LNG液化厂储罐BOG冷能利用及冷却系统优化设计方案研究

牛海亚 穆云飞 幸涛

摘要：液化天然气（LNG）储罐在长期应用过程中，其应用情况会受到外界热量因素影响会生产低温蒸发气（BOG），而从大量分析情况，随着外部周围温度升高，生产的BOG量会越多，BOS冷能在复温会发生较为严重浪费现象，尤其是在温度较高夏季，浪费的能量较为严重。下面，在对LNG储罐内BOG形成原因与处理方法进行介绍基础上，对BOG冷能利用及冷却系统优化进行分析，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助。

关键词：LNG液化厂储罐;冷却系统;BOG冷能;系统优化

LNG与传统燃料相比，其具有效率高、清洁、运输方便等多项优点，但是，从实际情况来看，在存储LNG期间，LNG存储罐顶部内部由于周围温度较高，会不断产生蒸汽，这一部分冷能经常会被浪费掉，这造成了严重能源浪费现象。由此可见，应当加强对LNG液化厂储罐BOG冷能利用及冷却系统优化设计的研究，提高整个系统的合理性，从而实现对冷能的回收利用。

1 LNG储罐内BOG形成原因与处理方法

1.1产生BOG的原因

BOG是低温液体系统中因为低温液体受热而出现的自然蒸发气体。通过对不同类型的LNG储罐工艺进行分析能过够发现，LNG储罐在长期应用过程中，产生BOG的原因主要有以下几点：

（1）LNG储罐在存储期间，储罐内部与外部温度不同，会发生热量交换[1]。

（2）管道受热，温度将升高。

（3）LNG储罐内潜液泵在运行过程中会产生热量，这将会导致周围温度升高。

（4）LNG在外輸时，会发生容器置换，这一情况也是无法避免的。

（5）环境大气压力随着时间推移会发生改变。

1.2 处理BOG的具体方法

通过对LNG储罐BOG处理情况进行分析可以发现，具体处理过程中可以采取以下两种方法：

（1）BOG再液化

该项工艺指的时，将BOG送入到BOG压缩机，利用BOG压缩机进行加压处理后，在冷却器内与用于制冷的制冷剂进行置换，从而形成冷凝LNG[2]。该处理工艺适合应用在LNG储罐在应用期间会产生大量BOG，不仅要对产生的BOS进行回收，而且LNG外输出量又较少的情况，现阶段，LNG储罐主要采取该处理方法。

（2）直接压缩BOG。

该项工艺就是采压缩机将BOG加压，将其外输，在处理时要计量加臭，从而供下游用户使用。这种处理工艺在具体应用期间，会消耗大量压缩功，因此，直接压缩工艺主要适合应用在外输管网压力在2-3MPa，或BOG量小及LNG外输量部相对波动的LNG储罐站内[3]。

2 某LNG储罐BOG利用及冷却系统情况

原有LNG储罐BOG利用及冷却系统的具体设计情况如下：

外来气源进入到液化装置，其在装置内的经过过滤、脱酸脱水、液化等各项流程处理，从而形成低温常压液态LNG，形成的液体LNG将会被存储到LNG储罐内，需要注意的是，因为热量进入LNG贮槽前会经过保冷材料，这将会导致LNG贮槽内存在的少量LNG会发生汽化现象，从而会形成BOG。为了避免LNG储罐在应用过程中发生超储罐超压问题，而产生的多余BOG气体将会被返输到液化装置液扣处，从LNG储罐中出来BOG气体温度过低，其在经过周围空气加热后，将逐渐升高到常温，然后利用BOG压缩机进行增加处理，最终与外来气源混合，一同进入到液化流程[4]。通过对上述工艺进行分析可以发现，其在具体运行过程中存在下列问题：

（1）低温BOG气体冷能未得到合理应用，造成了冷能的浪费

BOG气体从LNG储罐中排出，其有空气加热之后，温度升高到常温，再经过增压后，返输到液化装置入口，气体会被再次液化。低温的BOG气体受常温空气加热，温度升高到20℃，在该过程中将会释放出大量冷能，这部分冷能并未得到合理应用，导致其被白白浪费，造成严重经济损失[5]。

