隨著LNG行業(yè)的發(fā)展,各種 LNG加氣站 、L-CNG加氣站、LNG及L-CNG合建站相繼出現(xiàn),除三大油企外,民營企業(yè)也積極在LNG加氣站建設(shè)領(lǐng)域“跑馬圈地”,各公司在 加氣站 建設(shè)方面的投資也在不斷加大。與此同時(shí),現(xiàn)已投運(yùn)的LNG加氣站運(yùn)行中的問題也暴露出來,首當(dāng)其沖的便是放散量大的問題,如何解決放散問題已成為公司節(jié)約成本、降低損耗的關(guān)鍵問題之一。下面將從工藝管道設(shè)計(jì)、操作、管理、利用方面如何降低放散率,提出一些見解。
放散產(chǎn)生的原因,總體來說,放散的原因主要可以歸結(jié)為以下幾個(gè)因素:
第一、設(shè)備制造因素。
LNG真空絕熱儲罐、真空泵池等設(shè)備在目前工藝水平下無法達(dá)到絕對的真空絕熱狀態(tài),因此這些設(shè)備會與外部會發(fā)生緩慢的熱交換,形成BOG氣體。
第二、人為因素。
由于LNG加注產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)還處于起步階段,加氣站員工對于LNG加注操作流程、卸車操作流程不規(guī)范,造成BOG量增加。
第三、設(shè)計(jì)因素。
為保證泵的正常運(yùn)行,需要LNG潛液泵池及LNG柱塞泵頭進(jìn)液充分,工藝管路如果設(shè)計(jì)不合理,會造成進(jìn)液及回氣的阻力加大,這時(shí)就需要從回氣口手動放氣來確保進(jìn)液速度,這部分排放在設(shè)備運(yùn)行過程中會一直產(chǎn)生,排放量是相當(dāng)大的。因此正確把握工藝設(shè)計(jì)的合理性,將是現(xiàn)階段降低放散的最有效途徑。這也是本文重點(diǎn)討論的部分。
第四、其他外部因素。
另外,許多加氣站運(yùn)行之初,加氣車輛太少加氣量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模,導(dǎo)致LNG儲存時(shí)間過長,產(chǎn)生排放。
如何控制BOG量
通過以上對BOG產(chǎn)生的原因分析,可以從以下幾方面控制BOG量的產(chǎn)生:
設(shè)備方面
由于目前的真空設(shè)備制造技術(shù)條件,設(shè)備無法達(dá)到絕對真空狀態(tài),這個(gè)問題是無法回避的,只有盡量的采取措施來控制,主要有以下幾個(gè)途徑:
首先,設(shè)備盡量采用絕熱效果好的設(shè)備,如用真空纏繞儲罐代替珠光砂填充的LNG儲罐。當(dāng)然這需要從資金、車源考慮是否劃算。
其次,LNG管道最大工作壓力一般為1.6MPa,儲罐最大工作壓力一般為0.8MPa,將儲罐的最大工作壓力提高至1.2MPa,增加了儲罐的儲存時(shí)間,同時(shí)也會減少BOG的排放。
最后,要定期檢驗(yàn)真空設(shè)備及真空管道的真空度,不合格時(shí)重新抽真空,使設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。
操作方面:
不同的操作方法也會造成BOG的產(chǎn)生量不一樣,其中最主要的操作有兩個(gè)方面:
第一、卸車操作
卸車需要將槽車壓力增壓到高于儲罐壓力時(shí)才能進(jìn)行,但設(shè)備經(jīng)過一段運(yùn)行時(shí)一般壓力較高,通常能達(dá)到0.6MPa以上,而槽車壓力一般較低,約為0.2MPa左右,如果直接對槽車增壓、且對儲罐排放將會增加大量排放。這時(shí)候,如果進(jìn)行槽車、儲罐壓力平衡操作,然后對槽車增壓,這樣操作,卸車時(shí)基本不會產(chǎn)生排放。
第二、設(shè)備停機(jī)時(shí)的操作
