CN111637359B - 一种lng接收站bog再冷凝系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LNG接收站BOG再冷凝系统及方法。所述系统的结构：LNG储罐内的低压外输泵的输出管线与设于其外的高压泵连接；高压泵的出口连接高压外输管线，高压外输管线上设置高压气化器；于高压泵后，高压外输管线引出高压LNG分支管路，高压LNG分支管路与换热器的液相入口连接；换热器的气相和液相出口分别与第一文丘里引射式混合器的低压吸入口和高压吸入口连接；第一文丘里引射式混合器的出口与缓冲分液罐连接，缓冲分液罐的液相出口与小流量高压泵连接，小流量高压泵的出口连接高压外输管线。本发明较常规LNG接收站BOG压缩再冷凝工艺节省BOG压缩机，利用文丘里引射式混合器设备结构简单，极大简化BOG回收能耗，且便于拆除检修，推广行高，能源利用率高。

Description

一种LNG接收站BOG再冷凝系统及方法

技术领域

本发明涉及一种LNG接收站BOG再冷凝系统及方法，属于天然气领域。

背景技术

液化天然气（LNG）是目前全世界公认的清洁石化能源之一，全球已有多个国家将液化天然气作为首选燃料，其需求量也在逐年提升。液化天然气接收站作为LNG产业链上的重要环节之一，近几年得到了快速迅猛的发展，国家也在大力推进液化天然气接收站的建设，推广LNG的应用。液化天然气在接收站储存过程中及在外输至下游管网的过程中会产生大量的蒸发气（BOG），该部分气体的产生主要是由于储罐及管道的吸热，以及接收站运行过程中设备的热输入引起。例如，储罐静置状态下，也有近0.05wt%的日蒸发量，通常一个500万吨年处理量的接收站，卸船工况下BOG小时量可达几十吨。

同时，BOG的产生是不可避免的，目前，液化天然气接收站主要采用的BOG再冷凝工艺是通过BOG压缩机将BOG加压输送至再冷凝器，与低压外输总管分出的少量低温LNG液体充分混合，使其冷凝为LNG进入外输管网进行气化外输。该过程中BOG压缩机的能耗较高，占地面积较大，运营成本较高。特别对于扩建项目而言，可能存在前期项目建设过程中BOG压缩机预留厂房不足的问题。另外，可通过BOG高压压缩机将BOG总管中的气体直接加压外输至管网，该方式同样存在设备成本高，能耗较高，运营费用高的问题。

因此寻找节能高效的BOG再冷凝工艺是实现LNG接收站节能降耗的重要措施之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便的LNG接收站BOG再冷凝系统以及方法，具有工艺设备简单、易实现、能耗低、节能降本的优点。

本发明所提供的LNG接收站BOG再冷凝系统，包括高压泵和高压气化器；

LNG储罐内设置低压外输泵，所述低压外输泵的输出管线与设于所述LNG储罐外的所述高压泵连接；

所述高压泵的出口连接高压外输管线，所述高压外输管线上设置所述高压气化器；

于所述高压泵后，所述高压外输管线引出一高压LNG分支管路，所述高压LNG分支管路与换热器的液相入口连接，BOG总管与所述换热器的气相入口连接；

所述BOG总管指的是汇总接收站厂区内所有BOG气体的总管，包括LNG储罐、槽车及码头等区域；

所述换热器的气相出口与第一文丘里引射式混合器的低压吸入口连接，所述换热器的液相出口与所述第一文丘里引射式混合器的高压吸入口连接；

所述第一文丘里引射式混合器的出口与缓冲分液罐连接，所述缓冲分液罐的液相出口与小流量高压泵连接，所述小流量高压泵的出口连接所述高压外输管线，连接处位于所述高压气化器的入口端。

上述的BOG再冷凝系统中，所述BOG再冷凝系统还包括第二文丘里引射式混合器；

所述缓冲分液罐的气相出口与所述第二文丘里引射式混合器的低压吸入口连接，所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口与所述换热器的液相出口连接。

上述的BOG再冷凝系统中，所述换热器的液相出口连接一总管路，所述总管路连接两个分支管路分别与所述第一文丘里引射式混合器和所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口连接，所述分支管路上均设有流量调节阀，用于控制再冷凝用LNG流量；

所述换热器的气相出口管线上设有流量调节阀，用于调节BOG吸入流量。

上述的BOG再冷凝系统中，所述缓冲分液罐的安装高度高于所述小流量高压泵的安装高度，用于控制液位，保证所述小流量高压泵的启动液位。

上述的BOG再冷凝系统中，所述缓冲分液罐的液相出口与所述小流量高压泵的连接管线上设有流量调节阀，用于控制进入所述小流量高压泵的LNG量。

上述的BOG再冷凝系统中，所述低压外输泵的输出管线上设有流量调节阀和止逆阀；

所述高压LNG分支管路上设有流量调节阀，用于调节进入所述换热器的高压LNG流量。

利用本发明系统对LNG接收站BOG再冷凝时，可按照下述步骤进行：

LNG储罐内的LNG经所述BOG再冷凝系统中的所述低压外输泵外输，经所述高压泵加压后输入至所述高压外输管线，然后进入所述高压气化器中进行气化，经调压计量后进入高压外输管网；

