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如何降低lng天然气加气站设备的放散率

时间:2018-05-11   浏览量:

如何降低lng天然气加气站设备的放散率

随着LNG行业的发展,各种 LNG加气站 、L-CNG加气站、LNG及L-CNG合建站相继出现,除三大油企外,民营企业也积极在天然气加气站设备建设领域“跑马圈地”,各公司在加气站建设方面的投资也在不断加大。与此同时,现已投运的LNG加气站运行中的问题也暴露出来,首当其冲的便是放散量大的问题,如何解决放散问题已成为公司节约成本、降低损耗的关键问题之一。下面将从工艺管道设计、操作、管理、利用方面如何降低放散率,提出一些见解。

天然气加气站设备

天然气加气站设备的放散产生的原因

总体来说,放散的原因主要可以归结为以下几个因素:

第一、设备制造因素。

LNG真空绝热储罐、真空泵池等设备在目前工艺水平下无法达到绝对的真空绝热状态,因此这些LNG加气站设备会与外部会发生缓慢的热交换,形成BOG气体。

第二、人为因素。

由于LNG加注产业在国内还处于起步阶段,加气站员工对于LNG加注操作流程、卸车操作流程不规范,造成BOG量增加。

第三、设计因素。

为保证泵的正常运行,需要LNG潜液泵池及LNG柱塞泵头进液充分,工艺管路如果设计不合理,会造成进液及回气的阻力加大,这时就需要从回气口手动放气来确保进液速度,这部分排放在设备运行过程中会一直产生,排放量是相当大的。因此正确把握工艺设计的合理性,将是现阶段降低放散的最有效途径。这也是本文重点讨论的部分。

第四、其他外部因素。

另外,许多加气站运行之初,加气车辆太少加气量达不到设计规模,导致LNG储存时间过长,产生排放。

如何控制BOG

通过以上对BOG产生的原因分析,可以从以下几方面控制BOG量的产生:

设备方面

由于目前的真空设备制造技术条件,设备无法达到绝对真空状态,这个问题是无法回避的,只有尽量的采取措施来控制,主要有以下几个途径:

首先,天然气加气站设备尽量采用绝热效果好的设备,如用真空缠绕储罐代替珠光砂填充的LNG储罐。当然这需要从资金、车源考虑是否划算。

其次,LNG管道最大工作压力一般为1.6MPa,储罐最大工作压力一般为0.8MPa,将储罐的最大工作压力提高至1.2MPa,增加了储罐的储存时间,同时也会减少BOG的排放。

最后,要定期检验真空设备及真空管道的真空度,不合格时重新抽真空,使设备处于最佳工作状态。

操作方面

不同的操作方法也会造成BOG的产生量不一样,其中最主要的操作有两个方面:

第一、卸车操作

卸车需要将槽车压力增压到高于储罐压力时才能进行,但设备经过一段运行时一般压力较高,通常能达到0.6MPa以上,而槽车压力一般较低,约为0.2MPa左右,如果直接对槽车增压、且对储罐排放将会增加大量排放。这时候,如果进行槽车、储罐压力平衡操作,然后对槽车增压,这样操作,卸车时基本不会产生排放。

第二、设备停机时的操作

因设备加气完成后,泵会停止运行,这时候,泵池及管道中会有许多残留液体,这部分液体气化速度相当快,如果停机时间较长的时候可以用以下操作减少BOG的产生:将储罐所有气相根部阀关闭,液相根部阀打开,管道及泵池内压力上升时,LNG会被压回储罐,因管道及泵池的吸热率比储罐的吸热率高得多,这也达到了减少BOG的目的。

设计方面

设计方面,要少排放其实就是要满足泵的正常工作,首先要使储罐与泵的高差满足泵的净正吸入压头(NPSH)要求,因各种泵的NPSH要求不一样,在此就不一一列举。然后就是泵的进液及回气工艺管线要合理布置。现阶段各加气站工艺设计中存在的主要问题及解决方案如下:

储罐至泵的距离太远,造成吸热量增加。解决方法是场站布置时在满足相关规范安全距离要求的情况下,尽量缩短泵与储罐管口的直线距离,最好在3米以下,同时进液及回气管线尽量采用真空管道,如果条件不允许的情况下采用保温处理。

泵进液管线压力损失大,阻力大,主要现象有:弯头、阀门设计过多,选用的管件不合理。这些都会造成进液速度跟不上,从而导致放散率增加。解决的方法有两方面,就是减小进液管道沿程压力损失及局部压力损失。减少沿程压力损失的方法有:

1、选用内壁较光滑的管件、管道;

2、尽量减少波纹软管的使用,因为波纹软管的阻力比普通不锈钢管道大得多;

3、进液管道保持合理的坡度。

减少局部压力损失的方法有:

1、减少不必要的阀门、弯头、三通、变径的设置,工艺管线上的阀门并不是多多益善,因为当流体每经过一道阀门 时,其在阀门中所受到的阻力远远大于管道摩擦的阻力,所以阀门的安装应以满足安全和工艺要求为宜;

2、不得不选用弯头的,采用相对光滑、弯曲半径大的弯头,避免采用直角弯头及小半径弯头;

回气管线布置不合理,导致回气不畅。首先回气管路也应采用真空或发泡保温,因为泵预冷及运行过程中,回气管线低于储罐液位的位置也是会充满液体的。其次有很多LNG站的回气管线会出现上翻下翻的状况,还有就是采用波纹软管连接管道也会产生上翻下翻现象,这样液体就会积聚在低洼处,形成液封,造成回气不畅。

另外,回气管线还应设置一定的坡度,由于泵运行过程中,管道会一直从外部吸热,产生气泡回储罐,设置坡度后,气泡在LNG浮力作用下将沿管道方向产生一个分力,克服管道摩擦力回到储罐,使回气速度更快。

管理方面

从各地投运的加气站来看,在投运之初,车辆改制的较少,日加气量少,这样LNG需储存时间长,如一罐50m3的LNG大概在20天时间压力就会从0.3MPa升至0.8MPa,如果储存超过这个时间就会造成大量排放。

BOG的利用

BOG的产生是不能杜绝的,只能采取措施来加以控制。在有条件的 LNG加气站 ,还可以对BOG加以应用。如在具有城镇燃气管网的城市,还可将LNG储罐内的BOG气体导出,通过BOG加热器加热到接近常温,经调压、计量加臭后,引入民用燃气管网中。另外BOG气体还可以用于取暖、燃烧等用途。但各种利用都要满足相关的安全规范要求,同时需特别注意的是经安全排放的EAG是不允许进行回收,这样不符合相关的安全规范。

总结

总之,一座 LNG加气站 ,BOG的排放量对 加气站 效益影响非常巨大,降低放散率,是提高经济效益的有效手段。现在世界能源战愈演愈烈,我们需要不断引用更多的新产品、 新技术、新工艺到LNG行业中来,不断改善当前的加气站建设水平,同时积极探索BOG的回收利用。为提高能源的利用率,真正实现“零放散”不断去发现和创新。


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