LNG加气站BOG用于站内生活用气的可行性探讨①

廖晓梦　张 昀　伍 婷

1.四川宏达石油天然气工程有限公司　2.成都华气厚普机电设备股份有限公司



LNG加气站BOG用于站内生活用气的可行性探讨①

廖晓梦1张 昀2伍 婷1

1.四川宏达石油天然气工程有限公司2.成都华气厚普机电设备股份有限公司

目前国内大多数LNG加气站产生的BOG都直接排放，造成能源浪费和安全风险。在LNG加气站工艺流程分析的基础上，探讨了LNG加气站内BOG的来源，对BOG回收作为站内自用气(采暖、做饭、淋浴)的可行性进行了研究，并通过实例计算，从经济角度论证了BOG回收作为站内自用气的可行性。结果表明，将LNG加气站BOG回收作为站内自用气的方案具有可行性，不仅能够带来可观的经济效益，而且对LNG站场运行安全具有重要意义。

BOG回收利用站内生活用气

随着我国城市的迅速发展以及城市节能减排重要性的提升，液化天然气(LNG)作为一种环保高效能源天然气(NG)的重要储存形式将得到广泛应用。

由于天然气在常压下的沸点(-162 ℃)较低，且受到材料、工艺水平、制造设备的限制，很难确保与环境绝对隔热，因此，LNG低温液体会吸收环境热量蒸发产生BOG气体。通常对于LNG加气站而言，产生BOG气体的主要来源有：LNG低温储罐[1]、LNG真空泵、LNG绝热管道(或真空管)、LNG加液机、LNG槽车等。

BOG的产生会引发LNG储罐及相关管道压力升高。当压力高于安全阀的额定压力时，安全阀会起跳，将超压部分的BOG通过放散管排放出去。放散管排出的气体约为100～200 m3/(站·天)[2]。同时，由于受到目前工艺的限制，不能将LNG槽车内的LNG完全卸干净。卸液结束时，仍然会有一部分LNG残留在槽车储罐内，造成每次卸车作业有80～150 kg[2]的损耗。

基于上述情况，本文设想将BOG气体直接用于站内生活用气，以合理利用能源，避免浪费。站内生活用气主要考虑由冬季采暖、做饭和淋浴3方面组成。

1　工艺流程

从LNG储罐、LNG加液机、绝热管(真空管)、LNG泵池、LNG槽车及其他设备产生的BOG，经管路接到BOG加热器，经加热器加热到不低于环境温度5 ℃，再经过调压、计量、加臭，最后接入站房内的终端设备。工艺流程见图1。

2　方案可行性分析

2.1采暖用气

根据CJJ 34-2010《城镇供热管网设计规范》[3]，采用公式：

Qh=qhAc·10-3

(1)

式中：Qh为采暖设计热负荷，kW;qh为采暖热指标，W/m2，可按照表1取用；Ac为采暖建筑物的建筑面积，m2。

表1　采暖热指标推荐值Table1　RecommendedvalueforheatingindexW·m-2建筑物类型采暖热指标qh未采取节能措施采取节能措施住宅58～6440～45居住区综合60～6745～55学校、办公60～8050～70医院、托幼65～8055～70旅馆60～7050～60商店65～8055～70食堂、餐厅115～140100～130影剧院、展览馆95～11580～105大礼堂、体育馆115～165100～150　注：1.表中数值适用于我国东北、华北、西北地区。2.热指标中已包括约5%的管网热损失。

设供暖面积为S，考虑北方地区，由表1取qh=80 W/m2，计算得到采暖设计热负荷：

Qh=80×S×10-3=0.08SkW

查《燃气工程设计手册》表1-1-1《各种燃气平均组分及低发热量(273.15 K、101 325 Pa)》[4]得到天然气的低发热量为36 216 kJ/m3。因此，站房采暖需要的天然气的耗气量：

Q1=0.08S×3 600÷36 216≈0.007 95Sm3/h

2.2做饭、淋浴用气

做饭主要集中在早中晚3个点，参照居民用气(约0.3 m3/h)，站上用气量稍大，考虑1.2 m3/h。由于淋浴主要集中在早、晚两个点，且与做饭时间错开，可不单独考虑。因此，做饭、淋浴的耗气量：

