低溫儲罐與低溫槽車內(nèi)的LNG的有一定的日蒸發(fā)率,這部分蒸發(fā)氣體(溫度較低)簡稱BOG 閃蒸汽(BoilOff Gas),使儲罐氣相空間的壓力升高。為保證儲罐的安全及裝卸車的需要,在設(shè)計中設(shè)置了儲罐安全減壓閥(可根據(jù)儲罐儲存期間壓力自動排除BOG),產(chǎn)生的BOG氣體通過放空閥至EAG加熱器加熱后放空,或通過BOG加熱器進(jìn)入BOG儲罐儲存利用。
一、BOG形成的來源
BOG形成后會逐漸增加儲罐內(nèi)的氣體壓力,當(dāng)其氣體壓力積累到一定時(安全閥設(shè)定值)會沖開儲罐安全閥,把多余壓力的天然氣排放到大氣中,以求緩解儲罐內(nèi)部壓力,避免爆炸險情。
LNG加注站BOG的形成大多來自于三個方面:一是LNG儲罐本身與環(huán)境漏熱形成BOG,二是LNG槽車卸車和LNG車輛加注時低溫泵運行時部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能產(chǎn)生的BOG,三是加氣站通過回收車載LNG氣瓶內(nèi)的BOG。
二、BOG自然放散的經(jīng)濟(jì)損失與危害
大量BOG天然氣的放散不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失(60立方米儲罐可日回收200余標(biāo)方,按每標(biāo)方4元成本核算,一年損失近30萬元),還形成了二氧化碳(CO2)溫室效應(yīng)20倍以上的環(huán)保危害;另一方面是,當(dāng)BOG在沖開安全閥排放時,形成巨大噪音,造成較嚴(yán)重的噪聲污染。
三、BOG產(chǎn)生后的處理方式及經(jīng)濟(jì)比較
1.BOG處理方式
因LNG儲氣設(shè)備漏熱及各種操作引起B(yǎng)OG的產(chǎn)生。為了安全生產(chǎn)BOG量達(dá)到一定量后必須采取措施將其處理。從能量利用和安全的角度分析,主要有以下幾種處理方式:
(1)將BOG 氣體沿回氣管路返回LNG 儲罐進(jìn)行液化,既可達(dá)到預(yù)冷潛液泵泵池的目的,又可回收小部分BOG氣體和對儲罐進(jìn)行壓力調(diào)節(jié),(LNG設(shè)備默認(rèn)操作流程,沒有實際意義,最終導(dǎo)致超壓放空,經(jīng)濟(jì)性與(5)基本相同)。
(2)將生成的BOG氣體通過再液化裝置液化成LNG 輸出。
(3)將生成的BOG氣體直接氣化后經(jīng)調(diào)壓計量輸入城市管網(wǎng)。
(4)將生成的BOG氣體通過壓縮充入CNG儲氣瓶組(只有L-CNG加氣站可用)。
(5)通過站內(nèi)放空管道放空掉。
2.BOG 回收方式
1)再液化工藝
再液化工藝是指將需要液化的BOG作制冷劑,采用單級壓縮,單級膨脹加節(jié)流的制冷方法,使BOG 達(dá)到液化的目的。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)計的控制值時,BOG 再液化裝置自動啟動,把系統(tǒng)內(nèi)多余的BOG 液化一部分,使系統(tǒng)內(nèi)的溫度和壓力下降,當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到要求值時,再液化裝置自動停機(jī)。儲罐中的BOG 經(jīng)過換熱器回收冷量后進(jìn)入壓縮機(jī),高壓高溫的天然氣先經(jīng)過空冷器冷卻,然后再換熱器中進(jìn)一步被冷卻而液化,之后節(jié)流到低壓后進(jìn)行氣液分離,分離氣體返回?fù)Q熱器復(fù)熱到常溫后回到壓縮機(jī),分離出的液體一部分由LNG 加氣站的LNG低溫泵抽回LNG 儲罐,另外一部分則進(jìn)入換熱器提供冷量后回到壓縮機(jī)形成循環(huán)。
2) 直接氣化調(diào)壓后外輸工藝
直接氣化后外輸工藝是指LNG 儲罐的BOG 氣體通過EAG 加熱器氣化后經(jīng)穩(wěn)壓到城市燃?xì)夤芫W(wǎng)輸氣壓力后,再經(jīng)計量進(jìn)入城市燃?xì)夤芫W(wǎng)。經(jīng)過EAG 加熱器后增加調(diào)壓計量橇,對放空的氣體進(jìn)行調(diào)壓、計量后輸送至城市管網(wǎng)。
3)L-CNG加氣站將BOG壓縮成CNG銷售
