉，在BOG儲(chǔ)罐泄放氣體時(shí)，將此閥門打開，則此BOG儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存一定量的氣體。如圖2所示，如果LNG儲(chǔ)罐的BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力為p。，正在工作的LNG儲(chǔ)罐(與正在泄放BOG的儲(chǔ)罐應(yīng)該不是同一儲(chǔ)罐)內(nèi)氣體的工作壓力為p：，閥門V。下游的壓力(供氣調(diào)壓器之前的壓力)為p₃，供氣調(diào)壓器的出口設(shè)定壓力(城市管網(wǎng)的供氣壓力)為p₃，大氣壓力為p₀，儲(chǔ)罐的容積為V，忽略BOG儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度對(duì)其儲(chǔ)氣量的影響，則BOG儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的BOG氣體體積為比供氣調(diào)壓器前的壓力p₂應(yīng)該介于p₄和p₄之間。LNG氣化站的氣化量與城市天然氣需求量接近時(shí)，p₃應(yīng)與p₄很接近，如果LNG氣化站的氣化量遠(yuǎn)大于城市天然氣需求量，則p₃與P₂接近。BOG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)氣量介之間。

    選擇LNG氣化站一組典型運(yùn)行參數(shù)為例，LNG儲(chǔ)罐供氣時(shí)的工作壓力p₂=0.5 MPa，BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力p₁=0.6 MPa，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣壓力p₄=0.4 MPa，視LNG氣化站的工作狀況不同，供氣調(diào)壓器前的壓力p，應(yīng)該介于0.4 MPa與0.5 MPa之間，則該BOG儲(chǔ)罐所能儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的BOG體積為其容積的1～2倍。

從BOG的排放途徑考慮，LNG儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)率不大于0.3％，卸完液態(tài)天然氣后，汽車槽車內(nèi)氣態(tài)天然氣的實(shí)際體積不超過40 m。14j]，稍具規(guī)模的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)，在任何時(shí)候都能夠接收LNG氣化站內(nèi)LNG儲(chǔ)罐及汽車槽車內(nèi)的BOG的排放，所以LNc氣化站沒有必要考慮ABOG的儲(chǔ)存。

3   結(jié)論

（1）                目前LNG氣化站內(nèi)設(shè)置的BOG儲(chǔ)罐，如果其出口未設(shè)置閥門或設(shè)置的閥門常開， 則不能 起到儲(chǔ)存BOG的作用。

（2）                 如果在BOG儲(chǔ)罐出口設(shè)置閥門，通過操作該閥門可使BOG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存少量的天然氣，儲(chǔ)氣量與BOG儲(chǔ)罐的容積、LNG儲(chǔ)罐的工作壓力、LNG儲(chǔ)罐氣相管道上BOG減壓閥的設(shè)定啟動(dòng)壓力及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的供氣壓力有關(guān)。