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LNG加氣站BOG放散原因分析及降低措施

文檔作者：高華偉聶廷哲解東來文檔來源：深圳中燃哈工大燃?xì)饧夹g(shù)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月18日
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第36卷第9期
2016年9月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT
V0I．36 No．9
Sep．2016
· 燃?xì)馄?#183;船舶·加氣站·
LNG加氣站BOG放散原因分析及降低措施
高華偉， 聶廷哲， 解東來
(深圳中燃哈工大燃?xì)饧夹g(shù)研究院有限公司，廣東深圳518033)
摘要： 針對(duì)未連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的LNG加氣站，調(diào)研BOG放散量與儲(chǔ)罐充裝間隔期的關(guān)
系，發(fā)現(xiàn)對(duì)于未做特殊保冷的普通LNG加氣站，當(dāng)儲(chǔ)罐充裝間隔期在4 d及以內(nèi)時(shí)，基本不發(fā)生
BOG放散。當(dāng)儲(chǔ)罐充裝間隔期超過4 d時(shí)，BOG放散量隨著充裝間隔期的增加而增大。結(jié)合實(shí)際
運(yùn)行中的LNG儲(chǔ)罐壓力的變化，分析BOG放散量與LNG充裝間隔期的關(guān)系。針對(duì)日銷氣量少、充
裝間隔期長(zhǎng)的LNG加氣站，提出對(duì)LNG加氣站進(jìn)行分卸以控制充裝間隔期在4 d及以內(nèi)，建立判
斷分卸是否經(jīng)濟(jì)的數(shù)學(xué)模型。
關(guān)鍵詞： LNG加氣站； BOG放散； 充裝間隔期； 分卸
中圖分類號(hào)：U473．8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1000—4416(2016)09—0B16—04
作者簡(jiǎn)介：高華偉，男，工程師，碩士，從事燃?xì)夤こ淘O(shè)
計(jì)研究工作。
1 概述
盡管LNG加氣站設(shè)備和管道有良好的絕熱措
施，但是由于LNG是低溫液體，在儲(chǔ)存和操作的過
程中，由于自然的熱量傳遞和系統(tǒng)冷卻需要，都不可
避免地會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的BOG。BOG是非常潔凈
的燃料，排放到空氣中會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)，而且BOG是可
燃?xì)怏w，排放到空氣中具有潛在的危險(xiǎn)。因此，我們
必須采取措施以減少BOG的放散。這不僅符合節(jié)
收稿日期：2016—01—28； 修回日期：2016—06—20
能減排的方針政策，也有利于提高裝置的經(jīng)濟(jì)性和
安全性 卜 。
LNG加氣站中BOG產(chǎn)生的原因有：儲(chǔ)罐的自然
蒸發(fā)，槽車卸車時(shí)的空間置換，LNG泵池和管道與
環(huán)境進(jìn)行的熱量交換，加氣過程中的容積置換 。
通常，連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的LNG加氣站，其BOG通
過壓縮機(jī)加壓到管網(wǎng)所需壓力后可輸入城市燃?xì)夤?
網(wǎng)；未連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的L—CNG加氣站，可將
BOG回收到高壓儲(chǔ)氣井(或儲(chǔ)氣瓶組)內(nèi)，作為CNG
補(bǔ)充氣源。以上兩種情況不產(chǎn)生BOG的放散。未
連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的LNG加氣站，當(dāng)廠站儲(chǔ)罐內(nèi)壓
力達(dá)到安全放散壓力時(shí)，通過站內(nèi)管道放空掉，會(huì)產(chǎn)
生BOG的放散浪費(fèi)，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文研
究對(duì)象是未連接城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的LNG加氣站。
為了減少LNG加氣站的BOG放散量，本文從
儲(chǔ)罐充裝間隔期對(duì)BOG放散量的影響、罐內(nèi)壓力變
化對(duì)BOG放散量的影響以及運(yùn)行中的儲(chǔ)罐壓力變
化等方面，分析BOG放散的主要原因，提出降低
BOG放散量的方案。
