LNG接收站火炬處理能力分析與計算

隨著(zhù)國內氣市場(chǎng)的不斷擴張，國內氣需求量越來(lái)越大，LNG以其600：1的高壓縮比特性在氣市場(chǎng)中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。LNG接收站，作為L(cháng)NG的接收終端，其運行平穩與否，直接關(guān)系著(zhù)能源戰略能否順利開(kāi)展。

LNG接收站的主要作用為接受、儲存船運LNG，并通過(guò)氣化或槽車(chē)外輸等途徑將LNG外輸，滿(mǎn)足下游用戶(hù)需求。接受站內主要工藝系統包括卸船系統、儲罐系統、高低壓輸出系統、氣化系統以及槽車(chē)系統。各系統在接收站日常運行過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量的BOG(閃蒸氣)。正常工況下，接收站產(chǎn)生的BOG會(huì )由BOG壓縮機加壓后通過(guò)再冷凝器冷凝為L(cháng)NG或直接通過(guò)高壓壓縮機加壓至外輸壓力后直接外輸進(jìn)入外輸管網(wǎng)。但當接收站遇到如火災、長(cháng)時(shí)間斷電、臺風(fēng)等突發(fā)情況或其他重大災害導致BOG處理系統失去處理能力時(shí)，為了接收站的，火炬系統作為緊急處理方式，能夠緊急處理多余BOG，接收站的。筆者以L(fǎng)NG接收站為例，利用實(shí)際生產(chǎn)運行數據，借鑒計算方法，對接收站火炬系統的處理能力進(jìn)行分析和計算。

1.正常工況下BOG產(chǎn)生途徑

1.1儲罐系統產(chǎn)生BOG

儲罐系統作為接收站接收儲存LNG的容器，在日常儲存LNG過(guò)程中，由于管壁吸熱、設備運行等因素，會(huì )在儲存過(guò)程中產(chǎn)生大量的BOG，儲罐系統與BOG總管相通，正常工況下儲罐系統壓力會(huì )維持在17一25kPa左右。

1.2管道內產(chǎn)生BOG

在接收站運行過(guò)程中，各LNG管道雖有保冷材料進(jìn)行保冷，但是仍不能隔熱，在與環(huán)境換熱過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量BOG，考慮卸船管線(xiàn)、低壓輸出管線(xiàn)、高壓外輸管線(xiàn)、裝車(chē)管線(xiàn)、碼頭保冷管線(xiàn)BOG及主要保冷管線(xiàn)產(chǎn)生情況。

1.1.3卸料過(guò)程中儲罐內LNG閃蒸產(chǎn)生BOG及向船艙返氣BOG

在卸船過(guò)程中，LNG進(jìn)入儲罐，由于儲罐溫度與進(jìn)入的LNG溫度不同，會(huì )進(jìn)行相互換熱，正常情況下，卸料LNG溫度高于儲罐內溫度，因此會(huì )釋放大量熱量，造成儲罐內LNG吸熱閃蒸。同時(shí)，LNG船在將LNG輸送到站內儲罐過(guò)程中，需要站內補充BOG對LNG體積進(jìn)行置換。

1.2突發(fā)狀況下BOG產(chǎn)生途徑

1.2.1臺風(fēng)過(guò)境情況下儲罐BOG產(chǎn)生

當臺風(fēng)過(guò)境時(shí)，接收站所在地區大氣壓力急劇下降，這將導致儲罐系統內氣相空間表壓降低，正常工況下，一般會(huì )增加壓縮機負荷，降低升高，在此過(guò)程中，儲罐內大量LNG閃蒸生成大量BOG。

1.2.2火災情況下儲罐額外BOG產(chǎn)生

當儲罐區發(fā)生火災時(shí)，儲罐外壁溫度升高會(huì )導致儲罐內LNG閃蒸，產(chǎn)生BOG。

2火炬系統處理能力計算

火炬系統在接收站BOG處理系統癱瘓情況，會(huì )將接收站內多余BOG放空燃燒，進(jìn)而接受站內壓力穩定。其處理能力按照上文分析情況進(jìn)行計算。

卸船流程主要是通過(guò)卸料臂將船上的LNG輸送到儲罐，船上的LNG進(jìn)入儲罐時(shí)，由于體積置換，儲罐會(huì )有大量的LNG進(jìn)入BOG管線(xiàn)；而且船上LNG進(jìn)入儲罐時(shí)與儲罐原有的LNG焓值不一樣，會(huì )發(fā)生閃蒸產(chǎn)生大量的BOG。船上由于卸料的原因，船艙壓力將會(huì )不斷降低，為了維持船艙壓力穩定，需要對船艙進(jìn)行返氣來(lái)維持船艙壓力。

為了維持儲罐壓力穩定，卸船時(shí)LNG的體積流量將壓縮儲罐氣相空間的氣體從而產(chǎn)生BOG，BOG產(chǎn)生量的大小與卸料速度和接收站的外輸量大小有關(guān)，置換出的BOG與儲罐氣相空間的氣體狀態(tài)一致。

卸料閃蒸主要是儲罐氣液界面處的LNG由于吸熱而處于氣液平衡狀態(tài)，船上的LNG進(jìn)入儲罐的過(guò)程中，通過(guò)與外界不斷的熱交換，LNG的溫度和壓力會(huì )不斷發(fā)生變化，進(jìn)入儲罐時(shí)與儲罐的LNG焓值不一樣，從而發(fā)生閃蒸。

卸料時(shí)船上的氣相空間壓力不斷降低，為維持船艙壓力穩定，需對船艙進(jìn)行返氣。船艙的BOG主要包括兩部分：船艙本身的蒸發(fā)量和BOG的返氣量。為維持船艙壓力穩定，主要是通過(guò)返氣使得船上氣體蒸發(fā)量和返氣量的體積流量與卸料量相等即可。

LNG接收站在日常運行過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的BOG，正常情況下通過(guò)再冷凝工藝或高壓壓縮外輸工藝，使接收站內管道、儲罐等設備保持正常運行壓力，當發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，火炬系統作為站內壓力穩定的一項重要措施，在接收站突發(fā)情況保持壓力穩定的要求中起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)過(guò)模擬計算可知，LNG接收站的火炬系統滿(mǎn)足處理突發(fā)情況的要求，能夠較好的接收站運行要求。事實(shí)也證明，在突發(fā)情況來(lái)臨時(shí)，火炬系統的確能夠較好的穩定儲罐系統壓力，接收站的。