摘　要：分析液化天然氣(LNG)與壓縮天然氣(CNG)汽車(chē)加氣合建站中，回收利用BOG的設(shè)計(jì)方案，計(jì)算其經(jīng)濟(jì)效益，分析其必要性。

關(guān)鍵詞：LNG加氣站　CNG加氣站　合建站　BOG　回收利用

Recycling of BOG in Combined LNG and CNG Vehicle Filling Station

Abstract：The design scheme of recycling of BOG in combined LNG and CNG vehicle filling station is analyzed．The economic benefit from recycling of boil-off gas(BOG)is calculated，and its necessity is analyzed．

Key words：LNG filling station；CNG filling station；combined station；boil—off gas(BOG)：recycling

本文以白銀市某新建LNG與CNG汽車(chē)加氣合建站為研究對(duì)象，針對(duì)該汽車(chē)加氣合建站中產(chǎn)生蒸發(fā)氣體(BOG)的放散問(wèn)題，通過(guò)完善設(shè)計(jì)流程使BOG得以回收利用。

1　LNG與CNG汽車(chē)加氣合建站的工藝設(shè)計(jì)

1．1　合建站規(guī)模及主要設(shè)備

合建站規(guī)模：LNG加氣區(qū)加氣能力為730×10⁴m³／a，CNG加氣區(qū)加氣能力為730×10⁴m³／a，合建站總加氣能力為1460×10⁴m³／a。

LNG加氣區(qū)主要設(shè)備有LNG槽車(chē)l輛，LNG儲(chǔ)罐l臺(tái)、LNG柱塞泵2臺(tái)、LNG加氣機(jī)2臺(tái)等。CNG加氣區(qū)主要設(shè)備有調(diào)壓計(jì)量橇1臺(tái)、干燥器1臺(tái)、CNG儲(chǔ)氣瓶組l臺(tái)、CNG壓縮機(jī)2臺(tái)、CNG加氣機(jī)6臺(tái)等。

1．2　工藝流程

LNG加氣區(qū)工藝流程：LNG由LNG槽車(chē)運(yùn)至加氣區(qū)內(nèi)，通過(guò)卸車(chē)口卸入LNG儲(chǔ)罐內(nèi)。當(dāng)加氣時(shí)，開(kāi)啟柱塞泵將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG升壓至1.0MPa后送至加氣機(jī)給汽車(chē)加氣。站內(nèi)產(chǎn)生的BOG及安全閥放散的氣體(EAG)通過(guò)低壓放散裝置放散。

CNG加氣區(qū)工藝流程：來(lái)自管網(wǎng)的1.2MPa管道天然氣，經(jīng)調(diào)壓計(jì)量后進(jìn)入干燥器脫水，再經(jīng)CNG壓縮機(jī)加壓至25MPa后，一部分送至站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶組，另一部分送至加氣機(jī)給汽車(chē)加氣。站內(nèi)產(chǎn)生的EAG通過(guò)高、低壓放散裝置分別放散。

2　LNG加氣區(qū)的BOC詩(shī)算

參考國(guó)內(nèi)各廠家相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)，各設(shè)備日蒸發(fā)率(LNG靜置達(dá)到熱平衡后，24h內(nèi)自然蒸發(fā)損失的LNG質(zhì)量和有效體積下LNG質(zhì)量的比例)如下：LNG槽車(chē)日蒸發(fā)率為0.3％，LNG儲(chǔ)罐日蒸發(fā)率為0.3％，柱塞泵日蒸發(fā)率為0.15％，加氣機(jī)日蒸發(fā)率為0.15％。

LNG加氣區(qū)日加氣量為2×10⁴m³／d，60m³的LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存時(shí)間為2d，50m³的LNG槽車(chē)每2日往返運(yùn)輸l次，充裝系數(shù)為0.9。自然傳熱產(chǎn)生的BOG約為78m³／d，卸車(chē)產(chǎn)生的BOG約為57m³／d，加氣產(chǎn)生的BOG約為l87m³／d。LNG加氣區(qū)日產(chǎn)生BOG的量為322m³／d。

3　回收利用方案

3．1　方案一

在工藝流程中增加BOG回收工藝。將加氣區(qū)內(nèi)BOG全部經(jīng)加熱器加熱到環(huán)境溫度送至回收罐中，然后送入CNG壓縮機(jī)加壓至25MPa，送入CNG儲(chǔ)氣瓶組。

該方案需增加的工藝設(shè)備有：容積為5m³、工作壓力為2.5MPa的回收罐l臺(tái)，l00m³／h加熱器1臺(tái)，流量為100m³／h、排氣壓力為25MPa的CNG壓縮機(jī)1臺(tái)。

