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液化天然氣(LNG)是一種清潔高效的能源，與汽油、柴油及壓縮天然氣(CNG)相比，具有安全性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、環(huán)境負(fù)效應(yīng)小、儲(chǔ)能密度高等明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，LNG作為汽車燃料，廣泛地應(yīng)用于城市公交、重卡以及城際大巴，而與之配套的LNG加氣站也同步得到快速發(fā)展。
由于LNG是低溫流體，盡管LNG加氣站設(shè)備有良好的絕熱措施，但是在儲(chǔ)存和操作的過程中，由于自然的熱量傳遞和系統(tǒng)冷卻需要，都不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的LNG蒸氣，即BOG。隨著BOG數(shù)量的增加，使LNG系統(tǒng)的溫度和壓力升高，達(dá)到一定程度時(shí)，不得不泄放BOG以降低系統(tǒng)的壓力。
BOG本身就是一種非常潔凈的燃料，排放到空氣中不僅是一種無謂的浪費(fèi)，而且可燃?xì)怏w排放到空氣中，具有潛在的危險(xiǎn)。據(jù)某LNG加氣站統(tǒng)計(jì)，每年排放的BOG數(shù)量接近該站年供LNG總量的5％，經(jīng)濟(jì)損失逾40×104元。此外，BOG中主要成分為甲烷，而甲烷是一種溫室效應(yīng)很強(qiáng)的氣體，甲烷的溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP)為二氧化碳的21倍。
因此，我們必須重視BOG的放散問題。這不僅符合節(jié)能減排的方針政策，也是提高裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要措施[1-2]。為了減少這種放散現(xiàn)象，本文從設(shè)備、工藝流程、平面布置、日常運(yùn)行管理及BOG再利用等方面，提出減少BOG放散量的措施。
1：設(shè)備
1.1 LNG儲(chǔ)罐采用高真空多層纏繞絕熱
目前，在LNG加氣站的應(yīng)用中，LNG儲(chǔ)罐主要有真空粉末絕熱及高真空多層纏繞絕熱兩大類。真空粉末絕熱在絕熱空間充填多孔性絕熱材料(珍珠巖粉)，對(duì)真空度的要求不高。與之相比，高真空多層纏繞絕熱由多層反射材料和間隔物交替纏繞而成，夾層抽成高真空，反射材料通常采用鋁箔或鍍鋁滌綸薄膜，間隔物一般采用玻璃纖維紙、植物纖維紙
因此，我們必須重視BOG的放散問題。這不僅符合節(jié)能減排的方針政策，也是提高裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要措施[1-2]。為了減少這種放散現(xiàn)象，本文從設(shè)備、工藝流程、平面布置、日常運(yùn)行管理及BOG再利用等方面，提出減少BOG放散量的措施。
1：設(shè)備
1.1 LNG儲(chǔ)罐采用高真空多層纏繞絕熱
目前，在LNG加氣站的應(yīng)用中，LNG儲(chǔ)罐主要有真空粉末絕熱及高真空多層纏繞絕熱兩大類。真空粉末絕熱在絕熱空間充填多孔性絕熱材料(珍珠巖粉)，對(duì)真空度的要求不高。與之相比，高真空多層纏繞絕熱由多層反射材料和間隔物交替纏繞而成，夾層抽成高真空，反射材料通常采用鋁箔或鍍鋁滌綸薄膜，間隔物一般采用玻璃纖維紙、植物纖維紙
（圖2）
或尼龍網(wǎng)。由于高真空多層纏繞絕熱能有效地抑制熱輻射，因此，它具有優(yōu)良的絕熱性能。表1列出了在相同的邊界溫度條件下(300K)兩種絕熱型式的表觀熱導(dǎo)率和夾層真空度的對(duì)比，在環(huán)境溫度下兩種絕熱型式的LNG儲(chǔ)罐的蒸發(fā)率的對(duì)比�？梢钥闯觯哒婵斩鄬永p繞絕熱結(jié)構(gòu)的絕熱性能要明顯優(yōu)于真空粉末絕熱。
1.2 低溫泵池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
在LNG汽車加氣站中，目前一些低溫泵池均采用真空結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)絕熱，但低溫泵池蓋不具備絕熱的功能，這就導(dǎo)致低溫泵池中的LNG直接與低溫泵池蓋接觸漏熱，產(chǎn)生如下不良后果：低溫泵池蓋的表面結(jié)霜，影響操作和檢修；外界的熱量通過換熱進(jìn)入到低溫泵池中，促使BOG的產(chǎn)生。
