LNG接收站BOG處理工藝的研究

李賀

摘 ?要：以唐山LNG接收站為例，描述了站內BOG處理的基本工藝流程，并對各項工藝進行了分析和對比，得出不同工藝各自的優(yōu)勢與不足，對各工藝適宜的工況做出了闡述。

關鍵詞：BOG處理;LNG接收站

前言：

BOG指LNG吸收外界熱量后蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體，主要為甲烷。儲罐、管線與環(huán)境換熱，設備運行內熱等都會導致BOG的產(chǎn)生。以唐山LNG接收站為例，站內建設有5臺BOG壓縮機，1臺增壓壓縮機，1臺再冷凝器用于處理BOG。站內BOG產(chǎn)生速度約為20t/h，需要處理的BOG量達480t/天，達到每小時約7萬元的經(jīng)濟當量（天然氣價格以2.5元/Nm3計）。考慮到巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，完善的BOG處理系統(tǒng)是十分必要的。

一、LNG接收站常見的BOG處理方式

接收站BOG的處理工藝包括直接壓縮工藝、再冷凝工藝、排放至火炬和排放至大氣。前兩種通過站內設備的處理，實現(xiàn)了BOG的回收利用，是一般外輸工況下最普遍的處理方法;后兩種是零外輸或緊急工況下的處理方案。

（一）、直接壓縮工藝

直接壓縮工藝是接收站內BOG的主要處理工藝之一。首先BOG進入壓縮機進行初次壓縮，壓縮后的氣體通過增壓機再次加壓，達到外輸?shù)膲毫藴屎笈c外輸管線中的NG匯合輸送至下游站點，從而達到處理BOG的目的。

（二）、再冷凝工藝

再冷凝工藝是站內另一重要的BOG處理工藝。將加壓后的BOG與過冷的LNG混合液化，通過高壓泵加壓，再通過氣化器氣化外輸。主要涉及BOG壓縮機、再冷凝器以及下游氣化外輸設備。

BOG經(jīng)壓縮機加壓后在再冷凝器內與低壓輸出總管引流到再冷凝器的LNG混合，將BOG液化為LNG。再冷凝器內設有低溫不銹鋼的超級拉西環(huán)填料，用以使BOG與LNG充分混合。進入再冷凝器LNG的質量流量會根據(jù)BOG的流量不斷變化，通過保證二者之比，使再冷凝器的液位在填料層處保持穩(wěn)定。

（三）、排放至火炬

將BOG通過火炬總管排放至火炬點燃。火炬上設有長明燈，以保證火炬有即排即用的能力。排放火炬處理BOG是接收站BOG處理工藝的補充，主要在零外輸?shù)忍厥夤r以及儲罐壓力過高時BOG處理，以防壓力過高損壞設備。由于燃燒BOG的經(jīng)濟成本過高，并且有悖于綠色低碳的發(fā)展觀念，一般情況下僅作特殊工況的處理方案。

（四）、排放至大氣

排放至大氣屬于緊急情況下的BOG處理方案。接收站設有高點排放設施，當儲罐壓力超過設定值時，儲罐頂部的PSV閥起跳，將過多BOG氣體排放至安全處大氣中。排放至大氣是用于保護儲罐等設備的工藝設計。

二、BOG處理工藝的分析

（一）工藝流程

正常工況下直接壓縮工藝和再冷凝工藝是接收站BOG處理的主要方式。直接壓縮工藝和再冷凝工藝在流程上區(qū)別主要在經(jīng)BOG壓縮機處理后BOG的去向。直接壓縮工藝原理比較簡單，對BOG經(jīng)兩次加壓后直接外輸;再冷凝工藝需對初次加壓的BOG進行液化，通過高壓泵加壓，再通過氣化器氣化后外輸。

（二）設備和穩(wěn)定性

相比再冷凝工藝，直接壓縮工藝的核心設備增壓機需要將BOG壓縮到較高的壓力，設備功耗比較高，并且機體振動較大，對出口管線的穩(wěn)定性提出了一定的要求;另外，設備運行時會產(chǎn)生較多的熱量，需要各種冷卻系統(tǒng)降溫，設備結構復雜。相比之下，再冷凝工藝的核心設備再冷凝器則較為節(jié)能，并且易于維護。除此之外，再冷凝器位于高壓泵組的上游，其本質為壓力容器，可在高壓泵的入口起到緩沖罐的作用，從而使高壓泵的運行更加穩(wěn)定。

（三）工藝處理能力

單獨使用直接壓縮工藝和再冷凝工藝中的一種就能滿足接收站BOG最大處理量的要求。再冷凝器的最大處理能力優(yōu)于增壓機。但再冷凝器下游建有多臺高壓泵，高壓泵管線保冷產(chǎn)生的BOG還需進行再處理，這導致了處理能力的浪費。

（四）外輸量的限制

考慮到再冷凝工藝需要用LNG冷凝BOG，為了充分冷凝，二者需要達到一定流量比。即投用再冷凝器對最小外輸量有要求;而直接壓縮工藝則能夠達到低外輸量情況的需求。

（五）冷能利用的影響

通常為了更好的利用LNG的冷能，在LNG接收站旁會建有空氣分離、冷凍倉庫、深冷粉碎等依附LNG的配套廠區(qū)。例如唐山LNG接收站旁的空氣分離廠，需要利用LNG的低溫分離液化的空氣。

在再冷凝器中冷凝BOG后輸出的LNG溫度已有所升高，使得輸出到空分廠的LNG對空分效率產(chǎn)生影響，這是用再冷凝工藝處理BOG的限制條件。直接壓縮工藝則不受冷能利用的影響。

三、BOG處理工藝的選擇

接收站外輸量較高時，一方面足以保證再冷凝器處理BOG的LNG用量，另一方面，此時運行了較多的高壓泵，再冷凝器作為高壓泵入口緩沖罐，可以保證高壓泵的平穩(wěn)運行;另外，此期間LNG流量較大，冷凝BOG對輸送到冷能利用工廠的LNG溫度影響較小，此時使用再冷凝工藝處理BOG比較合適。

外輸量較低時，由于再冷凝器的流量限制，且投用再冷凝器對冷能利用的影響很大，因此冷能利用投用時或處于小外輸量時采用直接壓縮工藝。

前兩種方案是接收站日常氣化外輸?shù)恼９r下的處理工藝，當接收站處于零外輸工況時，只能盡量使儲罐維持在較高的壓力，并將無法利用的BOG排向火炬燃燒處理，以維護設備和管線的安全;當儲罐壓力超過罐頂安全閥設定值時，PSV會起跳，直接將BOG排向大氣，以強行降壓保護儲罐，這些是非正常工況下的BOG處理工藝。

四、總結

LNG接收站BOG處理主要包括直接壓縮工藝、再冷凝工藝、排放至火炬和排放至大氣。直接壓縮工藝原理簡單，可在外輸量低時使用，對冷能利用沒有影響，但功耗較高，存在一定的維護成本;再冷凝工藝節(jié)能，有較高的處理效率，且再冷凝器可以起到緩沖罐作用，但該工藝有最小外輸量的限制，再冷凝器出口的LNG溫度升高也會影響到冷能利用的效率;另外兩種方案作為BOG處理系統(tǒng)的補充，解決緊急工況BOG的問題。四種處理工藝優(yōu)勢互補，組成了完善的BOG處理系統(tǒng)，是接收站安全平穩(wěn)運行的保障。

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