因設(shè)備加氣完成后,泵會停止運(yùn)行,這時(shí)候,泵池及管道中會有許多殘留液體,這部分液體氣化速度相當(dāng)快,如果停機(jī)時(shí)間較長的時(shí)候可以用以下操作減少BOG的產(chǎn)生:將儲罐所有氣相根部閥關(guān)閉,液相根部閥打開,管道及泵池內(nèi)壓力上升時(shí),LNG會被壓回儲罐,因管道及泵池的吸熱率比儲罐的吸熱率高得多,這也達(dá)到了減少BOG的目的。
設(shè)計(jì)方面:
設(shè)計(jì)方面,要少排放其實(shí)就是要滿足泵的正常工作,首先要使儲罐與泵的高差滿足泵的凈正吸入壓頭(NPSH)要求,因各種泵的NPSH要求不一樣,在此就不一一列舉。然后就是泵的進(jìn)液及回氣工藝管線要合理布置,F(xiàn)階段各加氣站工藝設(shè)計(jì)中存在的主要問題及解決方案如下:
儲罐至泵的距離太遠(yuǎn),造成吸熱量增加。解決方法是場站布置時(shí)在滿足相關(guān)規(guī)范安全距離要求的情況下,盡量縮短泵與儲罐管口的直線距離,最好在3米以下,同時(shí)進(jìn)液及回氣管線盡量采用真空管道,如果條件不允許的情況下采用保溫處理。
泵進(jìn)液管線壓力損失大,阻力大,主要現(xiàn)象有:彎頭、閥門設(shè)計(jì)過多,選用的管件不合理。這些都會造成進(jìn)液速度跟不上,從而導(dǎo)致放散率增加。解決的方法有兩方面,就是減小進(jìn)液管道沿程壓力損失及局部壓力損失。減少沿程壓力損失的方法有:1、選用內(nèi)壁較光滑的管件、管道;2、盡量減少波紋軟管的使用,因?yàn)椴y軟管的阻力比普通不銹鋼管道大得多;3、進(jìn)液管道保持合理的坡度。減少局部壓力損失的方法有:1、減少不必要的閥門、彎頭、三通、變徑的設(shè)置,工藝管線上的閥門并不是多多益善,因?yàn)楫?dāng)流體每經(jīng)過一道閥門 時(shí),其在閥門中所受到的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道摩擦的阻力,所以閥門的安裝應(yīng)以滿足安全和工藝要求為宜;2、不得不選用彎頭的,采用相對光滑、彎曲半徑大的彎頭,避免采用直角彎頭及小半徑彎頭;
回氣管線布置不合理,導(dǎo)致回氣不暢。首先回氣管路也應(yīng)采用真空或發(fā)泡保溫,因?yàn)楸妙A(yù)冷及運(yùn)行過程中,回氣管線低于儲罐液位的位置也是會充滿液體的。其次有很多LNG站的回氣管線會出現(xiàn)上翻下翻的狀況,還有就是采用波紋軟管連接管道也會產(chǎn)生上翻下翻現(xiàn)象,這樣液體就會積聚在低洼處,形成液封,造成回氣不暢。
另外,回氣管線還應(yīng)設(shè)置一定的坡度,由于泵運(yùn)行過程中,管道會一直從外部吸熱,產(chǎn)生氣泡回儲罐,設(shè)置坡度后,氣泡在LNG浮力作用下將沿管道方向產(chǎn)生一個(gè)分力,克服管道摩擦力回到儲罐,使回氣速度更快。
管理方面:
從各地投運(yùn)的加氣站來看,在投運(yùn)之初,車輛改制的較少,日加氣量少,這樣LNG需儲存時(shí)間長,如一罐50m3的LNG大概在20天時(shí)間壓力就會從0.3MPa升至0.8MPa,如果儲存超過這個(gè)時(shí)間就會造成大量排放。
BOG的利用:
BOG的產(chǎn)生是不能杜絕的,只能采取措施來加以控制。在有條件的 LNG加氣站 ,還可以對BOG加以應(yīng)用。如在具有城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的城市,還可將LNG儲罐內(nèi)的BOG氣體導(dǎo)出,通過BOG加熱器加熱到接近常溫,經(jīng)調(diào)壓、計(jì)量加臭后,引入民用燃?xì)夤芫W(wǎng)中。另外BOG氣體還可以用于取暖、燃燒等用途。但各種利用都要滿足相關(guān)的安全規(guī)范要求,同時(shí)需特別注意的是經(jīng)安全排放的EAG是不允許進(jìn)行回收,這樣不符合相關(guān)的安全規(guī)范。