LNG储罐、槽车和码头产生的BOG通过所述BOG总管进入所述换热器中；

部分量的经所述高压泵加压后的高压LNG通过所述高压LNG分支管路进入至所述换热器中，与BOG进行换热；经换热后的LNG和BOG进入所述第一文丘里引射式混合器进行混合，以将BOG冷凝至LNG，然后进入所述缓冲分液罐，再经所述小流量高压泵加压后外输至所述高压外输管线。

为了保证冷凝效果，对所述缓冲分液罐中可能存在的部分BOG进行第二次冷凝，即连接所述缓冲分液罐的气相出口与所述第二文丘里引射式混合器的低压吸入口，以及所述换热器的液相出口与所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口，以实现对所述缓冲分液罐内未冷凝的BOG进行冷凝。

本发明的LNG接收站BOG再冷凝系统以及方法具有如下有益效果：

1、本发明在常规LNG接收站高压外输管路上设置高压支路，直接进入BOG再冷凝工艺模块，BOG首先经过换热器与高压泵后的过冷状态的LNG进行初步换热，充分利用该部分了LNG的冷能进行的BOG的初步冷却。

2、通过文丘里引射式混合器原理，利用LNG自身压力，将低压BOG气体吸入并进行换热，省去了BOG压缩机和再冷凝器等设备，节省大量能耗。

3、降压减温后的液体进入缓冲分液罐，若有气液两相存在，气相返回另一台文丘里引射式混合器，进行二次冷凝，保证了冷凝的效果及充分性。

4、冷凝后的液体进入小流量高压泵，保证了液体压力重新进入高压外输管网。

5、本发明较常规LNG接收站BOG压缩再冷凝工艺节省BOG压缩机，利用文丘里引射式混合器设备结构简单，极大简化BOG回收能耗，且本发明BOG再冷凝模块设置简单，便于拆除检修，推广行高，能源利用率高。

附图说明

图1为本发明LNG接收站BOG再冷凝系统的示意图。

图中各标记如下：

101 LNG储罐；102 低压外输泵；103 换热器；104 LNG高压泵；105 第一文丘里引射式混合器；106 第二文丘里引射式混合器；107 缓冲分液罐；108 小流量高压泵；109 高压气化器；110 调压计量系统；

01，03，04，05，06，07 流量调节阀；02，08 止逆阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，为本发明提供的LNG接收站BOG再冷凝系统的结构示意图，在常规LNG接收站基础上减少BOG压缩机和再冷凝器，在原有高压外输管道上增加高压LNG支路（图中虚线框所示部分），连接换热器及文丘里引射式混合器，连接缓冲分液罐及小流量高压泵，最终返回至高压外输系统管网，连接气化器进行气化外输，经过调压计量后进入下游管网用户。

具体地，本发明LNG接收站BOG再冷凝系统的组成为：LNG接收站原有LNG储罐101、低压外输泵102、LNG高压泵104、高压外输管线及高压气化器109、调压计量系统110。

其中，低压外输泵102的出口与LNG高压泵104入口相连，LNG高压泵104的出口连接高压外输管线，且高压外输管线上设置分支管线连接换热器103的液相入口，来自LNG储罐、槽车、码头的BOG进入BOG总管，BOG总管连接换热器103的气相入口，在换热器103内BOG与高压LNG进行初步换热，充分利用过冷状态的LNG冷能，降低BOG的温度。换热器103的气相出口连接第一文丘里引射式混合器105的低压吸入口，换热器103的液相出口设置两路分支，一路分支连接第一文丘里引射式混合器105的高压吸入口，将来自换热器103的气相出口的低压气体吸入第一文丘里引射式混合器105中，气液两相在混合器中充分接触，将BOG气体冷凝后，进入缓冲分液罐107，缓冲分液罐107中平衡压力；若有未充分冷凝的气体存在，缓冲分液罐107的气相出口连接第二文丘里引射式混合器106的低压吸入口，换热器103的液相出口的第二路分支管路连接第二文丘里引射式混合器106的高压吸入口，二者充分混合，对缓冲分液罐107中可能存在的部分气体进行第二次冷凝，保证冷凝效果。缓冲分液罐107的液相出口与小流量高压泵108的入口连接，小流量高压泵108的出口接入高压外输管线，至此本发明BOG冷凝系统结束，高压外输管线接入高压气化器109，经气化器气化后，至调压计量系统110，经调压计量后进入天然气外输管网供下游用户使用。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统中，低压输出泵102的出口与LNG高压泵104连接的管道上设有流量调节阀01和止逆阀02，分别用于调节外输流量及防止高压泵将压LNG压回储罐。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统中，连接高压外输管线和换热器103的高压分支管线上设有流量调节阀03，用于控制进入换热器103的LNG流量。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统中，换热器103的液相出口与第一文丘里引射式混合器105和第二文丘里引射式混合器106连接的管线上分别设置流量调节阀05、06，用于控制再冷凝用LNG流量。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统中，缓冲分液罐107的出口至小流量高压泵108的入口的连接管线上设置流量调节阀07，用于控制进入小流量高压泵108的LNG量。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统中，缓冲分液罐107的安装高度要高于小流量高压泵108，以保证小流量高压泵108入口液位高度。