采用單級壓縮,使BOG 達(dá)到轉(zhuǎn)換成CNG的目的。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)計的控制值時,BOG 壓縮裝置自動啟動,把系統(tǒng)內(nèi)多余的BOG壓縮成CNG并將其輸送至CNG系統(tǒng)儲存、銷售,當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到要求值時,BOG壓縮裝置自動停機(jī)。
3. BOG 回收經(jīng)濟(jì)效果分析
本文中再液化設(shè)備采用國產(chǎn)小型橇裝BOG 再液化裝置進(jìn)行分析,小型橇裝BOG 再液化裝置含壓縮機(jī)、空冷器、換熱器及氣液分離器及配套管線等,前期投資約65 萬元;直接氣化后外輸工藝設(shè)備采用國內(nèi)常規(guī)規(guī)格進(jìn)行分析,直接氣化外輸工藝設(shè)備主要包括BOG 加熱器1 臺,流量計1 臺,調(diào)壓器1 臺,配套閥門及管線若干,前期投資約10 萬元;L-CNG加氣站BOG轉(zhuǎn)換CNG裝置國內(nèi)目前未完全成熟(尤其是小型壓縮機(jī)),但已有部分廠家已提出撬裝設(shè)備,前期投資約15萬元。
下面以某LNG 汽車加氣站為例,按每年73噸(日均200立方米)BOG 氣體進(jìn)行計算,詳細(xì)經(jīng)濟(jì)效果分析見下表:
注:其他費用均忽略不計,年節(jié)約損失是相對于放空損失而言,20年折舊計算。
由上表可以看出,再液化工藝和供城市燃?xì)獾哪赇N售利潤均為負(fù)值,是因為BOG氣體回收主要考慮減少損失。由于再液化工藝前期投資和耗電費用高,其他維護(hù)運營費用也比較高,雖然年銷售收入可達(dá)10.95 萬元,但綜合考慮各項費用后,按20年使用年限計算,則相對于放空而言每年可節(jié)約損失12.73 萬元。直接氣化后外輸工藝前期投資和運營費用小,無需電消耗,但因其城市燃?xì)夤芫W(wǎng)輸氣價格比LNG 進(jìn)氣價格低,相對于放空而言其主要損失為銷售差價損失,按20年使用年限計算,考慮前期投資和運行費用后,每年可相對節(jié)約投資25.29萬元。BOG轉(zhuǎn)換CNG方案最為可行,不但沒有虧損反而創(chuàng)造8.47萬元凈利潤(相對)顯而易見,LNG加注站建設(shè)時首選考慮LNG/L-CNG合建站,其次LNG加氣站選址時盡量能帶起周邊居民用氣(未氣化鄉(xiāng)鎮(zhèn)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)點對點項目等)項目,最后才是BOG再液化工藝來減少LNG放散損失。
4. 結(jié)論
通過對汽車加氣站BOG氣體來源、回收工藝及經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析、比較,得出以下結(jié)論:
1. 再液化工藝能耗和前期投資都很高,且設(shè)備占地面積大,但分離后的液體進(jìn)入LNG儲罐,減少放散氣量,環(huán)境影響小,且對城網(wǎng)建設(shè)沒有要求。適用于環(huán)境要求極高,但附近沒有城市燃?xì)夤芫W(wǎng)和燃?xì)庑枨蟮腖NG 站場。
2. 直接氣化調(diào)壓后外輸工藝前期投資小,后期運行能耗低,設(shè)備占地面積較小,對環(huán)境的影響較小,適用于站外有城市配套燃?xì)夤芫W(wǎng),且燃?xì)夤芫W(wǎng)運行壓力為中壓的LNG站場。一般城網(wǎng)燃?xì)馐蹆r低于LNG 進(jìn)氣價格,但相對于BOG氣體放空來說經(jīng)濟(jì)效果還是比較可觀,每年可節(jié)約約25萬元左右,是值得推薦的一種BOG回收工藝。
3. BOG轉(zhuǎn)換CNG工藝前期投資較小,但設(shè)備占地面積大,壓縮后的BOG并入CNG系統(tǒng),減少放散氣量,增加部分收入,環(huán)境影響小,且對城網(wǎng)建設(shè)沒有要求。適用于環(huán)境要求極高,但附近沒有城市燃?xì)夤芫W(wǎng)和燃?xì)庑枨蟮腖NG/L-CNG 站場。
4. BOG氣體直接放空無前期投資和能耗,但放空的損耗大,環(huán)境污染影響大,但對于站場面積小,環(huán)境影響范圍小且周轉(zhuǎn)率高的站場可采取此種方式。
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