LNG装置运营中的BOG处理问题.

LNG运营中BOG处理面面观广东油气商会高级顾问中国海洋石油南海东部公司原总工程师饶孝柱目录前言BOG产生的影响因素接收站BOG处理方法小型BOG处理方法前言2014年我国进口LNG量达到1959.07万吨（约合268.5亿立方米），国产天然气1329亿立方米（约合1000万吨），已建成LNG接收站11座，在建10座，建成LNG汽车加气站超过2500座。但是我们在欣赏和享受这一清洁、节能、便宜的能源时，更多的想到的是每使用一吨LNG可以减排3.5吨二氧化碳，节省燃料费用XXX万元。然而很少有人公开提起LNG是一把双刃剑，若排到大气中其温室效应是二氧化碳的21倍。公开的统计和报表都没有BOG排放这一项，当然政府的法规中也没有限定排放量，可以说很“任性”。BOG产生的影响因素BOG燃烧现场5LNG接收站典型工艺流程6BOG产生的影响因素LNG储罐漏热：储罐与外界环境直接接触，热量透过罐外表进入储罐内产生BOG；LNG储罐内低压输送泵（潜液泵）工作时产生的热量将直接传递给LNG，导致部分LNG气化；保持设备管线始终处于低温状态的LNG保冷循环，因漏热产生的BOG；LNG外输时的体积置换BOG产生的影响因素卸料前，LNG储罐的降压过程中，产生大量BOG；船上低压输送泵运转产生的热量；船上储罐漏热导致LNG气化；LNG在卸料管线中与管线之间的摩擦及涡流转化的热量；卸船时随着LNG流入岸上储罐，船上及岸上储罐的体积置换；全速卸料时为了维持船上正压，需往船上回补大量BOGBOG产生的影响因素工程上对储罐漏热根据储罐设计与运行经验采用蒸发率公式计算：以3个16万m3LNG储罐，A取0.05w%：m1=4.7t/hBOG产生的影响因素根据管道漏热量与BOG蒸发潜热计算：以LNG管道标准保冷漏热系数取25W/m2，接收站LNG管道折合面积约9200m2:m2=1.6t/hBOG产生的影响因素船上卸料泵轴功除LNG获得位能外产生的热能；罐内低压泵无用功部分产生的热能以及储罐LNG回流；8台卸料泵、扬程140m，效率65%，产生BOG21.2t/h；零外输仅25t/h的保冷循环产生BOG1.1t/h；6台低压泵满负荷外输产生BOG3.3t/h。BOG产生的影响因素与储罐漏热类似，据运行经验采用蒸发率公式计算：以21.6万m3LNG船，A2取0.15w%：m4=6.3t/hBOG产生的影响因素LNG卸料及外输时船舱、储罐内LNG体积的变化对BOG产量的影响：最大外输1080t/h时：m5=-4.4t/hBOG产生的影响因素LNG从船舱到储罐，从一个相平衡达到另一个相平衡船舱压力9-13kPaG，储罐压力10-25kPaG船舱压力10kPaG、储罐压力15kPaG：BOG产量14.1t/hBOG产生的影响因素不同工况下BOG量卸船时BOG量可达非卸船时的3倍。LNG外输量LNG外输量高峰与低谷相差几倍多。BOG生成设计值接收站BOG处理方法BOG的产生：接船及接收站设备和工艺管线受到外界热辐射等多种原因，极少部分的LNG在接收站内会逐步蒸发变为BOG（蒸发气）安全隐患：这部分BOG不进行妥善处理，会出现严重的如爆炸、着火等安全事故直接火炬燃烧：简单直接但不仅会对环境造成影响，而且会导致巨大的经济浪费，是不得已而为之的处理方式。BOG处理方法再冷凝法：可以将BOG回收处理，是目前国际和国内接收站通行的办法，但该工艺的实施有严格的前提条件。需要同时进入再冷凝器LNG量是BOG的7.6倍。当外数量较小时，没有足够量LNG去冷凝处理BOG。接收站BOG处理方法接收站BOG处理方法——传统大中型LNG接收站，再冷凝结法在再冷凝器的顶部段中，设置有一个填充层，在这个填充层中，BOG与过冷却的LNG发生接触。