一種利用lng冷能回收槽車裝車時(shí)bog的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，包括以下步驟：1)LNG槽車裝車前進(jìn)行卸壓至0.5MPaG以下；2)裝車開始時(shí)，只開啟LNG槽車頂部的進(jìn)液閥門，然后通過進(jìn)液閥門通入LNG，LNG進(jìn)入車罐內(nèi)，通過LNG槽車內(nèi)頂部的噴淋管線對(duì)LNG槽車進(jìn)行冷卻，使部分氣體重新液化成LNG，通入2T左右完成預(yù)冷，然后再打開LNG槽車底部的閥門，充裝LNG；3)裝車過程初期壓力上升0.1MPa～0.2MPa，隨著LNG充裝量的增加，罐車壓力會(huì)轉(zhuǎn)為下降,裝車完畢后，LNG槽車內(nèi)的壓力穩(wěn)定在0.15MPa以內(nèi)。本發(fā)明可利用過冷LNG中的冷量來(lái)冷凝回收BOG，便能減少LNG接收站BOG的產(chǎn)生，降低接收站BOG處理費(fèi)用，且裝車更加準(zhǔn)確。
【專利說明】一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]LNG作為一種清潔能源正在大規(guī)模投入市場(chǎng)應(yīng)用，LNG的儲(chǔ)存溫度為一 162°C。按照設(shè)計(jì)，LNG槽車裝車前先對(duì)槽車進(jìn)行卸壓，從0.1?0.5MPaG卸至0.15MPaG以下，槽車內(nèi)原有的以及裝車時(shí)產(chǎn)生的BOG均排放到接收站BOG匯管，裝車操作時(shí)壓力稍高于BOG匯管壓力，約為0.02?0.03MPaG，裝車結(jié)束后槽車內(nèi)壓力約為0.04MPaG。而裝車時(shí)進(jìn)入槽車的LNG溫度為-156°C，壓力為0.7MPaG，此時(shí)的LNG處于過冷狀態(tài)，有多余的冷量可供利用。按照設(shè)計(jì)的裝車方法，該部分冷量便隨著裝車時(shí)降壓而浪費(fèi)掉了。若利用這部分冷量來(lái)冷凝回收B0G，便能減少LNG接收站BOG的產(chǎn)生。而槽車LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)操作壓力為0.75MPaG，若適當(dāng)提高裝車時(shí)槽車儲(chǔ)罐的壓力，就能夠利用這部分冷能冷凝回收部分或全部B0G。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種降低接收站BOG處理費(fèi)用的利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，包括以下步驟:
[0005]I) LNG槽車裝車前壓力為0.1?0.5MPaG，若壓力大于0.5MpaG，打開BOG氣相返回臂上的閥門進(jìn)行卸壓至0.5MPaG以下；
[0006]2)裝車開始時(shí)，只開啟LNG槽車頂部的進(jìn)液閥門，然后通過進(jìn)液閥門以小于12m3/h的流量通入LNG，LNG進(jìn)入槽車罐內(nèi)，通過LNG槽車內(nèi)頂部的噴淋管線對(duì)LNG槽車進(jìn)行冷卻，使部分氣體重新液化成LNG，通入2?3噸左右完成預(yù)冷，然后再打開LNG槽車底部的閥門，將LNG進(jìn)行充裝；
[0007]3)裝車過程初期壓力上升0.1MPa?0.2MPa，隨著LNG充裝量的增加，LNG槽車內(nèi)壓力會(huì)轉(zhuǎn)為下降，裝車完畢后，LNG槽車內(nèi)的壓力穩(wěn)定在0.15MPa以下；
[0008]上述裝車方法是利用過冷LNG中的冷量來(lái)冷凝回收B0G，具體理論計(jì)算公式如下:
[0009]A) LNG槽車裝車前壓力為0.1?0.5MPaG，計(jì)算LNG的過冷量，
[0010]進(jìn)液LNG的過冷量按式(I)計(jì)算:
[0011]E1= M1X (H2-H1) X1.055056X2204.62 = 1587493kJ, (I)
[0012]式⑴中:
[0013]E1R表進(jìn)液LNG所具有的過冷量(kj)，
[0014]M1R表進(jìn)液LNG的質(zhì)量⑴，
[0015]H1代表LNG在裝車前壓力為0.1?0.5MPaG、進(jìn)液溫度為_156°C時(shí)的焓(Btu/lb)，
