目前我國天然氣事業(yè)進(jìn)入了大發(fā)展的時(shí)期,隨著天然氣需求量的增加,液化天然氣(LNG)氣化站不僅為城市(特別是無管道天然氣或?qū)NG作為過渡氣源的城市)發(fā)展天然氣提供一種新的模式,而且可以在管道天然氣到來時(shí)作為一種有效的調(diào)峰手段。因此,在資源充足的前提下,發(fā)展LNG供氣是促進(jìn)城市燃?xì)饣挠行緩街弧?/span>
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。
1國內(nèi)LNG氣化站中BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置情況
劉新領(lǐng)在文獻(xiàn)[1~3]中討論了某燃?xì)夤镜腖NG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BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置做了說明:對于調(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T贐OG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。
2 BOG儲(chǔ)罐的設(shè)置方式、作用及必要性
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)。
稍具規(guī)模的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況能接受LNG氣化站BOG的排放,在氣化站內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)氣設(shè)施沒有必要。