2 儲(chǔ)罐充裝間隔期對(duì)BOG放散量的影響
儲(chǔ)罐充裝間隔期越長(zhǎng)，LNG通過儲(chǔ)罐、LNG泵
· B l6 ·
高華偉，等：LNG加氣站BOG放散原因分析及降低措施 第36卷第9期
池等設(shè)備及工藝管道與外部發(fā)生的熱交換就越多，
產(chǎn)生的BOG量越大。當(dāng)BOG造成儲(chǔ)罐的壓力達(dá)到
安全閥設(shè)定壓力時(shí)，安全閥開啟，將BOG超壓部分
通過放散管向外放散。圖1為某公司LNG加氣站
(未做特殊保冷措施)BOG放散量與儲(chǔ)罐充裝間隔
期的關(guān)系。從圖1可以看出，對(duì)于未做特殊保冷措
施的普通LNG加氣站，當(dāng)儲(chǔ)罐充裝間隔期在4 d及
以內(nèi)時(shí)，廠站基本不產(chǎn)生BOG放散；當(dāng)儲(chǔ)罐充裝間
隔期超過4 d時(shí)，BOG放散量隨著儲(chǔ)罐充裝間隔期
的增加而增大。
l2O
— lOO
80
60
箍
校40
0
20
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儲(chǔ)罐充裝間隔期，d
圖1 LNG加氣站BOG放散量與儲(chǔ)罐充裝間隔期的關(guān)系
3 LNG飽和壓力與BOG放散量
LNG壓力越大，對(duì)應(yīng)的飽和溫度越高。當(dāng)儲(chǔ)罐
內(nèi)壓力達(dá)到1．2 MPa時(shí)，LNG的飽和溫度為一118
℃ 。
調(diào)研發(fā)現(xiàn)大部分LNG加氣站設(shè)定的儲(chǔ)罐安全
放散壓力為1。2 MPa，但實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)儲(chǔ)罐
壓力接近1．2 MPa放散BOG時(shí)，罐內(nèi)LNG的溫度
并沒有達(dá)到一118 o(二，而是在一130 左右，此時(shí)的
飽和壓力應(yīng)該在0．7 MPa左右。這表明儲(chǔ)罐內(nèi)的
LNG氣相和液相并不是飽和的，儲(chǔ)罐上部氣相過
熱。如果在儲(chǔ)罐壓力接近安全放散壓力時(shí)，從儲(chǔ)罐
上部注入過冷LNG，儲(chǔ)罐內(nèi)的氣相會(huì)被迅速液化，
可以有效避免BOG的放散。因此，對(duì)于連續(xù)使用的
LNG加氣站，BOG的產(chǎn)生是不可避免的，但由于儲(chǔ)
罐可以承受一定的壓力，BOG的放散可以通過周期
性充裝LNG來避免。
4 運(yùn)行中的LNG儲(chǔ)罐壓力變化
中南某地LNG加氣站日加氣設(shè)計(jì)能力為2×
10 m ／d，儲(chǔ)罐容積為60 m 。圖2為該站2015年
10月1—11日儲(chǔ)罐罐內(nèi)壓力變化。從圖2可以看
出，儲(chǔ)罐在剛充裝完LNG后壓力最低，之后罐內(nèi)壓
力隨著加氣時(shí)間的延長(zhǎng)不斷升高，在壓力達(dá)到0．7
MPa以上后，該站由于及時(shí)充裝LNG使罐內(nèi)壓力降
至0．35～0．40 MPa，避免了廠站BOG的放散損失。
圖2中的A點(diǎn)、 點(diǎn)和c點(diǎn)均表示充裝結(jié)束點(diǎn)。根
據(jù)調(diào)研情況，如果加氣站充裝間隔期控制在4 d及
以內(nèi)，可以基本避免BOG的放散。
礎(chǔ)
皇
R
磐
逛
g
皿
0
時(shí)間
圖2 中南某地LNG加氣站10月1—11日儲(chǔ)罐罐內(nèi)
壓力變化
5 降低BOG放散量分卸方案及經(jīng)濟(jì)性分析
為避免BOG大量放散，對(duì)于日均銷氣量較小的
廠站，首要措施是加大市場(chǎng)開發(fā)力度，增加日銷氣
量，從而使儲(chǔ)罐充裝間隔期控制在4 d及以內(nèi)。
若日銷氣量難以迅速提高，縮短儲(chǔ)罐充裝間隔
期意味著減少儲(chǔ)罐的每次充裝量，可以考慮LNG槽
車在相鄰廠站間依據(jù)用氣情況分卸LNG。對(duì)LNG
槽車進(jìn)行分卸，需要統(tǒng)籌考慮LNG加氣站日銷氣
量、運(yùn)輸成本及節(jié)省的BOG費(fèi)用等以確定經(jīng)濟(jì)合理
性。下面以兩座LNG加氣站為例，分兩種情況予以
考慮。
① A站無BOG放散，B站有BOG放散
假設(shè)有A、B兩個(gè)LNG加氣站：A站無BOG放
散，日銷氣量為q ；B站有BOG放散，BOG年放散
量為 ，日銷氣量為q 。
不分卸單獨(dú)充裝(以下簡(jiǎn)稱不分卸)時(shí)：A站
LNG到站價(jià)為P ，B站LNG到站價(jià)為P 。
分卸聯(lián)合充裝(以下簡(jiǎn)稱分卸)時(shí)：如果選擇同
一LNG槽車對(duì)2個(gè)站分卸，槽車整車的LNG到站
價(jià)為P ?？紤]到A站本無BOG放散，不應(yīng)承擔(dān)分
卸所產(chǎn)生的運(yùn)輸成本增加，A站LNG到站價(jià)仍為
