LNG運營中BOG處理面面觀

廣東油氣商會

高級顧問中國海洋石油南海東部公司

原總工程師饒孝柱目錄前言BOG產生的影響因素接收站BOG處理方法小型BOG處理方法前言2014年我國進口LNG量達到1959.07萬噸（約合268.5億立方米），國產天然氣1329億立方米（約合1000萬噸），已建成LNG接收站11座，在建10座，建成LNG汽車加氣站超過2500座。

但是我們在欣賞和享受這一清潔、節(jié)能、便宜的能源時，更多的想到的是每使用一噸LNG可以減排3.5噸二氧化碳，節(jié)省燃料費用XXX萬元。

然而很少有人公開提起LNG是一把雙刃劍，若排到大氣中其溫室效應是二氧化碳的21倍。公開的統(tǒng)計和報表都沒有BOG排放這一項，當然政府的法規(guī)中也沒有限定排放量，可以說很“任性”。BOG產生的影響因素BOG燃燒現場5LNG接收站典型工藝流程6BOG產生的影響因素LNG儲罐漏熱：儲罐與外界環(huán)境直接接觸，熱量透過罐外表進入儲罐內產生BOG；LNG儲罐內低壓輸送泵（潛液泵）工作時產生的熱量將直接傳遞給LNG，導致部分LNG氣化；保持設備管線始終處于低溫狀態(tài)的LNG保冷循環(huán)，因漏熱產生的BOG；LNG外輸時的體積置換BOG產生的影響因素卸料前，LNG儲罐的降壓過程中，產生大量BOG；船上低壓輸送泵運轉產生的熱量；船上儲罐漏熱導致LNG氣化；LNG在卸料管線中與管線之間的摩擦及渦流轉化的熱量；卸船時隨著LNG流入岸上儲罐，船上及岸上儲罐的體積置換；全速卸料時為了維持船上正壓，需往船上回補大量BOGBOG產生的影響因素工程上對儲罐漏熱根據儲罐設計與運行經驗采用蒸發(fā)率公式計算：以3個16萬m3LNG儲罐，A取0.05w%：m1=4.7t/hBOG產生的影響因素根據管道漏熱量與BOG蒸發(fā)潛熱計算：以LNG管道標準保冷漏熱系數取25W/m2，接收站LNG管道折合面積約9200m2:m2=1.6t/hBOG產生的影響因素船上卸料泵軸功除LNG獲得位能外產生的熱能；罐內低壓泵無用功部分產生的熱能以及儲罐LNG回流；8臺卸料泵、揚程140m，效率65%，產生BOG21.2t/h；零外輸僅25t/h的保冷循環(huán)產生BOG1.1t/h；6臺低壓泵滿負荷外輸產生BOG3.3t/h。BOG產生的影響因素與儲罐漏熱類似，據運行經驗采用蒸發(fā)率公式計算：以21.6萬m3LNG船，A2取0.15w%：m4=6.3t/hBOG產生的影響因素LNG卸料及外輸時船艙、儲罐內LNG體積的變化對BOG產量的影響：最大外輸1080t/h時：m5=-4.4t/hBOG產生的影響因素LNG從船艙到儲罐，從一個相平衡達到另一個相平衡船艙壓力9-13kPaG，儲罐壓力10-25kPaG船艙壓力10kPaG、儲罐壓力15kPaG：BOG產量14.1t/hBOG產生的影響因素不同工況下BOG量卸船時BOG量可達非卸船時的3倍。LNG外輸量LNG外輸量高峰與

低谷相差幾倍多。BOG生成設計值接收站BOG處理方法BOG的產生：接船及接收站設備和工藝管線受到外界熱輻射等多種原因，極少部分的LNG在接收站內會逐步蒸發(fā)變?yōu)锽OG（蒸發(fā)氣）安全隱患：這部分BOG不進行妥善處理，會出現嚴重的如爆炸、著火等安全事故直接火炬燃燒：簡單直接但不僅會對環(huán)境造成影響，而且會導致巨大的經濟浪費，是不得已而為之的處理方式。BOG處理方法再冷凝法：可以將BOG回收處理，是目前國際和國內接收站通行的辦法，但該工藝的實施有嚴格的前提條件。需要同時進入再冷凝器LNG量是BOG的7.6倍。當外數量較小時，沒有足夠量LNG去冷凝處理BOG。接收站BOG處理方法接收站BOG處理方法

