LNG调峰站BOG直输城市中压管网工艺研究

wwwshaascomcnTransmissionHTransmissionHLNG调峰站调峰站BOG直输城市中压管网工艺研究直输城市中压管网工艺研究广州燃气集团有限公司胡立军摘要：通过对蒸发气(BOG)产生原因的分析，给出了站内各工艺区BOG蒸发量的计算方式，并结合BOG常用的处理工艺，对BOG直接压缩输入城市中压管网的可行工况进行了探讨。采用适当的方式处理好BOG，不仅能保障LNG站运营的安全，也能实现能源的充分利用。关键词：LNG调峰站BOG蒸发量直输城市中压管网LNG调峰站与常规LNG接收站类似，在运营过程中会产生蒸发气(BOG)，不断产生的BOG会导致各工艺系统管道压力升高，如不采取适当方式来处理BOG，将会影响LNG调峰站的运营安全。目前，国内LNG接收站经历了十几年的发展,BOG处理工艺技术日趋成熟。在安全平稳地处理BOG的基础上，研究探讨如何利用BOG的处理工艺方案，尤其是直输进入城市中压管网的工艺，具有十分重要的意义。1BOG的产生的产生LNG调峰站一般分为五大工艺区，包括卸船系统、LNG储存系统、BOG处理系统、LNG/NG外输系统和火炬系统，其中BOG处理系统的目的是为了经济而有效地回收LNG调峰站产生的BOG。BOG的产生主要是由于外界能量的输入而造成，如泵运转、外界热量的传入、大气压的变化、环境的影响及LNG送入储罐时造成罐内BOG体积变化等。2BOG蒸发量的计算蒸发量的计算受LNG调峰站五大工艺区中多种工况的影响，BOG蒸发量的计算也较为复杂。2.1基本参数LNG调峰站BOG蒸发量的计算中需要的基本参数，如表1所示。表1BOG基本参数变量含义变量含义NT储罐数量次卸料速率VT储罐容积YLNG气化潜热Pt储罐气相压力PLNG密度Tt储罐气相温度ct储罐内罐比热容P0标准状态压力Pt储罐内罐密度T0标准状态温度VUT卸船过程内罐管壁冷却体积MvBOG摩尔质量S储罐内罐截面积VcLNG船容量W工艺管道吸热强度PcLNG船上气相压力t卸料时间TcLNG船上气相温度dp/dt气压变化速率2.2自然蒸发量自然蒸发量主要是受太阳辐射、大气吸热等热量的流入，使LNG储罐和LNG船持续漏热而产生的蒸发量。国内全容式LNG储罐一般执行国际标准，标准为日蒸发量不超过0.05%。LNG调峰站自然蒸发量Mi的计算公式为：M1=0.05%NTpVT/24(1)式中：M---自然蒸发量，kg/h；N---储罐数量，个；p—LNG密度，kg/m3；Vt—储罐容积，m3。在正常操作或非操作工况下，外界环境温度高于LNG调峰站各低温管线内温度，因此调峰站内低压泵、高压泵和开架式气化器等系统内低温管线，以及冷循环保冷的液相低温管线都不同程度上上海煤气上海煤气2019年第3期〈〈2121輸配iTirLansmissioniTirLansmission存在漏热现象。LNG调峰站自然蒸发量M2的计算公式为：M2=3.6n(D+2+S)LW/y(2)式中：L——管道长度，mD----管径，mm；8---保冷层厚度，mm；W——工艺管道吸热强度，W/m2Y——LNG气化潜热，kJ/kg2.3卸船置换蒸发量理论上LNG卸船时，液态的LNG进入LNG储罐会同时置换出储罐上部的BOG，两者的体积应该相同。但实际上进入LNG储罐的液态LNG会将储罐上部的部分BOG液化，这种现象与再冷凝器原理类似。此时蒸发量M3的计算公式为：M3~QcMvT0pT/(22.4rTp0)(3)式中：Qc——卸料速率，m3/h；Mv——蒸发气摩尔质量，g/mol；T0——标准状态温度，K；Pt---储罐气相压力，kPa；Tt——储罐气相温度，K；P0-------标准状态压力，kPa2.4卸料及气相返回蒸发量对于LNG船上的LNG，在卸装时由于和储罐内LNG温度不同会出现瞬间的闪蒸现象，如图1所示。可选取船上LNG、储罐进料管道出口和储罐LNG液面的A、B、C三点进行计算。对A和B点，由热力学第一定律的稳定流动能量方程得：hB=hA—m°g(ZB—Za)/103+$—Wp(4)式中:hAhB—船上A点的LNG焓，kJ/kg储罐进料管道出口B点的LNG焓,kJ/kg；m0—LNG质量，kg；q卸料过程的吸热量，kJ/kg；Wp—船上的泵对单位质量LNG所做的功kJ/kg；zb—Za-----A、B两点LNG液面高差，m。据此，LNG进入储罐闪蒸产生的BOG量M5的计算公式为：M5=(hC—hB)QCPY(5)式中：he——储罐内C点的LNG焓，kJ/kghB——储罐进料管道出口B点的LNG焓，kJ/kg冷凝罐体产生BOG蒸发量M6的计算公式为：M6~ctP)(6)式中：cT------储罐内罐比热容，kJ/kgpt---储罐内罐密度，kg/m3；VUT——卸船过程内罐管壁冷却体