1引言
中国LNG产业从液化、运输、接收站气化到终 端利用，已经形成了比较完整的产业链，并且发展 速度和成熟度日臻完善，为我国天然气的下游利用 奠定了良好的发展基础。目前，中国已建、在建的 沿海LNG接收站已经达到14座，全部建成后总接 受能力将超过5000万吨/年,还有若干项目在开展 前期工作⑴。液化厂、卫星站、车船加注也迅猛发 展，截止2013年5月，全国建成并投运的液化厂超 过50座，总液化能力2300万立方米/天。LNG在 -162乞及常压储存特性、特殊的运输条件以及在 卸船、加注时LNG储罐压力变化、储罐及管线漏热 等,会产生大量的蒸发气，即BOG。为了保护运输 船、储罐及管线的正常运营及安全,必须考虑对大 量BOG的处理，维持压力的动态平衡以使压力处 于安全控制范围内。因此，以营运安全和节约能耗 为目的，研究BOG在不同条件下处理工艺，提高 BOG的回收率,减少天然气的浪费。
2方法设计
对于某4 x 160000m3接收站而言，日常蒸发 率按0. 05%计算，每天LNG蒸发量约320立方 米，产生BOG约192000m3,约144吨/天;在卸料 工况下，温度交换、压力变化，产生BOG量将会是 常规工况下的几倍甚至十几倍。以合理的工艺处 理BOG,不仅能降低对设备和人员的潜在伤害, 同时也能节能降耗、降低成本。
为了研究不同条件下对BOG的处理工艺，以 某接收站和卫星站为例，从BOG的量上考虑工艺 的选择。以福建某接收站（4 x 160000m3储罐）及 山东某地卫星站（10座100m3储罐）。类比依据: 不同的罐型有着不同的蒸发率，不同的处理方式会 对BOG的后续加工产生影响。应针对不同的罐 型、不同的LNG处理规模，选择合适的处理工艺。
3 BOG的常规处理方式
对于产生的BOG一般有四种处理方式，一是 再冷凝;二是直接压缩;三是燃烧或放空;四是返 回LNG运输船。
(1) 再冷凝处理工艺。BOG经过气液分离罐 后，进入BOG压缩机，增压后的BOG进入再冷凝 器与升压到相同压力的外输LNG混合,BOG被过 冷的LNG所携带的冷量冷凝后与旁路的LNG混 合进入高压泵，再经过汽化器气化后输送至高压 管网⑵。接收站再冷凝工艺流程图如图1。
(2) 直接压缩工艺。BOG经压缩机压缩后， 直接输出到管网。
(3) 火炬燃烧或放空。当罐内和舱内压力达 到一定值时，为将压力降到安全可控范围内，往往 采取放空或火炬燃烧方式。放空或火炬燃烧将会 是对天然气的极大浪费，因此，此种方式为紧急情 况下的安全处理措施。
表1 LNG接收站BOG不同处理方式的能耗分析
Tab. 1 The analysis of energy consumption of different treatment of BOG in LNG terminal
况 | 工况1 再冷凝 | 工况1 直接压缩 | 工况2 再冷凝 | 工况2 直接压缩 | 工况3 再冷凝 | 工况3 直接压缩 |
BOG 气量/(kg/h) | 7089 | 4990 | 7089 | 7089 | 7171 | 7171 |
外输管网压力/MPa | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | 7.5 |
压缩机出口压力/MPa | 0.75 | 7.65 | 0.75 | 7.65 | 0.75 | 7.65 |
罐内泵功率/kW | 157 | 157 | 157 | 157 | 157 | 157 |
高压泵功率/kW | 1586.5 | 1552.3 | 1586.5 | 1552.3 | 1586.9 | 1552.3 |
压缩机功率/kW | 771 | 1194.9 | 771 | 1781.5 | 775 | 1799.4 |
泵和压缩机总功率/kW | 2514.5 | 2904.2 | 2514.5 | 3490.8 | 2518.9 | 3508.7 |
节约能耗/(kWkg-'.h'1) | 0.134 | 0.137 | 0.138 | |||
表2压缩机出口压力与设备功耗关系