Q2=1.2 m3/h

综上所述，站内自用气耗气总量：

Qh=Q1+Q2=0.007 95S+1.2 m3/h

2.3LNG储罐产生BOG的量

以珠光砂低温储罐为例，设容积为V，蒸发率约0.3%/天，充装系数0.9。则储罐蒸发产生的BOG的量：

Q3=V×0.9×0.3%×625÷24≈0.070 3Vm3/h

2.4管路产生BOG的量

管路部分的BOG蒸发气量可以按照储罐正常蒸发量的10～20倍近似计算[4]。因此，管路部分产生的BOG的量：

Q4=10×Q3=10×0.070 3V=0.703Vm3/h

综上所述，产生的BOG总量：

Qc=Q3+Q4=0.070 3V+0.703V=0.773 3Vm3/h

当Qc>Qh，即0.773 3V>0.007 95S+1.2时，产生的BOG的量就能满足站内自用气的需求。

3　实例分析

已知新疆地区某LNG气化站，设LNG储罐为60 m3，站房采暖面积为350 m2，站内自用气由采暖、做饭和淋浴等生活所需构成。

3.1采暖用气

本工程供暖面积为350 m2，由表1取qh=80 W/m2，计算得到采暖设计热负荷：

Qh=80×350×10-3=28 kW

该工程站房采暖需要的天然气的耗气量：

Q1=28×3 600÷36 216≈2.783 m3/h

3.2做饭、淋浴用气

Q2=1.2 m3/h

综上所述，本工程站内自用气耗气量：

Qh=Q1+Q2=3.983 m3/h

3.3LNG储罐产生BOG的量

本工程采用60 m3珠光砂低温储罐，日蒸发率约0.3%，充装系数0.9。则储罐蒸发产生的BOG的量：

Q3=60×0.9×0.3%×625÷24=4.218 7 m3/h

3.4管路产生BOG的量

Q4=10×Q3=10×4.218 7=42.187 m3/h

综上所述，本工程产生的BOG的量：

Qc=Q3+Q4=4.218 7+42.187=46.405 7 m3/h

通过计算可以看出，Qc>Qh，即站内产生的BOG可以满足站内生活用气的需求。

3.5经济性分析

3.5.1采用BOG的成本

根据市场价格，LNG约2 900元/t，运费0.8元/(t·km)，假设路程为100 km，LNG的成本价格：

M01=2.9+(0.8÷1 000×100)=2.98 元/kg

因每千克天然气约为1.4 m3天然气，故1 m3天然气的成本价格：

M0=2.98/1.4≈2.128 6 元/m3

冬季用气费用(按照5个月供暖时间计算)：

M1=3.983×24×2.128 6×30×5≈30 521.57 元

非冬季用气费用(按照7个月计算)：

M2=1.2×24×2.128 6×30×7≈12 873.77 元

全年用气总费用：

M=M1+M2=30 521.57+12 873.77=43 395.34 元

即，采用BOG作为站内自用气的成本约4.3 万元/年。

3.5.2采用电力成本

以350 m2供热面积为例，若采用电加热锅炉，需配置功率约35 kW的锅炉。按新疆地区工业用电约0.6元/度计算。

供暖用电：

D1=35×24=840 度/天

淋浴、做饭按1.2 m3/d折算，约10 度/天。

冬季用电费用(按照5个月供暖时间计算)：

M3=(840+10)×0.6×30×5=76 500 元

非冬季用电费用(按照7个月计算)：

M4=10×0.6×30×7=1 260 元

全年用电总费用：

M=M3+M4=76 500+1 260=77 760 元

即，用电成本约为7.8 万元/年。

由对比计算可以看出，采用BOG作为自用气的方式能大大降低成本，经济性高。

4　结 论

将BOG作为LNG加气站站内自用气使用，不仅可以回收利用BOG，达到节约能源的目的，而且还能降低站内的运行成本，具有良好的经济性。

[1] 陈帅, 田士章, 胡文江, 等. LNG储罐冷却过程中BOG回收量探讨[J]. 石油与天然气化工, 2013, 42(4): 373-377.

[2] 陈子如， 夏云峰， 姚三三， 等. LNG/LCNG加气站BOG回收利用可行性探讨[J]. 石油库与加油站, 2014, 10(5): 84-89.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 城镇供热管网设计规范: CJJ 34-2010[S]. 北京: 中国建筑工业出版社， 2011.

[4] 严铭卿， 宓亢琪， 田贯三， 等. 燃气工程设计手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社， 2009: 672.

Discussion on the feasibility of using BOG for life in a LNG filling station

Liao Xiaomeng1, Zhang Yun2, Wu Ting1

(1.SichuanHongdaPetroleum&NaturalGasCo.,Ltd,Chengdu610091,China)(2.ChengduHuaqiHoupuHoldingCo.,Ltd,Chengdu610100,China)

Nowadays in China, BOG generated in LNG filling station is released directly, which leads to the waste of energy and the risk of safety. Based on the analysis of LNG filling station process flow, the source of BOG in LNG filling station is discussed, and the research on feasibility of using BOG for life (heating, cooking, showering) is carried out, as well as a real station for an example, the practicability from economic angle is discussed. The results show that it is feasible to use BOG for life and has not only economic benefits but also an important meaning for the safety of a LNG filling station.

BOG, recycling, gas for life in station

廖晓梦(1988-)，女，四川成都人，工程师，主要从事油气储运工艺设计工作。E-mail:xiaomeng.liao@hotmail.com

TE8

ADOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2016.05.010

2016-03-21；编辑：康莉