大窑湾加气站的节能优化管理

岳大伟（昆仑能源（辽宁）有限公司）

昆仑能源(大连)有限公司大窑湾加气站是全国最大的LNG 标准站，设计规模年销售量可达到10 000 t。建站初期，LNG 周转量未达到饱和状态，由于受储罐保冷性能及卸车操作、系统大小循环、车载气瓶回气等因素影响，致使储罐升温导致LNG 储罐超压。当高压高温LNG 加注时，会瞬间造成在车载气瓶中气化，车载气瓶未加满就会跳枪；产生的大量BOG 对外排放，造成能源浪费；储罐中的压力过高，同时可产生泵前后压差低，泵前压力高等系统报错，不能启动加气机加气。因此，为了减少浪费、提高管理水平，通过管理手段控制BOG的产生量和对BOG 回收利用非常重要。

1 BOG 产生原因

1.1 储罐保冷能力不强

低温LNG 储罐受外界热量的入侵是产生BOG的主要因素之一，低温储罐采用的绝热方式主要有真空粉沫绝热、高真空多层绝热、堆积绝热等。受保冷工艺设计与施工质量的影响，外界热量传入LNG 储罐内部较多，则会促使储罐内LNG 温度过高，继而造成蒸发量的增加。

1.2 加液车次间隔时间长

LNG 加气站一般采用大、小循环预冷工艺。在进入加气模式后进行大循环管线预冷，在每次加注前进行小循环预冷，即在每次加注前充液管线与回液管线内都充满LNG 液体，从LNG 储罐到加气机提液管和从LNG 储罐到加气机回液管总长约100 m，若加满一辆车后较长时间才来第二辆车，加液管线与回流管线内残液全部气化后，从下进液回到储罐，一天数十次，成为LNG 储罐升温和升压的主要原因。

1.3 车载气瓶回气

液化天然气车辆通常使用车载气瓶作为燃料箱，它是一个小型的LNG 低温储罐，车载气瓶由内胆、外壳、支撑组构与刚性组件组成，一般采用真空多层缠绕工艺，为使供给发动机使用的LNG 为高饱和液体，在气瓶上设置了增压管路[1]。在车辆实际使用过程中，受车载气瓶保冷性能与使用不当等因素影响，车载气瓶经常发生超压现象，当车载气瓶压力高于1.0 MPa 时，需要对车载气瓶进行回气，使其压力降至0.8 MPa 以下方可进行充装。车载气瓶中的BOG 通过气瓶放空管路、低温回气口、回气枪、回气软管，经加气机回流管路从LNG 储罐下部进液口进入储罐，每次进入储罐的BOG 都会在回气过程中从外部吸热，若每天有10 只车载气瓶需要回气，就会有一部分热量被传入储罐中。

1.4 卸车时进液管线过长

LNG 加气站常用的卸车方式有压差卸车、泵卸车、压差与泵联合卸车，其中最经常使用加气站内的低温潜液泵为LNG 槽车向储罐卸车。以大窑湾LNG 加气站为例，LNG 经槽车液相管、卸车软管、低温泵池、泵卸车液相管、从上进液进入储罐。管线长度约50 m，槽车中的低温LNG 卸至储罐中时受吸收热量影响，升温会在10 ℃以上。

卸车结束后，为减少软管放空造成LNG 浪费，通常装卸车管路的阀门切换到下进液，让卸车管线中LNG 气化后从下进液回到储罐再冷凝，造成LNG明显升温、升压。

2 对策措施

对于LNG 加气站BOG 产生的问题，要提前采取抑制措施，在产生后进行处理等多方面入手。

2.1 检测储罐保冷能力

针对LNG 储罐保冷能力因素造成的BOG 产生量过大，应及时与生产厂家或专业的检测机构沟通，对储罐的保冷能力进行分析，必要时测试储罐的真空度，以使LNG 储罐的保冷性能达到最佳状态或可接受状态。

2.2 加气机回流对策

提液管与回流管气化回罐作为LNG 储罐升温的主要原因，如果控制得当将对控制BOG 产生量起到很大作用。最佳方案是将加液车辆集中在某一时间段内，让加气机连续工作，这样回流总量明显减少。但加气站需要随时为客户服务，基本上不能实现集中加气。另一种方法是将回流方式由下进液更改为上进液，这样会减慢储罐升温，但会造成升压过快，如果压力不能及时排出利用，也会带来排放损失的问题，同时造成泵故障报警[2]。这种原因造成的升温升压控制有一定难度。

