摘要：为探究LNG接收站BOG处理方式的原理，对几种常见的BOG处理方式进行了总结，分析了再冷凝法、加压外输法、压缩为CNG三种方式的原理、优缺点和适用条件，并通过软件模拟了接收站的BOG再冷凝处理工艺，对模拟流程进行了简要分析，得出了冷凝一定量BOG所需的最小LNG流量。 关键词：LNG；BOG；再冷凝；软件模拟
1 BOG产生的原因
1.1储存容器内的自然蒸发
假设储罐保冷性良好，则储罐内的温度和压力将在较小范围内波动。标准大气压下，液化天然气沸腾温度的范围为-166℃至-157℃。作为指导性数据，在压力为1×105Pa至2×105Pa之间时，气相压力每降低1×103Pa，1m3LNG蒸发约0.4kg气体。所以理论上，在一定压力范围内，BOG的生成量随压力的降低而增加。 ②组分
假设储罐内温度和压力在很小的范围波动，BOG生成速率与LNG的组份（LNG的甲烷含量大于75%，氮含量小于5%）有关。由于甲烷的沸点高于氮气，甲烷会比氮气后蒸发，蒸发出的甲烷将由BOG处理系统回收，在大气压下甲烷的液化温度比氮气高，而再冷凝时氮气会比甲烷后液化，气相中的氮不断累计，引起BOG总量增加。四川人口与计划生育条例
1.2容器和设备漏热
LNG储罐一般为双层结构设计，内外层之间抽成真空或充填干燥的惰性气体，并填充隔热材料，然而，在储存和输送时，由于材料的保冷性能、外界温度、光照的变化，且由于储罐内外环境的巨大温度差，储罐内部与外界不断发生热传导，罐内LNG吸热蒸发汽化。外界温度、光照变化等外部因素是通过改变传热温差影响储罐系统的漏热量，同时考虑光照的影响，当环境温度的波动范围为0～40℃，系统中BOG量的波动小于30%。相较外界因素，储罐材料的保冷性能较影响BOG的产生。
1.3 LNG吸收卸料装置的热量产生BOG
胃电图仪
在卸料期间，LNG蒸发的原因为：①操作时LNG不断与卸料臂发生热传导，温度上升，流回到储罐导致罐内LNG温度升高；②用于预冷的BOG吸收卸料臂的热量，又回到储罐系统，改变储罐内气相的温度。减少卸料作业时BOG的生成量，有缩短卸料时间、调整卸料臂的预冷速度和设备压力、改变卸料操作方式等。
2 LNG接收站BOG的处理方式
2.1再冷凝
①再冷凝的原理
再冷凝是将过冷的LNG对经过增压的BOG进行热交换，在再冷凝器中使BOG冷凝，由高压泵加压气化外输。BOG再冷凝系统一般由BOG收集系统、回气系统、BOG压缩机和再冷凝器组成。首先用液下泵对储罐中的LNG加压，同时用BOG压缩机对BOG增压。如图1所示，加压后的过冷LNG将分为两部分，流进再冷凝器的一部分与压缩后的BOG进行混合换热，经冷凝后与流经旁通的另一部分混合，增压后汽化外输。如果液化天然气的量不够，则无法实现BOG的冷凝，所以再冷凝工艺适用于天然气外输量大、外输管道压力高的大型 场站，该工艺利用LNG本身的冷能，能耗较低，是目前全世界大型接收站主要采用的BOG处理方式。
cvr②再冷凝器
再冷凝过程中，再冷凝器为主要部分。再冷凝器是一种直接接触的换热设备，直接接触换热具有传热系数高、不易腐蚀设备、结构简单、投资小等优点。其基本原理是加压后的BOG经过气体分布器，在静态混合器中与过冷的LNG完全接触，经冷凝后排出。固定在管道中的静态混合装置可改变管道中流体的流态，实现BOG和过冷的LNG完全接触并冷凝。BOG的流速不能过大，否则将无法维持内部液位和出口压力的平稳。BOG再冷凝器的主要结构为气体分布器和静态混合器。气体分布器与BOG管道连接，为多孔介质构成。BOG经过气体分布器时，微孔通道将使气泡尺寸减小，数量增加，液体的紊流程度提高。静态混
合器有无机械搅拌、连续生产、无污染、分散性好、混合好等优点。20世纪60年代，美国的凯尼斯公司首先将其应用于实际生产。
单壳单罐式再冷凝器分为填料段和缓冲段，目前较为常见。如图2所示，LNG从N1流进再冷凝器，增压后的BOG从N2进入，LNG经分布器均匀分配，与填料中的BOG混合，发生传热冷凝，冷凝后的LNG经缓冲段从N3流出，与流经旁通的LNG混合进入高压泵。中石油江苏LNG项目采用单壳单罐式再冷凝器。
雨水管道
③再冷凝的工艺控制
过冷的LNG将BOG由气相冷凝为液相，只需对进入再冷凝器的气液流量比进行控制，同时保持进出口物料平衡，就能保证再冷凝器运行稳定。控制进入再冷凝器的气液比，可分别通过控制内部液位高度、流入的BOG量和液体上方的气相压力实现，控制进出口物料平衡可通过控制出口压力和流入的气液比实现。
2.2加压外输
若天然气外输量减小，难以满足BOG冷凝时，可将BOG直接加压外输。将储罐内的大部分BOG通过配套管道直接外输，不经过再冷凝器，不消耗LNG的冷能。一般将一台高压压缩机安装在BOG压缩机的出口处，将BOG加压至天然气外输管道相同压力后直接输送。加压外输处理工艺对压缩机能耗较大，一般与再冷凝法结合使用。也可将BOG经过加热并加压至低压外输管道压力，直接通过低压外输管道输送。低压外输管道不接入高压天然气管网，直接输送至客户，具有方便、节能等优点，但要求LNG接收站周围有长期、稳定的用户企业。由于BOG的生成量不稳定，低压外输要求场站内有配套的储气设施。目前常见的BOG储气罐有球形罐和地下储气束管两种形式。中石化青岛LNG项目是国内第一个实现BOG低压外输的项目。该项目采用地上BOG储罐，将再冷凝未液化的BOG经低压管道输送给周边的客户。
气液混合器
2.3压缩为CNG
有的LNG接收站在设计时设有压缩天然气（CNG）处理流程，可用加热装置将BOG升至常温，经过缓冲罐，通过压缩机加压为CNG，由CNG槽车外运。CNG压缩机的开启和关闭一般根据储罐压力来控制，罐内压力增加时，开启压缩机，同时开启CNG充装设备；罐内压力下降，则关闭压缩机，同时关闭CNG充装设备。相比其他BOG处理方式，CNG处理工艺受生产条件限制较小，更加灵活，且通过槽车外运，销售市场更广，但只能应用于具有CNG处理及充装工艺的大型LNG场站，且需同时考虑BOG生成量的波动性。中海油粤东LNG项目在投产时外输管道尚未建成，将BOG压缩为CNG后装车外运，在外输管道建成后，实现了管道天然气和CNG的同时销售。
结语：
LNG接收站的BOG处理方式正呈多样化、合理化的发展趋势。对于大型接收站，BOG再冷凝工艺能有效回收大部分BOG气体，同时其他处理方式也越来越多地得到应用。本文的研究对LNG接收站BOG处理系统的设计、施工和生产运行具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]王彦,信鹏,高萃仙.LNG接收站蒸发气的发生与气量计算[J].油气储运,2010,29(5):363-364.
[2]国家质量监督检验检疫总局.低温绝热压力容器试验方法:GB/T18443.2—2001[S].北京:中国标准出版社,2001.
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