过冷却的LNG来自LNG罐内泵的排放和再循环管线（P-0201A/B/C/D,P-0202A/B/C/D,P-0203A/B/C/D）。下半段被用作高压泵（P-0401A/B/C/D/E）的一个缓冲罐。从罐内泵泵出的LNG被输送到再冷凝器处，少部分流量被用于对BOG进行再冷凝，大部分流量则流向了BOG再冷凝器的旁通管。BOG再冷凝器具有两个主要的功能接收站BOG处理方法——再冷凝结法工艺流程接收站BOG处理方法——再冷凝结法工艺流程简图接收站BOG处理方法——再冷凝器接收站BOG处理方法——再冷凝器浙江LNG人在接收站详细设计阶段，创新性的引入了第三种BOG处理工艺路线——高压压缩机直接回收系统在非卸船产生的BOG，通过低压压缩机串接高压压缩机，将BOG压力提升至管网要求后直接进入管网外输。在卸船期间产生的BOG，将再冷凝工艺和高压外输工艺路线同时开启，通过灵活的调度和下游管网的配合，有效的在短时间内解决问题。增加这套系统使得浙江LNG接收站的工艺外输比起其他接收站具备更大的灵活性，也避免了大量的BOG白白燃烧掉，这种方式目前已在其他新建接收站得到推广及运用。AB高压压缩机直接回收系统AB接收站BOG处理方法BOG高压直接回收系统成套包能力约为9t/hr主要原理：来自低压缩机的BOG从0.7MPa通过两级压缩，升压至7MPa然后输送至天然气首站。以设计工况为例：一级入口温度/压力分别为：30℃/0.7MPag；二级入口温度/压力分别为：48℃/2.4MPag；二级出口温度/压力分别为：10℃/7.15MPag。低压压缩机高压压缩机0.7MPa7MPa气体外输压缩机主机一台主电机一台空温器及空冷器四台水站一套油站一套各式手动阀门高压压缩机成套包接收站BOG处理方法——高压直接回收系统接收站BOG处理方法——高压直接回收系统工艺图接收站BOG处理方法——高压直接回收工艺简图接收站BOG处理方法——高压直接回收系统实物图接收站BOG处理方法——再液化工艺流程图接收站BOG处理方法——再液化装置撬内流程图接收站BOG处理方法——再液化装置撬内流程图接收站BOG处理方法LNG饱和状态下温度与压力关系图LNG（CH4）液体饱和状态饱和温度饱和压力-127℃0.86Mpa-134℃0.6Mpa-138℃0.5Mpa-152℃0.2Mpa-162℃0.1Mpa（应用的基本理论:相平衡、热平衡、物料平衡）接收站BOG处理方法LNG接收站高压储罐回收BOG模式工艺流程小型BOG处理方法小型BOG的处理方法——LNG卫星站和小型加注站直接注入低压管网法LNG卫星站和小型加注站BOG处理是一个难以解决的课题，其主要原因：气槽（资源气）卸车时经常为0.5-0.6MPa（温度约-135℃）卫星站、加注站不具备适宜的接卸设备；接卸操作不规范接卸过程中时有放空和卸不净的现象发生（一般损失200-300kg/车次）运营过程中当储罐压力≥0.65MPa时将直接向大气排放BOGBOG处理方法水上LNG加注站36LNG槽车LNG储罐LNG加气机LNG燃料船BOG调压设施BOG储罐LNG加气臂增压气化器增压气化器趸船上自用BOG换热器LNGBOGNGLNG泵LNG趸船上设施LNG槽车岸上工艺设施斜坡道及缆车小型BOG处理方法——水上加气站流程示意图岸上设施LNG回车场区生产辅助区岸上辅助区架空斜坡道及缆车水上设施LNG趸船岸上占地面积：~12000m2小型BOG处理方法——水上加气站总平面布置图水上区域岸上区域LNG管道LNG工艺装置区生产辅助区LNG站区架空斜坡道加气机、加气臂LNG加气趸船岸上占地面积：~18000m2LNG储罐区小型BOG处理方法——岸上LNG加气站总平面图LNG槽车LNG储罐LNG加气机LNG燃料船BOG调压BOG储罐LNG加气臂卸车增压气化器储罐增压气化器站内自用BOG换热器LNGBOGNGLNG泵LNG加气趸船设施岸上设施斜坡道上LNG管道小型BOG处理方法——岸上加气站流程示意图小型BOG的处理方法——LNG加注站直接注入低压管网法LNG加注站BOG处理是一个难以解决的课题，其主要原因：一．