Tab. 2 The relations between compressor outlet pressure and equipment power
出口压力 /MPa | 压缩机 功耗/kW | 罐内泵 功耗/kW | 高压泵 功耗/kW | 设备总 功耗/kW |
0.35 | 343 | 39.8 | 1754.7 | 2137.5 |
0.45 | 431.4 | 56.7 | 1732.6 | 2220.7 |
0.55 | 506.1 | 73.7 | 1710.1 | 2289.9 |
0.65 | 571.2 | 90.6 | 1687.3 | 2349.1 |
0.75 | 629.2 | 107.5 | 1664.3 | 2401 |
0.85 | 681.5 | 124.5 | 1641.1 | 2447.1 |
0.95 | 729.4 | 141.4 | 1617.8 | 2488.6 |
(4) BOG通过返回臂输送至LNG船,用来平 衡压力，填补船上LNG储罐卸料产生的真空,该 法方便、快捷，但只适于LNG船卸料时使用⑷。
4 BOG处理工艺能耗分析
(l) LNG接收站BOG再冷凝和直接压缩能 耗分析
表3某卫星站BOG不同处理方式的能耗分析
Tab. 3 The analysis of energy consumption of different treatment of BOG in satellite station
编号 | 压力/MPa | 功率/kW | ||
进口 | 出口 | 压缩机 | 高压泵 | |
1 | 1 | 2 | 3.51 | 0.16 |
2 | 2 | 3 | 1.92 | 0.16 |
3 | 3 | 4 | 1.21 | 0.16 |
4 | 4 | 5 | 0.92 | 0.16 |
5 | 1 | 3 | 5.92 | 0.32 |
6 | 1 | 4 | 7.96 | 0.48 |
7 | 1 | 5 | 9.65 | 0.64 |
8 | 1 | 6 | 11.12 | 0.80 |
表格中，通过固定某一参数来实现不同工况下的节 能对比。
利用LNG接收站BOG处理系统实际运行的 设备参数及运行中的工艺数据记录，对再冷凝及 直接压缩工艺进行对比,结合数据模拟结果对不 同条件下产生的BOG进行分析，以期以最优方式 达到节能降耗、提高效率、降低成本的目的。
⑵卫星站BOG再冷凝和直接压缩能耗分析 以山东某地卫星站(10座100m3储罐)为例 进行分析，具体见表3。
5对比分析
(1) 在LNG接收站中，BOG产生的量越大 时，使用再冷凝工艺比直接压缩能耗低。但是，对 BOG的再冷凝需要额外的冷量来补充。
(2) 通过对表1和表3工艺数据分析，再冷 凝工况下能耗高低与BOG量、进出口压力、外输 压力相关。进口压力不同、进出口压力相同的情 况下，压缩机能耗随着进口压力的增大明显减小。
(3) 在进口压力相同情况下，随着出口压力 的增大，压缩机能耗明显比高压泵能耗增长幅度 大。即在外输管网压力较高的情况下，选择再冷 凝工艺能耗更低。
(4) 通过表2压缩机出口压力与设备功耗关 系可知，罐内泵功耗随着出口压力的增大而升高， 设备总功耗与出口压力呈正相关,但罐内泵和高 压泵的功耗变化幅度不大,说明了总功耗的增加 是由压缩机功耗的增加而引起。
6 结论与建议：
通过以上分析知道，在实际操作和工艺处理时，应当注意以下事项：
(1) 在BOG完全冷凝的条件下，应当通过降 低BOG的外输压力来减小压缩机的功耗,降低成 本。
(2) 大型LNG接收站，外输管网压力较高时, 采用再冷凝工艺要优于直接压缩工艺,再冷凝能 耗更低。
(3) 小型卫星站、加注站应当采用直接压缩 工艺能耗更低,再冷凝工艺投资较大,节能效果反 而不明显。这主要是因为小型卫星站和和加注站 由于覆盖面积小,外输管网压力较小,BOG蒸发 量有限。
(4) 降低BOG的产生量。监控储罐、工艺管 线、码头管线温度;现场巡检管道、设备保温情况、 有无冒汗、异常结霜、保温层是否变形损坏等，防 止管道局部或整体漏热使管道温度升高,使接收 站系统BOG量增加⑸。