[0016]H2代表LNG在裝車前壓力為0.1?0.5MPaG、飽和溫度下的焓(Btu/lb)；
[0017]LNG槽車內(nèi)BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)計(jì)算:
[0018]E2= M2X (H3-H1) XL 055056X2204.62 = 157516.7kJ，
[0019]式(2)中:
[0020]E2代表BOG全部冷凝所需的冷量(kj)，
[0021]M2代表LNG槽車內(nèi)BOG的質(zhì)量⑴，
[0022]H3代表BOG在裝車前壓力為0.1?0.5MPaG、裝車前溫度為_112°C時(shí)的焓(Btu/Ib);
[0023]B)在裝車前不排放B0G，計(jì)算裝車后LNG槽車內(nèi)達(dá)到的最終壓力P2，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，計(jì)算進(jìn)液LNG所需的過冷；):含差，公式如下:
[0024]ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/lb，(3)
[0025]式⑶中:
[0026]Δ H代表進(jìn)液LNG所需的焓差(Btu/lb)，
[0027]M3R表進(jìn)液LNG量⑴。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]本發(fā)明裝車方法可利用過冷LNG中的冷量來(lái)冷凝回收B0G，便能減少LNG接收站BOG的產(chǎn)生，降低接收站BOG處理費(fèi)用，且裝車更加準(zhǔn)確，同時(shí)降低了卸車站的卸車增壓時(shí)間和費(fèi)用，減少了 BOG回收設(shè)備的啟停次數(shù)及時(shí)間，起到了減低設(shè)備成本，減少設(shè)備耗能等。
[0030]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0031]進(jìn)一步，在步驟2)中，通過進(jìn)液閥門通入LNG的速度為150kg/min
[0032]進(jìn)一步，在步驟2)中，完成預(yù)冷的時(shí)間為10?20分鐘。
[0033]進(jìn)一步，在步驟2)中，將LNG進(jìn)行充裝的流量為50?70立方米/小時(shí)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明甲烷的P-H相圖；
[0035]圖2為本發(fā)明LNG槽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)和裝車流程示意圖圖；
[0036]圖3為本發(fā)明LNG槽車裝車時(shí)的壓力變化示意圖圖；
[0037]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0038]1、閥門，2、BOG氣相返回臂，3、LNG液相進(jìn)液臂，4、噴淋管線。

【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0040]一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，包括以下步驟:
[0041]I) LNG槽車裝車前壓力為0.1?0.5MPaG，若壓力大于0.5MpaG，打開BOG氣相返回臂上的閥門進(jìn)行卸壓至0.5MPaG以下；
[0042]2)裝車開始時(shí)，只開啟LNG槽車頂部的進(jìn)液閥門，然后通過進(jìn)液閥門以小于12m3/h的流量通入LNG，LNG進(jìn)入車罐內(nèi)，通過LNG槽車內(nèi)頂部的噴淋管線4對(duì)LNG槽車進(jìn)行冷卻，使部分氣體重新液化成LNG，通入2?3噸左右完成預(yù)冷，然后再打開LNG槽車底部的閥門，為提高裝車速率，通過LNG液相進(jìn)液臂3以50?70立方米/小時(shí)的大流量通入LNG裝車；
[0043]3)裝車過程初期壓力上升0.1MPa?0.2MPa，但仍低于罐體安全閥起跳壓力，隨著LNG充裝量的增加，罐車壓力會(huì)轉(zhuǎn)為下降，裝車完畢后，LNG槽車內(nèi)的壓力穩(wěn)定在0.1MPa以內(nèi)；
[0044]上述裝車方法是利用過冷LNG中的冷量來(lái)冷凝回收BOG，具體理論計(jì)算公式如下:
[0045]A)假設(shè)將裝車壓力提高到0.45MPaG，計(jì)算LNG的過冷量，
[0046]進(jìn)液LNG的過冷量按式⑴計(jì)算:
[0047]E1= M1X (H2-H1) X1.055056X2204.62 = 1587493kJ, (I)
[0048]式⑴中:
[0049]E1R表進(jìn)液LNG所具有的過冷量(kj)，
[0050]M1R表進(jìn)液LNG的質(zhì)量⑴，
[0051]H1代表LNG在裝車前壓力為0.45MPaG、進(jìn)液溫度為_156°C時(shí)的焓(Btu/lb)，
[0052]H2代表LNG在裝車前壓力為0.45MPaG、飽和溫度下的焓(Btu/lb)；
[0053]介質(zhì)所具有的焓(HpH2)可通過甲烷的P-H相圖查得(見圖1)。
[0054]LNG槽車內(nèi)BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)計(jì)算:
[0055]E2= M2X (H3-H1) X 1.055056X2204.62 = 157516.7kJ，
[0056]式⑵中:
[0057]E2代表BOG全部冷凝所需的冷量(kj)，
[0058]M2代表LNG槽車內(nèi)BOG的質(zhì)量⑴，
[0059]H3代表BOG在裝車前壓力為0.45MPaG、裝車前溫度為_112°C時(shí)的焓(Btu/lb)；
[0060]E1>>E2o計(jì)算表明，加上各種熱損失，在0.45MPaG下，進(jìn)液LNG所具有的過冷量完全可將裝車過程中的BOG全部冷凝回收。
[0061]B)在裝車前不排放B0G，計(jì)算裝車后LNG槽車內(nèi)達(dá)到的最終壓力P2，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，計(jì)算進(jìn)液LNG所需的過冷；):含差，公式如下:
[0062]ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/lb，(3)
[0063]式⑶中:
[0064]Δ H代表進(jìn)液LNG所需的焓差(Btu/lb)，
[0065]M3R表進(jìn)液LNG量⑴。
[0066]根據(jù)焓差及對(duì)應(yīng)進(jìn)液溫度下的LNG飽和壓力，查甲烷的P-H相圖可得:
[0067]P2= 0.0724MPaG。
[0068]綜上所述，加上熱損失，裝車后槽車罐達(dá)到的最終壓力約為0.08MPaG，僅比BOG返回裝車時(shí)壓力高0.04MPaG，遠(yuǎn)小于槽車罐設(shè)計(jì)操作壓力。從能量平衡計(jì)算，進(jìn)行封閉裝車在技術(shù)上是可行的。
[0069]以下再通過對(duì)裝車過程壓力變化進(jìn)行分析，以進(jìn)一步證明進(jìn)行封閉裝車的可行性:
[0070]按照槽車裝車的操作規(guī)程，初期進(jìn)入槽車罐的LNG以150kg/min的速度通過罐頂噴淋管線4對(duì)槽車罐進(jìn)行冷卻，約15分鐘后再進(jìn)行全速充裝。若槽車罐氣相管線和BOG總管連通，整個(gè)過程中壓力會(huì)稍高于接收站BOG總管，不會(huì)有大的變化(見圖2)。
[0071]在不開啟槽車氣相返回閥進(jìn)行裝車時(shí)，罐內(nèi)的BOG處于壓力0.45MPaG，溫度-112°c的過熱狀態(tài)，初期進(jìn)入槽車內(nèi)冷卻的LNG必然有一部分會(huì)被槽車內(nèi)的BOG氣化，造成槽車內(nèi)壓力升高。隨著LNG的不斷進(jìn)入，BOG不斷被冷卻，溫度逐漸降低，當(dāng)BOG被冷卻至對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度時(shí)，壓力便不再上升，轉(zhuǎn)而逐步下降。壓力升高速度及幅度與槽車罐頂部噴淋管線的設(shè)計(jì)分布、換熱效率以及LNG進(jìn)入的速度有關(guān)，可通過實(shí)際操作來(lái)測(cè)量。
[0072]通過試裝測(cè)量，福建LNG現(xiàn)充裝的兩種槽車壓力上升速度和幅度接近，在充裝開始5分鐘，罐壓最高上升0.05MPaG后便開始下降，到裝車結(jié)束時(shí)罐內(nèi)壓力約為0.08?