若將低溫泵池蓋設(shè)置成真空結(jié)構(gòu)，低溫泵池蓋與低溫泵池中的LNG直接接觸處就可以與外界環(huán)境實(shí)現(xiàn)熱隔離，從而極大地減少了熱交換，避免了低溫泵池蓋表面結(jié)霜，減少了BOG的生成。
在現(xiàn)有使用的LNG加氣機(jī)中，其工藝流程見下圖:
1.2 低溫泵池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
在LNG汽車加氣站中，目前一些低溫泵池均采用真空結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)絕熱，但低溫泵池蓋不具備絕熱的功能，這就導(dǎo)致低溫泵池中的LNG直接與低溫泵池蓋接觸漏熱，產(chǎn)生如下不良后果：低溫泵池蓋的表面結(jié)霜，影響操作和檢修；外界的熱量通過換熱進(jìn)入到低溫泵池中，促使BOG的產(chǎn)生。
若將低溫泵池蓋設(shè)置成真空結(jié)構(gòu)，低溫泵池蓋與低溫泵池中的LNG直接接觸處就可以與外界環(huán)境實(shí)現(xiàn)熱隔離，從而極大地減少了熱交換，避免了低溫泵池蓋表面結(jié)霜，減少了BOG的生成。
在現(xiàn)有使用的LNG加氣機(jī)中，其工藝流程見下圖:
（圖3）
對(duì)上圖的LNG加氣機(jī)工藝流程具體分析如下：
①LNG加氣機(jī)預(yù)冷(當(dāng)加氣機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不加氣，再次啟動(dòng)時(shí)使用，此時(shí)加氣槍插在插槍口上)：LNG從加氣機(jī)進(jìn)液管道流向截止閥、單向閥1、液相質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥1、金屬軟管、加氣槍、插槍口、單向閥4，最后經(jīng)回氣管道回到LNG儲(chǔ)罐。
②LNG加氣機(jī)加氣前預(yù)冷(在加氣時(shí)間間隔較短時(shí)使用)：LNG從加氣機(jī)進(jìn)液管道流向截止閥、單向閥1、液相質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥2，最后經(jīng)回氣管道回到LNG儲(chǔ)罐。
③LNG加氣機(jī)加氣流程：LNG從加氣機(jī)進(jìn)液管道流向截止閥、單向閥1、液相質(zhì)量流量計(jì)、氣動(dòng)閥1、金屬軟管、加氣槍，然后進(jìn)入車載氣瓶。
④LNG加氣機(jī)回氣流程：車載氣瓶?jī)?nèi)的BOG氣體經(jīng)回氣槍、金屬軟管、氣相質(zhì)量流量計(jì)、單向閥5及回氣管道回到LNG儲(chǔ)罐。
⑤放散：當(dāng)加氣機(jī)啟動(dòng)，管道內(nèi)有大量氣相，或者加氣機(jī)要進(jìn)行檢修等作業(yè)時(shí)，可以通)立放散管道將加氣機(jī)內(nèi)BOG或少量LNG排空。
LNG加氣機(jī)中若直接用普通絕熱管遣：連接，就不能確保LNG的低溫深冷特性，造成BOG的產(chǎn)生。若我們采用一種帶多層纏繞真空絕熱的LNG加注裝置(見圖3)，在LNG加氣機(jī)中設(shè)置一個(gè)密閉腔室，將圖1中的單向閥2、單向閥3、單向閥4裝在密閉腔室里，氣動(dòng)閥
（圖4）
1、氣動(dòng)閥2的一部分裝在密閉腔室里，一部分延伸在密閉腔室外面。在密閉腔室里用多層纏繞管將接插槍口處、接加氣槍處、單向閥2、單向閥3、單向閥4、氣動(dòng)閥l、氣動(dòng)閥
2：等處集成連接。密閉腔室里保持真空狀態(tài)。這樣則可以減少BOG的產(chǎn)生。
2:工藝流程
在當(dāng)前運(yùn)行的加氣站系統(tǒng)中，LNG槽車的卸車方式有兩種，第一種方式為L(zhǎng)NG槽車通過潛液泵向儲(chǔ)罐進(jìn)液，第二種方式為L(zhǎng)NG槽車通過卸車增壓器向儲(chǔ)罐進(jìn)液。由于在工藝設(shè)計(jì)上的不完善，使得在對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)液的卸車過程中，造成大量的BOG放散。
有些系統(tǒng)在功能設(shè)計(jì)上雖然具備潛液泵的卸車功能，但在實(shí)際運(yùn)行過程中使用效果很差，甚至無法使用。原因及解決方法如下：
2：等處集成連接。密閉腔室里保持真空狀態(tài)。這樣則可以減少BOG的產(chǎn)生。
2:工藝流程
在當(dāng)前運(yùn)行的加氣站系統(tǒng)中，LNG槽車的卸車方式有兩種，第一種方式為L(zhǎng)NG槽車通過潛液泵向儲(chǔ)罐進(jìn)液，第二種方式為L(zhǎng)NG槽車通過卸車增壓器向儲(chǔ)罐進(jìn)液。由于在工藝設(shè)計(jì)上的不完善，使得在對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)液的卸車過程中，造成大量的BOG放散。
