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文档简介

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,5,LNG接收站典型工艺流程,6,BOG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BOG,BOG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/h,BOG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/h,BOG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/h,BOG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/h,BOG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/h,BOG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。,高压压缩机直接回收系统,A,B,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。,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-1270.86Mpa-1340.6Mpa-1380.5Mpa-1520.2Mpa-1620.1Mpa,(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BOG,BOG处理方法水上LNG加注站,36,LNG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,LNG,BOG,NG,LNG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:18000m2,LNG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,LNG,BOG,NG,LNG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:气槽(资源气)卸车时经常为0.5-0.6MPa(温度约-135)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。,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,小型BOG的处理方法,改进LNG槽车卸车运营时BOG处理工艺图,小型BOG的处理方法,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-1270.86Mpa-1340.6Mpa-1380.5Mpa-1520.2Mpa-1620.1Mpa,(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

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