LNG接收站BOG产生因素及预防措施

王金孝 ，王修康

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 710065；

2.中海福建天然气有限责任公司，福建 莆田 351158）

0 前言

随着天然气的使用越来越广泛，LNG（液化天然气）接收站的数量也日益增加。典型的LNG接收站一般包括接收、储存、处理BOG和外输天然气等一系列功能[1]，工作流程简图如图1所示。

图1 LNG接收站工作流程简图

在LNG场站的建设中，安全是考虑的第一要素。BOG（蒸发气）的大量产生会引起相关设备的超压问题，严重影响LNG场站的正常工作，若完全回收处理BOG气体，需要BOG压缩机等一系列设备，而从国外进口BOG压缩机，价格昂贵，会带来成本增加问题[2]。除此之外，BOG引起的温室效应也在受到人们的关注[3]。因此合理降低LNG站BOG产生量也成为了研究的问题之一。

文章从LNG接收站的实际工况入手，在前人研究的基础之上，对LNG场站影响BOG产生的因素进行简要分析，并对一些可降低BOG产生量的预防措施进行概述分析。

1 BOG产生因素

1.1 热量入侵

LNG储存在常压-160℃左右的环境中。在内外巨大的温差之下，液化天然气受热后会导致BOG的产生。热量侵入主要包括三部分[4]：一为热量对储罐的入侵，随着外界温度的升高，储罐罐壁和地面温度随之升高，储罐内LNG受热加速蒸发，BOG产生量增大；二为热量对输送管路的入侵，LNG在输送过程中经过管路时，若管路的保温效果不佳，也会吸热蒸发生成BOG；三为输送系统内设备的自身产热，在输送过程中加热LNG，LNG受热蒸发，从而产生BOG。

1.2 储罐压力

由于LNG的国际贸易运输方式多为LNG船，因此LNG接收站常建在沿海地区，沿海地区台风多发。当台风来临时，台风中心的压力会远远低于周围大气压力，而储罐压力采用表压来控制，罐内压力只能随着外界环境压力的降低而降低，储罐内LNG会大量蒸发，BOG产生量显著增加；另外，若罐内压力过高，储罐也会向外界排出BOG来降低罐内压力，从而引起新的BOG气体产生。

1.3 初始充满率

通过实验发现：储罐压力处于0.35MPa-0.6MPa时，LNG储罐存在一个BOG日蒸发量与日蒸发率较低的点，即临界初始充满率，如果LNG储罐初始充满率小于临界初始充满率，初始充满率越小，BOG的日蒸发量与日蒸发率越大；如果LNG储罐初始充满率大于临界初始充满率，在某一个初始充满率的条件下，LNG储罐内BOG的日蒸发量与日蒸发率会随着时间先增大后减小，同时随着LNG储罐初始充满率的增加，BOG的平均日蒸发率越小。

1.4 LNG组分

在LNG储存过程中，其组分含量的差异对BOG的产生有着不同影响[6]：无论贫、富液，其BOG产生量均随着氮气含量的增加而增加；当LNG中含氮量相同时，贫液的BOG产生量高于富液；不含氮气时，两者BOG产生几乎相近。

1.5 储罐进出料

LNG船将LNG输送至LNG接收站的储罐中，接收站储罐分为两种进料方式，包括罐顶进料与罐底进料。由于天然气的来源不统一，所以LNG组分含量也会不同，所带来的就是LNG密度的变化。若LNG船上的LNG密度大于LNG储罐中的密度，则要采用罐顶进料的方式；若LNG船上的LNG密度小于LNG储罐中的密度，则要采用罐底进料的方式，以上两种方式均可使储罐中LNG均匀混合。如果进料方式选择不当，整个罐内会出现分层现象，一段时间过后，罐内会出现翻滚现象，此时，会迅速产生大量的BOG，不止引起能源浪费，还会严重威胁LNG场站的安全。除此之外，在出料时，会引起LNG储罐内液面的迅速下降，导致出现了较多的气体空间，此时LNG会迅速蒸发为BOG，充斥整个气体空间。

2 预防措施

为了解决以上问题，从源头降低BOG的产生量，学者们根据BOG产生因素提出了以下6种防护措施，以期可保证安全、节约资源，降低成本：

1） 加强储罐的绝热性能。例如LNG罐体可采用绝热性能较好的材料制成；罐体外可填充传热系数低的材料来进行保温；可采用LNG自身冷能对LNG储罐进行保冷作业。

2）减小LNG储罐表面积与体积比，减少阳光照射受热面积。

3）增加输送管路的绝热性能，采用绝热性能较好的材料并进行相应的保温工作。

4）提高输送系统内输送设备工作效率，使设备自身产热降低，从而较少对LNG的热量入侵，较少BOG产生量。

5） 根据LNG储罐可承受压力的调节范围，对罐内压力实时调控。

6）控制LNG储罐的初始充满率，保证初始充满率高于临界初始充满率。

3 结语

通过上文的分析，我们可以认识到5个BOG产生因素中，除了LNG组分、储罐进出料这两种客观因素之外，剩余三种因素（热量入侵、储罐压力、初始充满率）均可以人为改变，可采用以上6种预防措施来降低LNG场站BOG的产生量，从而提高经济效益，具有一定的实用价值。