有些系統(tǒng)在功能設(shè)計(jì)上雖然具備潛液泵的卸車功能，但在實(shí)際運(yùn)行過程中使用效果很差，甚至無法使用。原因及解決方法如下：
（圖3）
①潛液泵氣蝕現(xiàn)象十分嚴(yán)重，潛液泵無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。原因有潛液泵的入口管道過長(zhǎng)、采用金屬軟管漏冷嚴(yán)重、入口管道管徑偏小等，不能滿足泵氣蝕余量的要求而造成潛液泵的氣蝕。因此，縮短管道長(zhǎng)度、減少冷損、增大管道口徑、減小管道阻力是有效的解決方法。
②卸車流程具備“均壓”功能。當(dāng)需要向儲(chǔ)罐補(bǔ)充LNG時(shí)，此時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的溫度、壓力都處于較高的狀態(tài)，當(dāng)不具備潛液泵卸車功能而只能采用白增壓的方式來進(jìn)行卸車時(shí)，將儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體利用壓差進(jìn)入LNG槽車來降低儲(chǔ)罐的壓力、提升LNG槽車的壓力，當(dāng)壓力平衡后，再對(duì)LNG槽車進(jìn)行自增壓來進(jìn)行卸車。當(dāng)采用上進(jìn)液的方式使LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)，儲(chǔ)罐上層的BOG被LNG冷卻液化后降落在LNG儲(chǔ)罐液相空間，可以減少儲(chǔ)罐中BOG的放散量。
3：總平面布置
在GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中，LNG儲(chǔ)罐與LNG潛液泵池之間沒有防火距離要求。因此，在設(shè)f-DH氣站時(shí)，縮短LNG潛液泵池與LNG儲(chǔ)罐的平面距離，同時(shí)提高LNG儲(chǔ)罐的安裝高度或降低LNG潛液泵池的高度，利用儲(chǔ)罐和LNG潛液泵的高差，使得LNG快速進(jìn)入LNG潛液泵中，縮短LNG潛液泵的預(yù)冷時(shí)間，減少BOG量的產(chǎn)生。
在滿足GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中LNG加氣機(jī)與LNG儲(chǔ)罐、LNG潛液泵池防火距離要求的前提下，工藝管道長(zhǎng)度盡可能短，這樣也可以有效減少BOG量。
4：運(yùn)行管理
在當(dāng)前LNG加氣站布點(diǎn)、市場(chǎng)培育過程中，加氣車輛偏少是造成BOG放散的一個(gè)原因，若能夠?qū)託廛囕v進(jìn)行有效管理，采用固定時(shí)段集口加氣的方式，可以減少BOG的放散量。
LNG有帶壓液體和常壓液體之分，帶壓液體壓力一般為0.4MPa，溫度為-140℃左右；常壓液體壓力一般為0.02MPa，溫度為-162℃。在相同的時(shí)間內(nèi)帶壓液體產(chǎn)生的BOG量要大于常壓液體。因此，在液源的選擇上，盡可能采用常壓液體。
5：BOG再利用
BOG是每一個(gè)LNG加氣站必不可少的產(chǎn)物，因此，BOG的再利用對(duì)每個(gè)加氣站的運(yùn)行人員來說是一個(gè)不容忽視的問題。
當(dāng)前市場(chǎng)上，由于CNG的價(jià)格遠(yuǎn)低于汽油的價(jià)格，而且CNG經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)有一套完整、安全的操作流程，因此．在選擇建設(shè)LNG加氣站時(shí)可以考慮LNG—CNG的合建站，將LNG加氣站產(chǎn)生的BOG經(jīng)過壓縮后作為CNG銷售，既免除了BOG排放的浪費(fèi)，也成為加氣站新的銷售點(diǎn)。
在某些LNG加氣站中，采用低溫液氮作為載冷介質(zhì)循環(huán)供冷使BOG液化，氣化的氮?dú)饪梢宰鳛長(zhǎng)NG加氣站中氣動(dòng)閥儀表風(fēng)用氣和吹掃氣體使用
