吴军贵，王彩虹，周夏汀，等. 利用储罐压力给LNG槽车增压的BOG卸车工艺［J］. 煤气与热力，2022，42（7）：B06-B10.
随着国家发改委、国家能源局联合印发《关于加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制的意见》，各地LNG接收站开始大量开工建设，截至2021年5月，中国已建成运行22座LNG接收站（含转运站、储备库），总接收能力9 230×104 t/a。LNG接收站增多，LNG槽车运输市场也随之变大，LNG作为管输天然气的重要补充，对于天然气管网未覆盖区域，通过槽车运输将LNG供给工厂、民用或调峰用户，非常便捷。LNG槽车传统卸车工艺耗时过长，是制约LNG气源站运行效率的关键因素。本文结合实际工程项目，提出一种利用LNG真空罐压力给LNG槽车增压的BOG卸车工艺（以下简称BOG卸车工艺）。该工艺流程简单，可大幅缩短卸车时间，提高LNG气源站运行能力，同时节省卸车橇的占地面积，解决LNG应急气源站卸车能力与外输能力不匹配的问题。LNG槽车传统卸车工艺流程见图1（图1~3中蓝色流程线为LNG管路，红色流程线为天然气管路）。将卸车台卸车增压器的增压软管接到槽车增压口，槽车LNG 经卸车增压器气化为低温天然气（在本文中，气化得到的低温天然气也称为BOG），通过BOG管路返回至槽车储罐气相空间，逐步增大槽车储罐与接收LNG储罐（真空罐或常压罐）之间的压差。开启出液阀和进液总阀可将LNG从槽车储罐压送至接收LNG储罐。传统卸车工艺流程简单、无能耗，但卸车耗时长、设施占地面积大。为了维持LNG槽车向常压罐的卸车过程稳定，增压气必须满足以下要求：压力足以维持槽车储罐和常压罐之间的压差；增压气不会额外造成LNG蒸发，其温度维持饱和温度；增压气不能是加臭之后的天然气。真空罐内BOG能满足以上条件。以某市西部LNG应急气源站（下称西部站）为例，BOG卸车工艺流程见图2。西部站共设4个卸车台（图中只显示2个）。卸车台增压阀、出液阀对应槽车储罐的BOG增压入口和LNG出口，开启增压阀利用LNG真空罐BOG压力对槽车储罐增压，当真空罐和槽车储罐均压后，通过开启出液阀、常压罐进液总阀，即可对LNG常压罐进液。计算开始时，设定真空罐与槽车已完成均压。将卸液时间分为若干个时间间隔Δt，进行叠加计算。不考虑槽车储罐BOG与LNG的传热、LNG管道LNG与环境的传热。不考虑LNG的蒸发。LNG槽车储罐容积为50 m3，槽车储罐内直径3.5 m，卸液开始时刻LNG体积为45 m3。环境压力取0.101 MPa。真空罐设有压力调节装置，在卸液阶段能够始终保持BOG绝对压力稳定在0.345 MPa。常压罐也设有压力调节装置，绝对压力稳定在0.116 MPa。槽车LNG温度为-150 ℃。卸液过程中，槽车储罐压力、槽车液位均随时间发生变化。
通过对西部站工艺流程的分析，制定了BOG卸车工艺操作规程。通过实践统计，BOG卸车工艺增压操作5 min即可实现真空罐和槽车的均压。传统卸车台一般都未设置压力远传系统，而BOG卸车工艺可以通过真空罐压力实时掌握卸车时槽车压力，有利于卸车作业的远程安全管控。传统卸车工艺与BOG卸车工艺比较如下。a.BOG卸车工艺拆装软管4根，比传统卸车工艺少2根，缩短了软管拆装时间，同时减少了泄漏风险点，且可远程监控槽车压力。b.传统卸车工艺由于收尾阶段增压困难，易造成槽车LNG剩余量较多，并且需要频繁操作增压阀门。BOG卸车工艺压力稳定，可避免此类问题。