LNG加气站BOG产生的原因和控制方法

LNG加气站BOG产生的原因和控制方法
发表时间：2020-12-31T13:04:43.723Z 来源：《城镇建设》2020年第29期作者：周彦超[导读] LNG汽车加气对降低能耗、改善环境质量具有非常显著的作用，LNG加气站与传统的CNG加气站相比，具有加气能力强、安全性高的特点。

周彦超
陕西首创天成工程技术有限公司陕西西安 710016摘要：LNG汽车加气对降低能耗、改善环境质量具有非常显著的作用，LNG加气站与传统的CNG加气站相比，具有加气能力强、安全性高的特点。

然而，由于LNG低温蒸发的物理特性，如果设计不合理、低温绝热工艺有缺陷、操作不当及长时间加气频率较低，都会使加气站BOG产生量过大，严重时可造成安全事故。

因此需要从设计层面和管理层面采取措施降低BOG 的产生量，从而改善我国能源产业的发
展状况。

关键词：LNG加气站BOG ；原因；控制方法 LNG加气站是为LNG汽车供应LNG燃料的加注站。

目前国内LNG加气站技术已基本成熟，并在全球表现出强劲的发展势头；但从全国范围来看，各省份LNG加气站发展水平很不均衡，该现状与欧美等发达国家存在一定差距，而且与国内LNG及LNG汽车的发展明显不配套，可见国内LNG加气站的发展尚处在起步阶段，未来发展仍有着广阔的空间和市场前景。

1 LNG加气站BOG产生原因分析 BOG 产生的原因在于蒸发情况的发生，由于加气站结构的设计原因，在运行时难免会发生不同程度的热交换，导致蒸发，通过进一步的研究，发现主要原因如下。

1.1 设计层面的原因
加气站结构设计不合理会增加蒸发现象，部分加气站将加气区与储存区分配在站场的两端，导致区位划分上呈现出严重问题，增加了LNG 在管道内气化的可能，对于加气站的后期运营管理也造成一定的阻碍。

由于使用的低温管道过长，中间的零部件过多，也是造成BOG 产量过多的一个重要原因。

LNG 采用低温储存的方式，尽管在相关零部件的使用上也采用低温处理的方式，但这种低温材料相对于LNG 的储存温度依然要高出许多，因此储存区的LNG 一旦经过这些位置，将会发生热量交换，引起蒸发问题。

另外管道设计的过长、零部件使用的过多，也会造成内部的温度存在差异，增加了BOG 产生的数量和可能性。

1.2 加液间隔时间过长
由于汽油柴油价格的不稳定因素，导致能源公司在能源供应上存在一定的政策性变化，这种变化一旦过度倾向于柴油和汽油，将导致LNG 车辆的加液间隔过长，在这种情况下会引起LNG 储存罐的温度和压强升高，导致出现大量的BOG。

1.3 设备层面的原因
由于技术方面的原因，绝对的真空环境难以打造，导致LNG 使用到的真空设备不够先进，难以实现绝对的隔热，这就为热交换创造了条件。

储罐和管道是BOG 最容易产生的位置。

当前LNG 储罐采用最多的是双层真空夹层绝热结构，但这种结构本身依然会受到环境温度、阳光、结构设计等多方面的影响，外界热量通过结构设计的盲点进入储罐内部，将会导致储罐内部的温度迅速升高，导致蒸发量增多。

部分储罐的真空度相对较低，因此在夹层处甚至会发生漏气现象，导致BOG 产生量快速增加。

由于制冷工艺和施工水平等因素的影响，LNG 使用的管道出现冷损失也是一种必然情况。

1.4 运行过程中产生的BOG
加气站的工作人员操作是否规范，对于BOG 的产生量也会造成直接影响。

由于卸车储罐内部的压力和槽车内的压力存在明显的差值，因此在运行过程中槽车存在快速的加压情况，这一过程将会导致大量的气体损失，如果在运行前对槽车和储罐之间的压力进行平衡处理，就可以缓解这种情况。

在正式进行加气前，需对车载气瓶和储罐平压，对车载瓶进行回气处理，从而控制压力。

由于加气过程中气体回路的产生也会造成热量的交换。

因此卸车和加气过程以及潜液泵的运作对于BOG 的产生量也会造成直接影响。

2 LNG加气站BOG的控制方法 2.1加强加气站的设计深度
（1）加气站总平面布置应合理 LNG 加气站通常由生产区( 储存区、加气区) 和辅助区两个区域组成。

储存区和加气区应相互靠近，以减少工艺管道的长度，如果距离过远会造成吸热量增加。

解决方法，场站布置时应在满足相关规范安全距离要求的情况下，合理布置低温管路，尽量缩短泵和储罐管口的直线距离、泵和加液机的距离，做到简化、短距、方便维修，切不可出现上翻下翻的U型弯。

