BOG的无排放应用

陆江峰，王雪菲，顾华，顾枫，王丽萍

（张家港中集圣达因低温装备有限公司，江苏 张家港 215632）

近年来，随着环境污染日益严重，液化天然气（LNG）作为清洁能源越发受到人们的青睐，但LNG在生产、储运过程中不可避免的吸收热量，产生蒸发气体（BOG）。

BOG 产生及排放所造成的损耗较大，不仅在一定程度上恶化环境（其对臭氧层的破坏为二氧化碳的25 倍左右），也造成资源的浪费，由于天然气本身易燃易爆的特性，在一定程度又形成安全隐患。在欧美等发达国家，BOG 是严格禁止向大气进行排放的，目前国内仅要求了排放管集中放散等安全性问题，对排放污染方面尚未做出规定。因此在我国每年都有大量的BOG 被排放至大气之中，不仅对环境造成了严重的污染，也造成了大量的经济损失。

1 传统BOG 无排放概况

目前常见BOG 无排放的工艺有3 种：第一种为将BOG 引至火炬进行燃烧；第二种为将压缩后的BOG 输入管网进行使用；第三种为再冷凝工艺处理BOG。上述第一种方式需要有火炬系统，且BOG 气体排放后直接燃烧，造成资源的浪费；第二种方式需要有配套的城市用气管道供BOG 输入；第三种方式需进行再冷凝再液化。第二种和第三种方式是目前较为常见的BOG 回收方式，然后不论是将BOG输入管网或是将其再次冷凝，BOG 压缩机都是处理的关键设备，这两种处理方式的投资费用较为昂贵，一般用于大型的LNG 接收站，在小型调峰站、卫星站、汽车加注站、LCNG 加气站难以展开。因此，开发具备广谱性的新型BOG 无排放系统极为重要。

2 新型BOG 无排放技术工艺研究

2.1 对BOG 进行储存或使用

方法A 流程图如图1所示。在LNG 储罐气相加装气相阀、降压调节阀、止回阀，并连到出液管道。当罐内压力较高需要用气时，关闭出液阀，打开气相阀，使LNG 储罐内超压的BOG 气体优先排出使用，经过空温式气化器复热后进入调压加臭装置，通入用气管道进行使用。此方法需在用气时才能排放出超压的BOG 气体，无法进行BOG 的存储。且此方法使用超压的BOG 气体需要进行手动切换气相阀和液相阀门才能实现。

图1 方法A 流程图

方法B 流程图如图2所示。在LNG 储罐气相加装降压调节阀和BOG 缓冲储罐。当LNG 储罐内压力升高达到降压调节阀的设定压力值时，降压调节阀缓慢打开，将LNG 储罐内BOG 释放，BOG 通过管道进入BOG 储罐进行存储，当LNG 储罐气相压力降回到设定值以下时，降压调节阀自动关闭。当后续管道需要用气时，打开BOG 储罐出口阀门，BOG 储罐存储的气体就可以通过调压加臭装置向用气管道进行供气。此方法实现BOG 的存储，但存储的量需要由BOG 储罐的容积和压力来确定。此方法的关键技术在于止回阀形式的选取，一般应选用开启压力较小的旋启式止回阀或者荡起式止回阀为佳。

图2 方法B 流程图

2.2 对BOG 进行冷却液化

方法C 流程图如图3所示。

图3 方法C 流程图

此流程在欧美发达国家使用较为普遍，外置LN2储罐出液管连接到LNG 储罐预留接口，LNG 储罐内部设置冷凝盘管，盘管一端与LN2储罐出液口相连，一端与外部排放阀相连，形成一个通路，排放阀采用自动控制，联锁LNG 储罐压力监测仪表，当LNG 储罐罐内压力高于设定值时，排放阀自动开启，LN2储罐内的低温液氮通过出液管线流入LNG储罐气相空间的冷凝盘管中，对LNG 储罐气相的BOG 进行冷却再液化，从而降低LNG 储罐内的压力，防止超压的BOG 进行排放。当LNG 储罐内压力低于设定压力时，排放阀关闭，液氮停止冷却。此方法自动化程度高，可实现BOG 的自动冷却液化功能。但此方法存在两个问题，第一是液氮盘管的长度和热交换的量紧密关联，需要通过严密的计算才能合理确定盘管的长度，目前此项工程应用经验已经比较丰富，所以不会存在太大的困难；第二是LNG 储罐和LN2储罐为两个独立的容器，在运行过程中，从LN2储罐传输至LNG 储罐的输液管线自身的吸热量也较大，会导致很大一部分冷量的损失，整体导冷效率差，且设备占地面积大，投入成本也相对较高。

方法D 流程图如图4所示。此方案的无排放原理与方法C 相同，但此方法采用LNG 储罐和LN2储罐共用一个保温夹层，设置有方法C 的冷凝盘管及自动控制系统，且设置有内部自导冷结构。在日常使用过程中，LN2储罐的冷量可以通过自导冷结构传递给LNG 储罐，抑制LNG 储罐BOG 的产生，当遇到突发情况BOG 大量产生时，压力监测联锁排放阀自动打开，低温液氮会流入LNG 储罐冷凝盘管中，起到快速冷却BOG 并液化的功能，有效杜绝了罐内超压引起的BOG 排放。LNG 储罐中内置LN2冷源储罐，使得冷量传输路径更短、更加高效，传输管线由外部的裸管变为了夹层内部的管线，和内罐同处于一个密度的真空空间，真空空间中填充有珠光砂或包覆绝热被等保温材料，使得传输管线的漏热仅为原有的10%不到。一体式的结构有效减少了设备材料成本和设备现场的占地面积，并大大提升了换热的效率。

3 结束语

虽然目前国内还处于“有人排、没人管”的阶段，并没有明确的法律对BOG 的排放进行限制，但在欧美发达国家，BOG 零排放的法规要求早已出台，随着国家对环保问题的日趋重视，针对BOG 不允许排放的法律和法规相信离我们已经不远了。上述几种方法都可以对BOG 进行再回收利用，设备运营商可以根据自己工程项目条件的不同选择最为合适的无排放方法，有效对BOG 进行利用也将减少资源的浪费，为我们节约很大一笔财富。