从2019年5月开始推行BOG卸车工艺以来，统计分析卸车数据，按照满负荷卸车进行比较。两种卸车工艺卸车用时对比见图4。可以看出，传统卸车工艺（3辆车同时卸车）、BOG卸车工艺（4辆车同时卸车）最长卸车用时分别为294.6、150.0 min，最短卸车用时分别为144.6、100.0 min。BOG卸车工艺5 min即可完成槽车储罐均压，且不受环境温度影响，均压过程中压力稳定，增压阀门无须频繁操作，可缩短均压时间约25 min。传统卸车工艺（3辆车同时卸车）均压、卸液、收尾3个阶段总计平均用时即卸车用时199.8 min，BOG卸车工艺（4辆车同时卸车）平均用时135.9 min。由此得出，传统卸车工艺，单车卸车用时为66.6 min，BOG卸车工艺，单车卸车用时为34 min。影响卸车效率的因素主要有卸车用时、卸车压差、卸净率等。卸车压差直接影响卸车速度，压差越大，卸车用时越短。卸净率类似于管输气的输售率，由于槽车储罐出液口径一般为DN 50 mm，出液口离槽车储罐底部有一定高差，卸车结束后槽车储罐内留有余液，以保证槽车储罐空罐时不易回温。当卸车快结束时如果出液阀仍保持原开度，会造成出液口出现漩涡，压低实际液面，造成真空罐的BOG直接进入常压罐，使卸净率偏高。通过实践，当槽车储罐液位计显示低于200 mm时，逐渐关小出液阀至1/4开度，当液位计显示低于100 mm时，出液阀关至1/12开度，直至槽车储罐液位计显示为0，关闭增压阀。根据接收储罐压力情况，对槽车储罐均压，直至槽车储罐压力降至与接收储罐压力平衡，关闭出液阀，吹扫卸车软管，结束卸车。LNG槽车卸车过程中，拆装软管不仅耗时，且要进行吹扫、查漏等。BOG卸车工艺拆装软管数量少，降低了燃气泄漏概率。BOG卸车工艺将BOG压力稳定控制在合适值，减少压力波动，降低燃气泄漏的风险。现场和中控室操作人员可实时掌握现场卸车压力，提高了操作的可靠性和安全性。传统卸车工艺产生BOG量多，压力波动较大，最多只能3辆槽车同时卸车。BOG卸车工艺可以从3辆增加到4辆，由于操作简单方便，卸车台无需增加操作人员，节约操作人工费用约10×104 元/a。BOG卸车工艺在拆卸软管和增压时间上都体现出优势，同时增加了卸车的连续性，单车卸车用时从传统卸车工艺的66.6 min降至BOG卸车工艺的34 min，卸车效率提高了48.9%。槽车卸车电力消耗主要是BOG压缩机能耗。在BOG卸车收尾阶段，BOG进入常压罐后，经过压缩机加压输送出站。传统卸车工艺（3辆车同时卸车）收尾阶段，BOG压缩机需运行1.5 h。BOG卸车工艺（4辆车同时卸车）收尾阶段，BOG压缩机需运行1.0 h。西部站满负荷卸车时压缩机功率为430 kW，按照每年卸500车计算，电费按1.2 元/（kW·h）计，可节约电费64 500 元/a。在卸车现场，操作工不用频繁操作卸车橇增压阀和出液阀，减轻操作工的劳动强度。①BOG卸车工艺单车卸车用时大幅缩短，卸车效率提高了48.9%。②BOG卸车工艺受环境温度影响小，可省略卸车增压器。③BOG卸车工艺槽车储罐压力控制更稳定，员工操作简单，卸车风险低。④按每年卸500车计算，应用BOG卸车工艺，每年节约操作人工费用约10×104 元/a，节约电费64 500 元/a。⑤BOG卸车工艺节省卸车时间，提升LNG厂站运行效率，减少卸车橇占地面积，降低投资。［1］段常贵. 燃气输配［M］. 5版. 北京：中国建筑工业出版社，2015：92-93.［2］顾安忠，鲁雪生，汪荣顺，等． 液化天然气技术［M］. 北京：机械工业出版社，2003：252-253.
