LNG加气站BOG量计算及处理工艺

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摘 要：相比传统汽车燃料，lng具有更环保、优质、经济等特点，LNG汽车的研发也已成为汽车行业新的发展方向，为适应LNG汽车快速发展的步伐并满足其加气需求，LNG加气站的数量与日俱增。然而安全问题是LNG加气站最关注的环节，其中bog的产生对加气站的安全运行影响很大。对此，本文主要分析BOG产生的主要原因，对加气站产生BOG量进行计算，并探讨了相关的BOG抑制措施和处理工艺。

关键词：LNG加气站 蒸发气体（BOG） BOG量计算 BOG处理

一、引言

BOG即Boil Off Gas，是低温液体，如LNG等在储罐内吸收外部热量而汽化的气体。随着LNG加气站建设成几何速度增长，由于加气站自身的种种原因，LNG蒸发气体产生量过大，BOG的产生会引起储罐等设备内压力升高，气体耗散使周边环境空气中充斥可燃气体，不但造成了能源浪费和环境污染，甚至影响LNG加气站的安全运行。因此，有必要分析BOG产生原因、计算BOG气量，并采取合理的抑制和处理BOG气体产生的工艺措施。

二、BOG的产生

LNG加气站中，通常将LNG低温绝热地储存在储罐中，运行时经低温绝热的管道转移至潜液泵、加气机等设备中。虽然LNG储罐和运输设备都采用低温绝热结构，但存运设备与外界环境仍不可避免地存在热量交换，加上LNG具有低温性、易蒸发气等特点，在储存运输设备中难免会产生蒸发气体。此外在加气站的运行工艺流程中，特别是LNG卸车和加气过程，系统结构也跟环境存在接触，这也会导致BOG的产生。一般在LNG加气站中，BOG产生的原因可以归结为以下几点：第一，储存运输设备漏热；第二，卸车和加气过程中的空间置换；第三，LNG潜液泵运行时产生热量；第四，其他一些原因，包括环境大气压变化以及卸车时压力闪蒸等。

三、BOG量计算

根据上文分析，LNG加气站中BOG产生的原因有多种多样，并且受相关设备固有特性及加气工艺流程自身特性影响，要精确计算每部分BOG的产生量相当困难。因此工程实际中，各部分BOG产生量计算如下。

1.LNG储罐产生的BOG量

通常LNG储罐的BOG量是运用静态蒸发率来进行计算。一天时间内储罐静态蒸发率是在储罐中装有超过有效容积一半的LNG，将其静置平衡后，一天时间内因自然蒸发而损失的LNG质量与储罐有效容积总LNG质量的百分比，其计算公式如下：

（3- 1）

式中：是指储罐因外界传热产生的BOG量，kg/h；是指储罐日蒸发率，%；是指储罐充装率，%；是指LNG液体密度，；是指储罐有效容积，。

2.LNG管道产生的BOG量

LNG管道主要将储罐中LNG转移至潜液泵或加气机中的运输管道，与储罐一样，虽然也采用低温绝热结构，但也无法隔绝外界环境交换，这部分BOG称为管道LNG冷损失。此部分蒸发气的计算公式如下：

（3- 2）

式中：是指管道产生的BOG量，kg/h；是指管道单位长度上冷损失量，w/m；是指加气站内液相管道总长度，m；是指蒸发BOG的汽化潜热，kJ/kg。

3.卸车加气流程中产生的BOG量

在LNG卸车和加气流程中，由于容积置换，在流程进行时液体储位变化引起BOG量变换，所以LNG体积流量的变化与BOG体积流量变化等同，此部分蒸发气的计算公式如下：

（3- 3）

式中：是指卸车或加气流程产生的BOG量，kg/h；是指流入储罐内LNG体积，；是指流出储罐内LNG体积，；是天然气密度，。

需要注意的是，同一储罐不应同时进行卸车和加气流程，以防止储罐内发生翻滚。因此，对同一储罐操作中，不可能同时发生流入流出的容积置换。

4.LNG潜液泵产生的BOG量

LNG潜液泵主要在卸车或加气流程中为系统提供动力，当其运行时会产生一定热量，由此热量产生的BOG计算公式如下：

（3- 4）

式中：是由潜液泵运行产生的BOG量，kg/h；是潜液泵功率，kW；是LNG汽化潜热，kJ/kg。

5.其他原因产生的BOG量

大气压力变化、卸车时闪蒸等也会引起一定量BOG，此部分BOG量的计算也可以由相应工程计算公式得到，由于BOG量产生主要由上文四部分组成，所以由其他因素产生的BOG量计算就不再详细阐述。

在LNG加气站的实际操作流程中，存在多种不同的工况，因此加气站BOG总量计算需根据不同的实际工况再运用上述BOG量计算公式得出。

四、BOG处理工艺

与LNG接受站相比，一般加气站产生的蒸发气体总量并不大且不连续，因此加气站一般不使用BOG压缩机，而是使用BOG加热器进行相关处理。加气站常用的BOG气体处理措施有以下几种：

1.在LNG卸车流程中产生BOG时，可将储罐内的

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BOG返回至槽车，以此补充卸车时产生的压力下降，运用这种方法的优点是工艺简单、无需借助外界能耗。

2.将产生的BOG气体应用压缩机压缩，使其达到外输网压力并将其输出。这种方法优点是工艺简单、消耗资金少，而且由于将BOG输送至外界天然气管网，因此不造成能源浪费。但是，该方法有一定局限性，适合产生BOG量较小且需要与外界输气管网相同的加气站。

3.另外一种方法是在紧急情况下使用，由于BOG产生对安全有极大隐患，当BOG量过多且容易引发危情时，可将BOG直接送火炬燃烧，若量超出火炬承受能力时也可直接排入大气。这种方法对环境造成极大污染且严重浪费资源，只是在紧急情况下的应急措施。

通常加气站中，潜液泵、LNG管道、加气机等设备都有管道和储罐相通，由这些设备产生的BOG最终都进入LNG储罐，因此加气站中产生BOG的处理重点是抑制和处理储罐内BOG气体的产生。

五、结语

BOG的产生是影响LNG加气站安全运行的重要因素，本文主要分析加气站中BOG产生的原因，并针对这些原因，对各部分BOG量进行计算进而提出相关BOG处理工艺，期望为LNG加气站安全设计及BOG工艺流程设计提供参考依据。