本发明LNG接收站BOG再冷凝系统进行BOG冷凝时的过程如下：

LNG储罐内的LNG经低压外输泵102外输，经LNG高压泵104加压后输入至高压外输管线，然后进入高压气化器109中进行气化，经调压计量后进入高压外输管网。LNG储罐、槽车和码头产生的BOG通过BOG总管进入换热器103中；部分量的经LNG高压泵104加压后的高压LNG通过高压LNG分支管路进入至换热器103中，与BOG进行换热；经换热后的LNG和BOG进入第一文丘里引射式混合器105进行混合，以将BOG冷凝至LNG，然后进入缓冲分液罐107，再经小流量高压泵108加压泵加压后外输至高压外输管线。

为了保证冷凝效果，对缓冲分液罐107中可能存在的部分BOG进行第二次冷凝，即连接缓冲分液罐107的气相出口与第二文丘里引射式混合器106的低压吸入口，以及换热器103的液相出口与第二文丘里引射式混合器106的高压吸入口，以实现对缓冲分液罐107内未冷凝的BOG进行冷凝。

以某一LNG接收站为例，说明本发明LNG接收站BOG再冷凝系统的工作过程：

某LNG接收站为下游管网压力供气为9MPaG，接收站共有4座22万方LNG储罐，正常运行状态下每小时产生15吨BOG，BOG的压力约为18KPaG，温度约为-140℃~-120℃。LNG储罐1内的LNG经低压外输泵102、LNG高压泵104加压至9.5MPaG，分出小流量高压LNG进入换热器103，与BOG进行初步换热后，进入第一文丘里引射式混合器105的液体吸入口，同时，换热器103的出口BOG进入第一文丘里引射式混合器105的气体喷入口，混合后，BOG冷凝至LNG，进入下游的缓冲分液罐107，部分未冷凝BOG经缓冲分液罐107的气相出口进入第二文丘里引射式混合器106，与第二股LNG进行第二次换热。最终完全冷凝至LNG，经过小流量LNG高压泵108加压至9.5MPaG后进入高压外输管道，进入高压气化器109进行下一步气化后，经调压计量系统110调压计量后，进入高压外输管网。操作过程中，通过调节各流量调节阀进行控制。

上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排出在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种LNG接收站BOG再冷凝系统，包括高压泵和高压气化器；

LNG储罐内设置低压外输泵，所述低压外输泵的输出管线与设于所述LNG储罐外的所述高压泵连接；

所述高压泵的出口连接高压外输管线，所述高压外输管线上设置所述高压气化器；

于所述高压泵后，所述高压外输管线引出一高压LNG分支管路，所述高压LNG分支管路与换热器的液相入口连接，BOG总管与所述换热器的气相入口连接；

所述换热器的气相出口与第一文丘里引射式混合器的低压吸入口连接，所述换热器的液相出口与所述第一文丘里引射式混合器的高压吸入口连接；

所述第一文丘里引射式混合器的出口与缓冲分液罐连接，所述缓冲分液罐的液相出口与小流量高压泵连接，所述小流量高压泵的出口连接所述高压外输管线，连接处位于所述高压气化器的入口端；

所述BOG再冷凝系统还包括第二文丘里引射式混合器；

所述缓冲分液罐的气相出口与所述第二文丘里引射式混合器的低压吸入口连接，所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口与所述换热器的液相出口连接；

所述换热器的液相出口连接一总管路，所述总管路连接两个分支管路分别与所述第一文丘里引射式混合器和所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口连接，所述分支管路上均设有流量调节阀；

所述缓冲分液罐的安装高度高于所述小流量高压泵的安装高度；

所述缓冲分液罐的液相出口与所述小流量高压泵的连接管线上设有流量调节阀；

所述低压外输泵的输出管线上设有流量调节阀和止逆阀；

所述高压LNG分支管路上设有流量调节阀。

2.一种LNG接收站BOG再冷凝方法，包括如下步骤：

LNG储罐内的LNG经权利要求1所述LNG接收站BOG再冷凝系统中的所述低压外输泵外输，经所述高压泵加压后输入至所述高压外输管线，然后进入所述高压气化器中进行气化，经调压计量后进入高压外输管网；

LNG储罐、槽车和码头产生的BOG通过所述BOG总管进入所述换热器中；

部分量的经所述高压泵加压后的高压LNG通过所述高压LNG分支管路进入至所述换热器中，与BOG进行换热；经换热后的LNG和BOG进入所述第一文丘里引射式混合器进行混合，以将BOG冷凝至LNG，然后进入所述缓冲分液罐，再经所述小流量高压泵加压后外输至所述高压外输管线；

所述方法还包括如下步骤：

连接所述缓冲分液罐的气相出口与所述第二文丘里引射式混合器的低压吸入口，以及所述换热器的液相出口与所述第二文丘里引射式混合器的高压吸入口，以对所述缓冲分液罐内未冷凝的BOG进行冷凝。

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