0.1MPaG(見圖3)。其壓力上升的最高點(diǎn)和最終罐壓與裝車前槽車所處狀態(tài)有關(guān)，若槽車罐空置時(shí)間較長(zhǎng)，BOG溫度較高，則最高壓力和最終罐壓較高，反之亦然。
[0073]綜上所述，本發(fā)明LNG槽車封閉裝車方法完全可以實(shí)現(xiàn)。
[0074]福建LNG槽車充裝系統(tǒng)于2008年6月27日投用，投用初期一直采用設(shè)計(jì)的BOG排放的裝車方法。在就最終罐壓升高對(duì)運(yùn)輸距離的影響進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)裝車過程超壓排放點(diǎn)壓力設(shè)置、自動(dòng)充裝模式下充裝量設(shè)置、手動(dòng)充裝模式下充裝時(shí)間限制等制定相應(yīng)控制指標(biāo)后，于2008年10月25日變更槽車裝車操作規(guī)程，實(shí)施了封閉裝車方法。至2014年8月10日，已安全裝車138000輛，按實(shí)測(cè)的裝車BOG排放量0.315噸/輛計(jì)算，共計(jì)減少了43470噸BOG產(chǎn)生，達(dá)到了預(yù)期效果。
[0075]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)LNG槽車裝車前壓力為0.1?0.5MPaG，若壓力大于0.5MpaG，打開BOG氣相返回臂上的閥門進(jìn)行卸壓至0.5MPaG以下； 2)裝車開始時(shí)，只開啟LNG槽車頂部的進(jìn)液閥門，然后通過進(jìn)液閥門以小于12m3/h的流量充入LNG，LNG進(jìn)入槽車罐內(nèi)，通過LNG槽車內(nèi)頂部的噴淋管線對(duì)LNG槽車進(jìn)行冷卻，使部分氣體重新液化成LNG，通入2?3噸完成預(yù)冷，然后再打開LNG槽車底部進(jìn)料閥門，將LNG進(jìn)行充裝； 3)裝車過程初期壓力上升0.1MPa?0.2MPa，隨著LNG充裝量的增加，LNG槽車內(nèi)壓力會(huì)轉(zhuǎn)為下降，裝車完畢后，LNG槽車內(nèi)的壓力穩(wěn)定在0.15MPa以內(nèi)； 上述裝車方法是利用過冷LNG中的冷量來(lái)冷凝回收B0G，具體理論計(jì)算公式如下: A)LNG槽車裝車前壓力為0.1?0.5MPaG，計(jì)算LNG的過冷量， 進(jìn)液LNG的過冷量按式(I)計(jì)算:
E1= M1X (H2-H1) X 1.055056 X 2204.62 = 1587493kJ, (I) 式(I)中: E1R表進(jìn)液LNG所具有的過冷量， M1R表進(jìn)液LNG的質(zhì)量， H1代表LNG在裝車前壓力為0.1?0.5MPaG、進(jìn)液溫度為_156°C時(shí)的焓， H2代表LNG在裝車后壓力為0.1?0.5MPaG、飽和溫度下的焓； LNG槽車內(nèi)BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)計(jì)算:
E2= M2X (H3-H1) X1.055056X2204.62 = 157516.7kJ， 式(2)中: E2代表BOG全部冷凝所需的冷量， M2代表LNG槽車內(nèi)BOG的質(zhì)量， H3代表BOG在裝車前壓力為0.1?0.5MPaG、裝車前溫度為_112°C時(shí)的焓； B)在裝車前不排放B0G，計(jì)算裝車后LNG槽車內(nèi)達(dá)到的最終壓力P2，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，計(jì)算進(jìn)液LNG所需的過冷焓差，公式如下:
ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/l b， (3) 式(3)中: Δ H代表進(jìn)液LNG所需的焓差， M3R表進(jìn)液LNG量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，其特征在于，在步驟2)中，通過進(jìn)液閥門通入LNG的速度為150kg/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，其特征在于，在步驟2)中，完成預(yù)冷的時(shí)間為10?20分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用LNG冷能回收槽車裝車時(shí)BOG的方法，其特征在于，在步驟2)中，將LNG進(jìn)行充裝的流量為50?70立方米/小時(shí)。
【文檔編號(hào)】F17C13/00GK104482395SQ201410621180
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】林素輝, 王海偉, 黎暉, 徐雷紅 申請(qǐng)人:中海福建天然氣有限責(zé)任公司