P 。B站分卸后無BOG放散損失，需承擔(dān)所有的由
于分卸產(chǎn)生的額外運(yùn)輸成本。
a．不分卸時(shí)
· B 17 ·
第36卷第9期 煤氣與熱力
A站儲(chǔ)罐充裝間隔期計(jì)算公式為：
t A：—旦— (L 1)
gmA
式中 — —A站儲(chǔ)罐充裝間隔期，d
m——槽車儲(chǔ)氣量，t
qmA— —A站日銷氣量，t／d
B站儲(chǔ)罐充裝間隔期計(jì)算公式為：
t R：—旦— (2)
q B
式中f ——B站儲(chǔ)罐充裝間隔期，d
q B——B站日銷氣量，t／d
A站LNG年成本計(jì)算公式為：
kA1=365PAq A (3)
式中 —— 單獨(dú)充裝時(shí)A站LNG年成本，元／a
P ——A站LNG到站價(jià)， t
B站LNG年成本計(jì)算公式為：
kB1=365PBq B+PBmBoG
．
B (4)
式中 ——單獨(dú)充裝時(shí)B站LNG年成本，元／a
P — —B站LNG到站價(jià)， t
m BoG
．B——B站BOG年放散量，t／a
b．分卸時(shí)
兩個(gè)LNG加氣站儲(chǔ)罐聯(lián)合充裝問隔期計(jì)算公
式為：
t =：— — ()5)
g A+q B
式中to——兩個(gè)LNG加氣站儲(chǔ)罐聯(lián)合充裝間隔
期，d
A站LNG年成本計(jì)算公式為：
A2=365PAq A (6)
式中 此——聯(lián)合充裝時(shí)A站LNG年成本， a
B站LNG年成本計(jì)算公式為：
kB2=365[Pc(g A+q B)一PAq A] (7)
式中 。 — — 聯(lián)合充裝時(shí)B站LNG年成本， a
P ——聯(lián)合充裝時(shí)LNG槽車整車的LNG到
站價(jià)， t
C．不分卸與分卸的LNG年總成本之差
不分卸與分卸的LNG年總成本之差計(jì)算公式
為：
：kA1+kBl一 A2一kB2= B1一kB2 (8)
式中 —— 不分卸與分卸的LNG年總成本之差，
元／a
如果 >0，則分卸方案經(jīng)濟(jì)；如果k<0，則分卸
方案不經(jīng)濟(jì)。
② A、B兩個(gè)LNG加氣站均有BOG放散
假設(shè)A、B兩個(gè)LNG加氣站均有BOG放散，分
卸后均無BOG放散損失。分卸增加的運(yùn)輸成本由
A站和B站共同承擔(dān)。
a．不分卸時(shí)
A站LNG年成本計(jì)算公式為：
A1=365PAq A+PA，nBoG
．
A (9)
式中m。。。． — —A站BOG年放散量，t／a
B站LNG年成本計(jì)算公式為：
B1=365PBq柵 +PBmBoc
． B (10)
式中mBoc． ——B站BOG年放散量，t／a
b．分卸時(shí)
分卸方案針對(duì)同一公司兩個(gè)站的總體經(jīng)濟(jì)性，
為便于分析，LNG采用了同一個(gè)價(jià)格。
A站LNG年成本計(jì)算公式為：
kA2=365Pcq A (11)
B站LNG年成本計(jì)算公式為：
B2=365Pcq B (12)
c．不分卸與分卸的LNG年總成本之差
不分卸與分卸的LNG年總成本之差計(jì)算公式
為：
k=kA1+kB1一kA2～ B2 (13)
如果 >0，則分卸方案經(jīng)濟(jì)；如果 <0，則分卸
方案不經(jīng)濟(jì)。
6 結(jié)論
① LNG加氣站BOG大量放散的主要原因是
日銷氣量少，儲(chǔ)罐充裝間隔期較長(zhǎng)，罐內(nèi)壓力達(dá)到安
全放散壓力前沒有及時(shí)充裝LNG將儲(chǔ)罐壓力降下
來。
② 對(duì)于未做特殊保冷措施的普通LNG加氣
站，調(diào)研數(shù)據(jù)表明儲(chǔ)罐充裝問隔期控制在4 d及以
內(nèi)，可以降低BOG的大量放散。
③ 對(duì)LNG加氣站進(jìn)行分卸，將儲(chǔ)罐充裝間隔
期控制在4 d及以內(nèi)，可以避免BOG的放散。建立
了判斷分卸是否經(jīng)濟(jì)的數(shù)學(xué)模型，可用于評(píng)價(jià)分卸
的經(jīng)濟(jì)性。
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散量的措施[J]．煤氣與熱力，2014，34(11)：B16一
B19．
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馮伯媛，馮雪源，曲平，等．LNG與CNG汽車加氣合建
站中BOG的回收[J]．煤氣與熱力，2013，33(11)：A13
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方法與處理工藝[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012，31(12)：931—
933