3．2　方案二

工藝流程中增加BOG回收工藝。將加氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的BOG全部經(jīng)加熱器加熱到環(huán)境溫度后送至回收罐中，然后送到CNG壓縮機(jī)，加壓至天然氣管網(wǎng)的進(jìn)站壓力(即1.2MPa)后，送入CNG加氣區(qū)干燥器上游天然氣管道中。

該方案需增加的工藝設(shè)備有：容積為5m³、工作壓力為2.5MPa的回收罐l臺(tái)，l00m³／h加熱器1臺(tái)，流量為100m³／h、排氣壓力為l.2MPa的CNG壓縮機(jī)1臺(tái)。

3．3　方案比較

兩種方案工藝流程很相似，區(qū)別在于CNG壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)及造價(jià)不同。

比較兩種方案的設(shè)備技術(shù)參數(shù)和造價(jià)，方案二更合理，造價(jià)更低。因此選用方案二對(duì)本工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

優(yōu)化設(shè)計(jì)后LNG加氣區(qū)工藝流程為：LNG由LNG槽車(chē)運(yùn)至加氣區(qū)內(nèi)，通過(guò)卸車(chē)口卸入LNG儲(chǔ)罐內(nèi)。當(dāng)加氣時(shí)，開(kāi)啟LNG柱塞泵將儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG升壓至1.0MPa后送至加氣機(jī)給汽車(chē)加氣。產(chǎn)生的BOG全部經(jīng)加熱器加熱到環(huán)境溫度后送至回收罐中，然后送到CNG壓縮機(jī)，加壓至天然氣管網(wǎng)的進(jìn)站壓力(即1.2MPa)后，送入CNG加氣區(qū)干燥器上游天然氣管道中。LNG加氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的EAG，通過(guò)低壓放散裝置放散。

4　經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

4．1　投資估算

以目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上LNG設(shè)備價(jià)格計(jì)算，回收罐約5.5×10⁴形臺(tái)，加熱器約2.5×10⁴元／臺(tái)，CNG壓縮機(jī)(功率為50kW)約16×10⁴元／臺(tái)，增加管道及附件等費(fèi)用約2×10⁴元，共計(jì)設(shè)備費(fèi)用約26×10⁴元。

4．2　耗能計(jì)算

回收BOG的能耗在CNG壓縮機(jī)的用電上，以LNG加氣區(qū)產(chǎn)生BOG的量為322m³／d計(jì)算，1d內(nèi)可充滿容積為5m³、工作壓力為2.5MPa的回收罐約2.5次，CNG壓縮機(jī)間歇性開(kāi)啟，每次開(kāi)啟1.25h即可將回收罐內(nèi)氣體抽空，每天共計(jì)開(kāi)啟壓縮機(jī)的時(shí)間為3.2h。CNG壓縮機(jī)的電機(jī)功率為50kW，計(jì)算后可得出其日耗電量為l60kW·h／d。以當(dāng)?shù)仉妰r(jià)2.0元／(kW·h)計(jì)算，日耗電費(fèi)用為320元／d，年耗電費(fèi)用為11.7×10⁴元／a。

4．3　節(jié)氣收益計(jì)算

以2013年10月份白銀市市天然氣價(jià)格計(jì)算，天然氣進(jìn)氣價(jià)為2.45元／m³，售氣價(jià)為4.60元／m³，以BOG回收量為322m³／d計(jì)算，每日可增加的經(jīng)濟(jì)收益為692元／d，每年可增加經(jīng)濟(jì)收益為25.2×10⁴元d。

4．4　經(jīng)濟(jì)效益分析

BOG回收總投入沒(méi)備費(fèi)用共計(jì)26×10⁴元，年增加售氣收入為25.2×10⁴元／a，年增加耗電費(fèi)用11.7×10⁴元／a，設(shè)備折舊費(fèi)及維修費(fèi)約為2×10⁴元a，即年總收益為11.5×10⁴元a。那么，3年即可回收投入的資金，此后每年可增加經(jīng)濟(jì)收益ll.5×10⁴元／a。

5　回收BOG的必要性

在本文討論的汽車(chē)加氣合建站中雖然產(chǎn)生BOG的量較少，但是存在安全隱患。因此，回收BOG是減少安全隱患的十分必要的措施。隨著我國(guó)天然氣行業(yè)迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，因此，日常生產(chǎn)中回收利用天然氣是十分必要的節(jié)能手段。從此項(xiàng)工程看，回收BOG創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益也是明顯的。

本文作者：馮伯媛  馮雪源  曲平  趙宏

作者單位：中交煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院有限公司

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