——傳統(tǒng)大中型LNG接收站，再冷凝結法在再冷凝器的頂部段中，設置有一個填充層，在這個填充層中，BOG與過冷卻的LNG發(fā)生接觸。過冷卻的LNG來自LNG罐內泵的排放和再循環(huán)管線（P-0201A/B/C/D,P-0202A/B/C/D,P-0203A/B/C/D）。下半段被用作高壓泵（P-0401A/B/C/D/E）的一個緩沖罐。從罐內泵泵出的LNG被輸送到再冷凝器處，少部分流量被用于對BOG進行再冷凝，大部分流量則流向了BOG再冷凝器的旁通管。BOG再冷凝器具有兩個主要的功能接收站BOG處理方法

——再冷凝結法工藝流程接收站BOG處理方法

——再冷凝結法工藝流程簡圖接收站BOG處理方法

——再冷凝器接收站BOG處理方法

——再冷凝器浙江LNG人在接收站詳細設計階段，創(chuàng)新性的引入了第三種BOG處理工藝路線——高壓壓縮機直接回收系統(tǒng)在非卸船產生的BOG，通過低壓壓縮機串接高壓壓縮機，將BOG壓力提升至管網要求后直接進入管網外輸。在卸船期間產生的BOG，將再冷凝工藝和高壓外輸工藝路線同時開啟，通過靈活的調度和下游管網的配合，有效的在短時間內解決問題。增加這套系統(tǒng)使得浙江LNG接收站的工藝外輸比起其他接收站具備更大的靈活性，也避免了大量的BOG白白燃燒掉，這種方式目前已在其他新建接收站得到推廣及運用。AB高壓壓縮機直接回收系統(tǒng)AB接收站BOG處理方法BOG高壓直接回收系統(tǒng)成套包能力約為9t/hr主要原理：來自低壓縮機的BOG從0.7MPa通過兩級壓縮，升壓至7MPa然后輸送至天然氣首站。以設計工況為例：一級入口溫度/壓力分別為：30℃/0.7MPag；二級入口溫度/壓力分別為：48℃/2.4MPag；二級出口溫度/壓力分別為：10℃/7.15MPag。低壓壓縮機高壓壓縮機0.7MPa7MPa氣體外輸壓縮機主機一臺主電機一臺空溫器及空冷器四臺水站一套油站一套各式手動閥門高壓壓縮機成套包接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)工藝圖接收站BOG處理方法

——高壓直接回收工藝簡圖接收站BOG處理方法

——高壓直接回收系統(tǒng)實物圖接收站BOG處理方法

——再液化工藝流程圖接收站BOG處理方法

——再液化裝置撬內流程圖接收站BOG處理方法

——再液化裝置撬內流程圖接收站BOG處理方法

LNG飽和狀態(tài)下溫度與壓力關系圖LNG（CH4）液體飽和狀態(tài)

飽和溫度

飽和壓力-127℃0.86Mpa-134℃0.6Mpa-138℃0.5Mpa-152℃0.2Mpa-162℃0.1Mpa（應用的基本理論:相平衡、熱平衡、物料平衡）接收站BOG處理方法

LNG接收站高壓儲罐回收BOG模式工藝流程小型BOG處理方法小型BOG的處理方法

——LNG衛(wèi)星站和小型加注站直接注入低壓管網法LNG衛(wèi)星站和小型加注站BOG處理是一個難以解決的課題，其主要原因：氣槽（資源氣）卸車時經常為0.5-0.6MPa（溫度約-135℃）衛(wèi)星站、加注站不具備適宜的接卸設備；接卸操作不規(guī)范接卸過程中時有放空和卸不凈的現象發(fā)生（一般損失200-300kg/車次）運營過程中當儲罐壓力≥0.65MPa時將直接向大氣排放BOGBOG處理方法

水上LNG加注站36LNG槽車LNG儲罐LNG加氣機LNG燃料船BOG調壓設施BOG儲罐LNG加氣臂增壓氣化器增壓氣化器躉船上自用BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG躉船上設施LNG槽車岸上工藝設施斜坡道及纜車小型BOG處理方法

——水上加氣站流程示意圖岸上設施LNG回車場區(qū)生產輔助區(qū)岸上輔助區(qū)架空斜坡道及纜車水上設施LNG躉船岸上占地面積：~12000m2小型BOG處理方法