规范中仅对泵和加液机之间的距离进行了要求，仅为2米，潜液泵与储罐之间并无防火间距要求。

设计时，应通过伯努利方程计算,得出储罐与潜液泵进液口之间的最小高度差，尽可能抬高储罐的标高，使储罐的出液口与潜液泵的进液口之间有足够的高度差。

工艺设备和管路布置时要因地制宜，实现交通组织和工艺布置的最优。

（2）减少管线压力损失和流体阻力进液管道和回气管线应设置一定的坡度，这样沿管道方向就会产生一个分力，克服管道的摩擦力，从而使进液或回气的速度更快。

弯头、阀门设计过多也会造成泵进液管线压力损失大，阻力大，进液速度跟不上，从而导致放散增多。

解决的方法有：减少不必要的阀门设置，减少直角弯头、垂直三通连接，尽量采用自然补偿式。

因为流体经过阀门时，所受到的阻力会远远大于管道摩擦的阻力，所以阀门的安装满足安全和工艺要求即可。

如果必须要使用弯头的，应采用内部光滑、曲率半径大的弯头。

（3）设计文件应明确保冷要求
设计单位对工艺管道保冷设计时，应明确保冷工艺、保冷层厚度和施工方法。

对LNG储罐提出明确的保冷指标，即某体积的储罐对应相应的真空度和静态蒸发率。

2.2重视对工艺设备的维修保养
LNG 加气站在日常运行过程中，由于热量交换和压力交换情况的存在，导致设备的故障率相对较高，加上设备的老化情况，将会导致BOG 的产量上升。

因此需要及时对储罐的保冷情况进行检查，并定期对储罐内部的真空情况进行测试，通过相关的测试参数判断真空情况，一旦出现问题应该及时进行维修处理，确保保冷效果。

2.3 优化运行管理
优化站场运行管理，确保加气站在安全平稳的状态下运转。

主要从站场管理和技术两方面入手以降低储罐升温与升压。

首先将已产生BOG 加以回收利用，减少能源和经济损失；其次要控制外界环境热量的侵入，避免储罐内部升温。

（1）优化卸车方式，合理选择卸车时间
压差方式卸车。

利用增压器给槽车增压，通过槽车与储罐压力差直接把槽车中的液化天然气卸至LNG储罐，不经过潜液泵可减少一定的热量传入，有助于降低蒸发率。

合理选择卸车时间。

大量加液操作前进行卸车，卸车后储罐内LNG 会保持比较好的温度和压力；储罐压力较高的时进行卸车，可以给储罐进行降温、降压。

（2）合理处理车载瓶的回气
LNG 储罐压力低时，可将车载气瓶的超压气体回流到LNG储罐；储罐压力较高时，打开加气机回流口的直排阀门，直接排放车载气瓶的超压气体，减少对LNG 储罐内温度和压力的影响。

（3）加强对站场员工的培训
规范细化、量化LNG加气站的各项操作规程，加大对操作规程的宣贯力度，加强对员工的培训，提高操作人员的业务水平。

综上所述，伴随着国家对清洁能源发展力度的不断加大和环保法规的日趋严格，LNG作为一把双刃剑，加气站在认识到它是清洁、高效、安全能源的同时，必须重视BOG排放造成的污染问题。

BOG的产生会影响LNG加气站的安全运行，造成能源浪费和运行成本增加。

无论是设计单位还是运行管理部门，都应以熟悉LNG性质为基础，抓住LNG加气站工艺特点，从技术和管理两方面控制BOG的过量产生。

参考文献：
[1]LNG加气站BOG产生的原因和控制措施 [J]. 马亚津. 化工管理. 2018(12)
[2]LNG加气站BOG动态模拟研究 [J]. 张英,邱明刚,刘勇. 安全、健康和环境. 2019(12)
[3]某LNG加气站BOG回收利用经济效益的示例分析 [J]. 郑许斌,张英明,张伟,刘沛. 内蒙古石油化工. 2019(09)
[4]LNG加气站槽车BOG压缩液化回收研究 [J]. 鲍磊,赵海燕,王全国. 石油与天然气化工. 2018(06)。