气槽（资源气）卸车时经常为0.5-0.6MPa（温度约-135℃）二．加注站不具备适宜的接卸设备，接卸操作不规范三．接卸过程中时有放空和卸不净的现象发生（一般损失200-300kg/车次）四．运营过程中当储罐压力≥0.65MPa时将直接向大气排放BOG小型BOG的处理方法——典型LNG槽车卸车工艺若储罐压力高于槽车打开气相管阀使压力平衡；用自增压气化器卸车，以减少低温泵使用频率；适时利用上进液方式，以减少储罐压力升高；当槽车液位低至低温泵设计吸入高度，应停止从槽车进液，改用储罐LNG，经自增压气化器，送到槽车直至将槽车液全部排空；这时槽车压力大约为0.6-0.65Mpa,约有余气300-350立方米，（约200kg-300kg天然气）供气方多数要求放空，这不仅造成浪费，更重要的是对环保产生恶劣的影响。⑴小型BOG的处理方法小型BOG的处理方法小型BOG的处理方法典型LNG液化天然气槽车卸车及运营时BOG处理工艺图调压计量城区管网卸车后剩余压力：约0.6MPa余气压力：0.3-0.35MPaBOG（液化天然气的蒸发气体）液化天然气（LNG）槽车气化器卸车台LNG储罐LNG钢瓶加热器小型BOG的处理方法改进LNG槽车卸车运营时BOG处理工艺图液化天然气（LNG）槽车调压计量卸车后剩余压力：约0.6MPa城区管网余气压力：0.17MPaBOG（液化天然气的蒸发气体）气化器卸车台LNG储罐LNG钢瓶加热器压缩机此前未有的余气回收工艺创新小型BOG的处理方法常温压缩机！！BOG气体的回收新工艺流程图小型BOG的处理方法中试实验现已完成平面布局设计、主图设备的采购。小型BOG的处理方法特点和优势！（1）可实现BOG100%回收；可间歇式作业，不受BOG产出量和时间的限制，不受气源稳定性和下游客户需求的影响，用户供气和冷凝同时进行，回收量可以根据需求进行调节；（2）使用氮气作为载冷介质，避免了BOG回收工艺对国外BOG压缩机设备及技术的依赖，同时免除了工艺中对可燃性烃类气体的压缩，消除了安全隐患；（3）采用市场上常见的压缩机和膨胀机供冷，避开了低温BOG压缩问题，大大缩减投资规模，易于仪器维护修理；（4）BOG处理能力越大，收益越大，可固定式和移动式，回收期越短；该项目回收期1.8年。小型BOG的处理方法LNG饱和状态下温度与压力关系图LNG（CH4）液体饱和状态饱和温度饱和压力-127℃0.86Mpa-134℃0.6Mpa-138℃0.5Mpa-152℃0.2Mpa-162℃0.1Mpa（应用的基本理论:相平衡、热平衡、物料平衡）BOG压缩机（带四通阀）+低温高压储罐BOG处理模式——彻底解决BOG的创新方案一、将常压（低压）储罐BOG经BOG压缩机压送到低温高压储罐中，压力增加，温度也随之升高。二、罐内压力进一步增加，罐内LNG饱和温度随之升高，这样罐内LNG实际上已处于过冷状态，因此具有一定量的冷能。三、较高温度的BOG将被降温，直至液化。四、气，液相将得到新的平衡，储罐的总压将会升高。五、开启阀门，通过压差将高压LNG罐的LNG送往槽车或高压汽化器。小型BOG的处理方法——调压计量城区管网液化天然气（LNG）槽车卸车气化器LNG中压储罐气化器压缩机液化天然气（LNG）槽车装车LNG高压罐四通阀灌瓶、LCNG彻底解决BOG的创新方案——BOG压缩机（带四通阀）+低温高压储罐BOG处理模式谢谢大家！