（2）原工艺中设置的冷却系统在温度较高夏季运行无法提供足够冷能

LNG液化厂在具体运行期间的一项主要特点就是冬季会出现较为严重的缺气情况，而且在开工时会出现功率不足现象;而在温度较高的夏季，系统会处于满负荷运行状态，冷却系统在夏季在运行过程中，受气温温度影响，将会发生供冷量不足问题，这将会导致系统出现过热现象，一方面会降低生产效率，另一方面还会对产生造成不良影响，相关工作人员需要加强对上述内容的分析，做好相应分析工作。

3 改进LNG储罐BOG冷却系统措施及达到的预期效果

3.1 改进LNG储罐BOG冷却系统措施

通过对原LNG储罐BOG利用及冷却系统的运行情况进行分析可以发现，原系统已经无法满足应用需求，会浪费大量冷能，这将会造成严重的浪费现象，为了实现对冷能的合理应用，节约能源，提高系统运行效果，相关工作人员要在对具体情况进行分基础上，对LNG储罐BOG冷却系统进行适当改造，确保经过改造处理后的系统能够满足应用需求。新设计的系统：在原有空气气化器外建设了一个规格大小满足应用需求的蓄水池，利用脱盐水将蓄水池注满，将脱盐水作为系统在运行过程中的储冷剂，在整个系统中安装了的一套冷却水循环泵，利用管道与原有冷却塔积水池进行来连接，同时，在积水池内设置换热盘管，在系统运行过程中，通过对冷却循环泵进行应用，将冷量传递给主冷却塔，从而实现对冷能的合理应用，回收冷能，减少浪费现象的发生，提高整个系统在运行过程中的经济效益与环境效益。

3.2达到的预期效果

温度较低的冬季也是居民生活用气高峰期，短时间内集中用气，这种现象的出现将会引起气源不足现象，而且从实际情况来看，冷却塔负荷会存在大量余量，此时，可以将LNG储罐BOG冷能利用装置内回收到蓄水池内，对过去的水浴加热方式进行更改，转变为空气加热，采取空气加热方式，能够避免冬季温度过低，而发生水结冰现象，确保了整个系统在运行过程中的稳定性与安全性。

在温度较高的夏季，整个系统在产期运行期间，系统内冷却会在较重负荷状态下运行，在该情况下，BOG气量最大，相应的也会产生大量冷量，这正好能够补充系统在运行时需要的冷量，实现对冷量的回收。

夜间气温相对较低，此时，可以停用LNG储罐BOG冷却系统中的冷却循环泵，将水池中的脱盐水作为蓄冷剂，通过对其进行应用，完成对冷能的存储，避免夜间温度较低时，冷能被白白浪费，而到了白天，温度回升，此时，脱盐水将会释放冷能，这一部分冷能可以用于冷却系统，达到降低温度的目的，综上所述，经过改造后的系统，运行稳定，实现了对冷能的回收利用，应用效果良好，可以满足应用需求。

4 结语

在LNG液化厂储罐中对BOG冷能进行应用，在具体问题分析期间，要全面结合LNG液化行业具体特点，对LNG液化厂储罐BOG冷却系统进行改进，从而实现对系统中冷能的应用，从而缓解温度较高夏季，生产负荷高峰期间，冷能不足问题。

参考文献：

[1]任金平，于春柳，张兵，任永平，马志鹏.低温液体BOG再液化技术在小型LNG储罐的应用分析[J].陇东学院学报，2018，29（03）：29-33.

[2]丁玉峰，王静.液化天然气（LNG）供气站储罐爆炸危害后果估算[J].化工设计通讯，2017，43（09）：155+158.

[3]孔祥涛.液化工厂LNG储罐的仪表选型与控制方案设计[J].化工自动化及仪表，2017，44（03）：312-314+322.

[4]翁振忠.液化天然气（LNG）全容储罐结构和性能分析[J].化工管理，2016（20）：5-6.

[5]彭桂敏.大型储罐液化天然气（LNG）危险性分析及安全控制措施[J].广东化工，2016，43（08）：105-106.