Cause Analysis of BOG Emission in LNG
Filling Station and Reduction M easures
GAO Huawei，NIE Tingzhe，XIE Donglai
Abstract： Aimed at the LNG filling station that
is not connected to urban gas pipe network，the rela—
tionship between the BOG emission and filling interval
of tank is investigated．It is found that for conventional
LNG filling stations without special cold insulation，
there iS 130 BOG emission when the filling interval of
tank iS within 4 days．W hen the filling interval of tank
iS longer than 4 days．BOG emission increases with the
filling interva1．The relationship between the BOG e．
mission and LNG filling interval iS analyzed based on
variation of LNG tank pressure in the actual operation．
For the LNG stations with less sales and long filling in．
terval，it is proposed that the split unloading is per—
formed to control the filling interval within 4 days．A
mathematical model is built to iustify the economic effi．
ciency of split unloading operation．
Key words： LNG filling station；BOG emission；
filling interval；split unloading
· 信息·
法國電力貿(mào)易公司將從日本進(jìn)15／液化天然氣
法國電力貿(mào)易公司(以下簡(jiǎn)稱法電貿(mào)易公司)
是法國能源巨頭—— 法國電力公司(EDF)的全資
子公司。法電貿(mào)易公司與日本Jera公司于2016年
5月26日宣布，雙方已簽署液化天然氣購銷協(xié)議。
該協(xié)議約定從2018年6月起約兩年半的時(shí)間
內(nèi)，日方將向法電貿(mào)易公司銷售150 X 10 t LNG并
負(fù)責(zé)運(yùn)輸至法電貿(mào)易公司位于歐洲的LNG接收站，
但并未約定具體的接收站，只確定法國北部的敦刻
爾克(Dunkirk)將成為首個(gè)接收站，預(yù)計(jì)于2018年
7月初接收第一艘LNG船。
Jera公司是日本中部電力公司與東京電力公
司的合資企業(yè)。Jera公司稱，所銷售的LNG價(jià)格將
與歐洲天然氣市場(chǎng)價(jià)格聯(lián)動(dòng)，而銷售量則由該公司
自主調(diào)整。這可以確保Jera公司具備平衡LNG需
求波動(dòng)所需要的靈活性，同時(shí)擴(kuò)大將來進(jìn)行LNG貿(mào)
易的機(jī)會(huì)。Jera公司也將繼續(xù)尋求此類LNG靈活
購銷合作，以降低亞洲市場(chǎng)的LNG價(jià)格。
． -·
!
j
隨著需求的收縮，Jera公司LNG運(yùn)輸船的簽約
購買量過剩，這提供了一個(gè)處置過剩供給能力的渠
道。
法電貿(mào)易公司CEO John Rittenhouse說：“我們
與Jera合作，在新加坡成功運(yùn)營(yíng)著一項(xiàng)煤炭購銷與
貿(mào)易業(yè)務(wù)，而這次協(xié)議將擴(kuò)大雙邊合作。LNG是法
國電力集團(tuán)重要的燃料，這也是我們與Jera公司合
作項(xiàng)目的自然延伸。”
Jera公司已簽約，自2016年7月起每年購買
4 000×10 t IJNG和2 000×10 t煤炭。按照2016
年2月制定的計(jì)劃，其LNG的年購買量將在2040
年前降至(3 000—4 000)×10 t，而煤炭的年購入
量將上升至3 000×10 t左右。
(摘編自歐洲天然氣網(wǎng)站
http：／／www．naturalgaseurope．com／edf—trading—
to—buy—lng—from—japanese—jv—jera一29815)
· B 19 ·
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