2.3 减少车载气瓶回气

车载气瓶回气到LNG 储罐造成的升温，可采取向外直排，不回收到储罐内，此方法的弊端会造成一定量的气体损失，客户损失BOG，而加气站也不能回收,造成能源浪费；同时以甲烷为主要成份的天然气也是温室效应气体，温室效应是二氧化碳的72 倍，直接向大气中排放对环境产生污染[3]。加气应根据车载气瓶压力与LNG 储罐的压力分析来选择回气或直排；同时对车辆驾驶进行培训，合理使用车载气瓶增压阀，使车载气瓶的压力控制在一个合理的范围，做到不超压、不回气。

2.4 优化卸车方式

1）上进液泵卸车。将槽车低温液体通过上进液注入储罐，可直接起到降温，降压作用，效果明显。

2）下进液泵卸车。将槽车低温液体通过下进液注入储罐，可起到LNG 降温作用，减少进液管线长度，有助于减少外界热量传入储罐，但低温液在储罐底部，不能对上部BOG 的产生造成过多影响，降压较慢。同时出港LNG 与储罐内LNG 温差过大，从而密度过大，密度差造成分层，分层后有翻滚隐患，需再次进行储罐到泵到上进液循环,以消除风险。

3）上下同时进液泵卸车。此方法优于单独进行上进液或下进液充注，但减少外界传入热量有限，也有分层翻滚隐患。

4）采用压差卸车。利用增压器给槽车增压，通过槽车与储罐压力差将槽车中的LNG 卸至LNG储罐，可减少约5 m 管线，同时不经过低温泵池也减少一定的热量传入，有助于降低蒸发率，但储罐压力一般都很高，经常达到0.7 MPa 以上，需要槽车增压至0.9 MPa。

5）卸车管线内残液改为由上进液管路回储罐，达到储罐内升压但液体不升温，如升压过程中产生的BOG 能有其它方法处理，可用此方法。

3 实施情况

减少或消除储罐升温与升压，应从管理与技术两方面入手，首先要减少外界热量的传入，其次将已产生BOG 进行回收利用，使整个加气站处于一个较为合理的运转状态。

3.1 优化技术

1）卸车后，卸车管线中残液由上进液管路回储罐，虽然从上进液回储罐会造成储罐压力直接升高，但不会造成储罐内的LNG 直接升温，升高的压力可通过管理方式进行调节[4]。

2）当LNG 储罐压力不高情况下，对车载气瓶回气，如储罐压力较高时，打开加气机回流口的直排阀门，车载气瓶的超压气体直接排放，减少对储罐的影响。

3.2 优化管理

1）调整了卸车时间。选择在储罐压力较高的时进行卸车，给储罐降温、降压；选择在大量加液操作前卸车，使卸车后加液时段罐内LNG 保持比较好的温度和压力。

2）利用LNG槽车进行调节。LNG储罐内的BOG通过有一定液量的槽车下进液进入槽车，用低温液将BOG 冷凝，提高槽车内LNG 饱和度，槽车可将高饱和液卸车至其他周转较快的加气站销售，此方法还可节省接收LNG 的加气调饱和的时间。

3）优化了卸车方式。使用储罐压力进行槽车对槽车间的压差卸车，既缩短利用外置增压器卸车的增压时间，也可以减少外置增压器从外界吸热带来的液体升温，降压后的储罐更适合于LNG 车辆加注。

4）采取进港置换措施。在进港前将加气站储罐产生的BOG 通槽车下进液冷凝，LNG 槽车在接收站装液时置换成低温液体，高温液由接收站回收处置。

4 结语

通过采取以上措施，该站的BOG日损耗量从0.56 t 降到了0.14 t，年节约气量153.3 t，创造经济效益95.04 万元。同时通过在该站采取技术控制、管理调节等手段，也取得了巨大的社会效益，进一步提高了加气站的科学管理水平，树立了昆仑能源在地区的良好形象。

[1]陈叔平,任永平,殷劲松,等.橇装式LNG 汽车加气站的应用[J].煤气与热力,2010,10(30):11-14.

[2]王焕留.中小型LNG 储罐施工技术[J].中国石油和化工标准与质量,2013(2):108.

[3]徐烈.低温绝热与贮运技术[M].北京:机械工业出版社,1999.

[4]高中稳,王万磊,冀峰,等.液化天然气储罐的选用[J].石油化工设备,2008,8(37):80-81.