——水上加氣站總平面布置圖水上區(qū)域岸上區(qū)域LNG管道LNG工藝裝置區(qū)生產輔助區(qū)LNG站區(qū)架空斜坡道加氣機、加氣臂LNG加氣躉船岸上占地面積：~18000m2LNG儲罐區(qū)小型BOG處理方法

——岸上LNG加氣站總平面圖LNG槽車LNG儲罐LNG加氣機LNG燃料船BOG調壓BOG儲罐LNG加氣臂卸車增壓氣化器儲罐增壓氣化器站內自用BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG加氣躉船設施岸上設施斜坡道上LNG管道小型BOG處理方法

——岸上加氣站流程示意圖小型BOG的處理方法

——LNG加注站直接注入低壓管網法LNG加注站BOG處理是一個難以解決的課題，其主要原因：氣槽（資源氣）卸車時經常為0.5-0.6MPa（溫度約-135℃）加注站不具備適宜的接卸設備，接卸操作不規(guī)范

接卸過程中時有放空和卸不凈的現象發(fā)生（一般損失200-300kg/車次）運營過程中當儲罐壓力≥0.65MPa時將直接向大氣排放BOG小型BOG的處理方法

——典型LNG槽車卸車工藝若儲罐壓力高于槽車打開氣相管閥使壓力平衡；用自增壓氣化器卸車，以減少低溫泵使用頻率；適時利用上進液方式，以減少儲罐壓力升高；當槽車液位低至低溫泵設計吸入高度，應停止從槽車進液，改用儲罐LNG，經自增壓氣化器，送到槽車直至將槽車液全部排空；這時槽車壓力大約為0.6-0.65Mpa,約有余氣300-350立方米，（約200kg-300kg天然氣）供氣方多數要求放空，這不僅造成浪費，更重要的是對環(huán)保產生惡劣的影響。⑴小型BOG的處理方法小型BOG的處理方法小型BOG的處理方法典型LNG液化天然氣槽車卸車及運營時BOG處理工藝圖調壓計量城區(qū)管網卸車后剩余壓力：約0.6MPa余氣壓力：0.3-0.35MPaBOG（液化天然氣的蒸發(fā)氣體）液化天然氣（LNG）槽車氣化器卸車臺LNG儲罐LNG鋼瓶加熱器

小型BOG的處理方法改進LNG槽車卸車運營時BOG處理工藝圖液化天然氣（LNG）槽車調壓計量卸車后剩余壓力：約0.6MPa城區(qū)管網余氣壓力：0.17MPaBOG（液化天然氣的蒸發(fā)氣體）氣化器卸車臺LNG儲罐LNG鋼瓶加熱器壓縮機此前未有的余氣回收工藝創(chuàng)新小型BOG的處理方法常溫壓縮機！！BOG氣體的回收新工藝流程圖小型BOG的處理方法中試實驗現已完成平面布局設計、主圖設備的采購。

小型BOG的處理方法特點和優(yōu)勢！（1）可實現BOG100%回收；可間歇式作業(yè)，不受BOG產出量和時間的限制，不受氣源穩(wěn)定性和下游客戶需求的影響，用戶供氣和冷凝同時進行，回收量可以根據需求進行調節(jié)；（2）使用氮氣作為載冷介質，避免了BOG回收工藝對國外BOG壓縮機設備及技術的依賴，同時免除了工藝中對可燃性烴類氣體的壓縮，消除了安全隱患；（3）采用市場上常見的壓縮機和膨脹機供冷，避開了低溫BOG壓縮問題，大大縮減投資規(guī)模，易于儀器維護修理；（4）BOG處理能力越大，收益越大，可固定式和移動式，回收期越短；該項目回收期<1.8年。小型BOG的處理方法LNG飽和狀態(tài)下溫度與壓力關系圖LNG（CH4）液體飽和狀態(tài)

飽和溫度

飽和壓力-127℃0.86Mpa-134℃0.6Mpa-138℃0.5Mpa-152℃0.2Mpa-162℃0.1Mpa（應用的基本理論:相平衡、熱平衡、物料平衡）BOG壓縮機（帶四通閥）+低溫高壓儲罐BOG處理模式

——徹底解決BOG的創(chuàng)新方案一、將常壓（低壓）儲罐BOG經BOG壓縮機壓送到低溫高壓儲罐中，壓力增加，溫度也隨之升高。二、罐內壓力進一步增加，罐內LNG飽和溫度隨之升高，這樣罐內LNG實際上已處于過冷狀態(tài)，因此具有一

定量的冷