②卸車流程具備“均壓”功能。當(dāng)需要向儲(chǔ)罐補(bǔ)充LNG時(shí)，此時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG的溫度、壓力都處于較高的狀態(tài)，當(dāng)不具備潛液泵卸車功能而只能采用白增壓的方式來進(jìn)行卸車時(shí)，將儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體利用壓差進(jìn)入LNG槽車來降低儲(chǔ)罐的壓力、提升LNG槽車的壓力，當(dāng)壓力平衡后，再對(duì)LNG槽車進(jìn)行自增壓來進(jìn)行卸車。當(dāng)采用上進(jìn)液的方式使LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)，儲(chǔ)罐上層的BOG被LNG冷卻液化后降落在LNG儲(chǔ)罐液相空間，可以減少儲(chǔ)罐中BOG的放散量。
3：總平面布置
在GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中，LNG儲(chǔ)罐與LNG潛液泵池之間沒有防火距離要求。因此，在設(shè)f-DH氣站時(shí)，縮短LNG潛液泵池與LNG儲(chǔ)罐的平面距離，同時(shí)提高LNG儲(chǔ)罐的安裝高度或降低LNG潛液泵池的高度，利用儲(chǔ)罐和LNG潛液泵的高差，使得LNG快速進(jìn)入LNG潛液泵中，縮短LNG潛液泵的預(yù)冷時(shí)間，減少BOG量的產(chǎn)生。
在滿足GB 50156—2012《汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》中LNG加氣機(jī)與LNG儲(chǔ)罐、LNG潛液泵池防火距離要求的前提下，工藝管道長(zhǎng)度盡可能短，這樣也可以有效減少BOG量。
4：運(yùn)行管理
在當(dāng)前LNG加氣站布點(diǎn)、市場(chǎng)培育過程中，加氣車輛偏少是造成BOG放散的一個(gè)原因，若能夠?qū)託廛囕v進(jìn)行有效管理，采用固定時(shí)段集口加氣的方式，可以減少BOG的放散量。
LNG有帶壓液體和常壓液體之分，帶壓液體壓力一般為0.4MPa，溫度為-140℃左右；常壓液體壓力一般為0.02MPa，溫度為-162℃。在相同的時(shí)間內(nèi)帶壓液體產(chǎn)生的BOG量要大于常壓液體。因此，在液源的選擇上，盡可能采用常壓液體。
5：BOG再利用
BOG是每一個(gè)LNG加氣站必不可少的產(chǎn)物，因此，BOG的再利用對(duì)每個(gè)加氣站的運(yùn)行人員來說是一個(gè)不容忽視的問題。
當(dāng)前市場(chǎng)上，由于CNG的價(jià)格遠(yuǎn)低于汽油的價(jià)格，而且CNG經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)有一套完整、安全的操作流程，因此．在選擇建設(shè)LNG加氣站時(shí)可以考慮LNG—CNG的合建站，將LNG加氣站產(chǎn)生的BOG經(jīng)過壓縮后作為CNG銷售，既免除了BOG排放的浪費(fèi)，也成為加氣站新的銷售點(diǎn)。
在某些LNG加氣站中，采用低溫液氮作為載冷介質(zhì)循環(huán)供冷使BOG液化，氣化的氮?dú)饪梢宰鳛長(zhǎng)NG加氣站中氣動(dòng)閥儀表風(fēng)用氣和吹掃氣體使用
（圖5）
液氮管道在LNG儲(chǔ)罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管，構(gòu)成液氮冷凝裝置。BOG的回收可分為以下兩種情況：
①LNG儲(chǔ)罐BOG的回收。將裝載有LNG的槽車和LNG儲(chǔ)罐通過進(jìn)出液管連接，開啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，液氮儲(chǔ)罐中的液氮流經(jīng)LNG儲(chǔ)罐的氣相空間，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝轉(zhuǎn)化成LNG，直接降落在LNG儲(chǔ)罐液相空間，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐壓力降低。同時(shí)，對(duì)槽車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓，使槽車內(nèi)的壓力高于儲(chǔ)罐壓力，通邇：自增壓卸車流程完成卸車操作。在卸車過程中，繼續(xù)打開液氮冷凝裝置對(duì)LNG儲(chǔ)罐降壓，防止LNG儲(chǔ)罐超壓。
②車載氣瓶BOG的回收。將車載氣瓶與LNG加氣機(jī)及液氮冷凝器連接，開啟與車載氣瓶連接的液氮冷凝器，使其處于工作狀態(tài)，車載氣瓶?jī)?nèi)的BOG通過液氮冷凝器冷凝后轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載氣瓶中。
