一种利用lng冷能回收槽车装车时bog的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，包括以下步骤：1)LNG槽车装车前进行卸压至0.5MPaG以下；2)装车开始时，只开启LNG槽车顶部的进液阀门，然后通过进液阀门通入LNG，LNG进入车罐内，通过LNG槽车内顶部的喷淋管线对LNG槽车进行冷却，使部分气体重新液化成LNG，通入2T左右完成预冷，然后再打开LNG槽车底部的阀门，充装LNG；3)装车过程初期压力上升0.1MPa～0.2MPa，随着LNG充装量的增加，罐车压力会转为下降,装车完毕后，LNG槽车内的压力稳定在0.15MPa以内。本发明可利用过冷LNG中的冷量来冷凝回收BOG，便能减少LNG接收站BOG的产生，降低接收站BOG处理费用，且装车更加准确。
【专利说明】一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法。
【背景技术】
[0002]LNG作为一种清洁能源正在大规模投入市场应用，LNG的储存温度为一 162°C。按照设计，LNG槽车装车前先对槽车进行卸压，从0.1?0.5MPaG卸至0.15MPaG以下，槽车内原有的以及装车时产生的BOG均排放到接收站BOG汇管，装车操作时压力稍高于BOG汇管压力，约为0.02?0.03MPaG，装车结束后槽车内压力约为0.04MPaG。而装车时进入槽车的LNG温度为-156°C，压力为0.7MPaG，此时的LNG处于过冷状态，有多余的冷量可供利用。按照设计的装车方法，该部分冷量便随着装车时降压而浪费掉了。若利用这部分冷量来冷凝回收B0G，便能减少LNG接收站BOG的产生。而槽车LNG储罐的设计操作压力为0.75MPaG，若适当提高装车时槽车储罐的压力，就能够利用这部分冷能冷凝回收部分或全部B0G。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种降低接收站BOG处理费用的利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，包括以下步骤:
[0005]I) LNG槽车装车前压力为0.1?0.5MPaG，若压力大于0.5MpaG，打开BOG气相返回臂上的阀门进行卸压至0.5MPaG以下；
[0006]2)装车开始时，只开启LNG槽车顶部的进液阀门，然后通过进液阀门以小于12m3/h的流量通入LNG，LNG进入槽车罐内，通过LNG槽车内顶部的喷淋管线对LNG槽车进行冷却，使部分气体重新液化成LNG，通入2?3吨左右完成预冷，然后再打开LNG槽车底部的阀门，将LNG进行充装；
[0007]3)装车过程初期压力上升0.1MPa?0.2MPa，随着LNG充装量的增加，LNG槽车内压力会转为下降，装车完毕后，LNG槽车内的压力稳定在0.15MPa以下；
[0008]上述装车方法是利用过冷LNG中的冷量来冷凝回收B0G，具体理论计算公式如下:
[0009]A) LNG槽车装车前压力为0.1?0.5MPaG，计算LNG的过冷量，
[0010]进液LNG的过冷量按式(I)计算:
[0011]E1= M1X (H2-H1) X1.055056X2204.62 = 1587493kJ, (I)
[0012]式⑴中:
[0013]E1R表进液LNG所具有的过冷量(kj)，
[0014]M1R表进液LNG的质量⑴，
[0015]H1代表LNG在装车前压力为0.1?0.5MPaG、进液温度为_156°C时的焓(Btu/lb)，
[0016]H2代表LNG在装车前压力为0.1?0.5MPaG、饱和温度下的焓(Btu/lb)；
[0017]LNG槽车内BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)计算:
[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槽车内BOG的质量⑴，
[0022]H3代表BOG在装车前压力为0.1?0.5MPaG、装车前温度为_112°C时的焓(Btu/Ib);
[0023]B)在装车前不排放B0G，计算装车后LNG槽车内达到的最终压力P2，根据热力学第一定律，计算进液LNG所需的过冷；):含差，公式如下:
[0024]ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/lb，(3)
[0025]式⑶中:
[0026]Δ H代表进液LNG所需的焓差(Btu/lb)，
[0027]M3R表进液LNG量⑴。
[0028]本发明的有益效果是:
[0029]本发明装车方法可利用过冷LNG中的冷量来冷凝回收B0G，便能减少LNG接收站BOG的产生，降低接收站BOG处理费用，且装车更加准确，同时降低了卸车站的卸车增压时间和费用，减少了 BOG回收设备的启停次数及时间，起到了减低设备成本，减少设备耗能等。
[0030]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0031]进一步，在步骤2)中，通过进液阀门通入LNG的速度为150kg/min
[0032]进一步，在步骤2)中，完成预冷的时间为10?20分钟。
[0033]进一步，在步骤2)中，将LNG进行充装的流量为50?70立方米/小时。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明甲烷的P-H相图；
[0035]图2为本发明LNG槽车内部结构和装车流程示意图图；
[0036]图3为本发明LNG槽车装车时的压力变化示意图图；
[0037]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0038]1、阀门，2、BOG气相返回臂，3、LNG液相进液臂，4、喷淋管线。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0040]一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，包括以下步骤:
[0041]I) LNG槽车装车前压力为0.1?0.5MPaG，若压力大于0.5MpaG，打开BOG气相返回臂上的阀门进行卸压至0.5MPaG以下；
[0042]2)装车开始时，只开启LNG槽车顶部的进液阀门，然后通过进液阀门以小于12m3/h的流量通入LNG，LNG进入车罐内，通过LNG槽车内顶部的喷淋管线4对LNG槽车进行冷却，使部分气体重新液化成LNG，通入2?3吨左右完成预冷，然后再打开LNG槽车底部的阀门，为提高装车速率，通过LNG液相进液臂3以50?70立方米/小时的大流量通入LNG装车；
[0043]3)装车过程初期压力上升0.1MPa?0.2MPa，但仍低于罐体安全阀起跳压力，随着LNG充装量的增加，罐车压力会转为下降，装车完毕后，LNG槽车内的压力稳定在0.1MPa以内；
[0044]上述装车方法是利用过冷LNG中的冷量来冷凝回收BOG，具体理论计算公式如下:
[0045]A)假设将装车压力提高到0.45MPaG，计算LNG的过冷量，
[0046]进液LNG的过冷量按式⑴计算:
[0047]E1= M1X (H2-H1) X1.055056X2204.62 = 1587493kJ, (I)
[0048]式⑴中:
[0049]E1R表进液LNG所具有的过冷量(kj)，
[0050]M1R表进液LNG的质量⑴，
[0051]H1代表LNG在装车前压力为0.45MPaG、进液温度为_156°C时的焓(Btu/lb)，
[0052]H2代表LNG在装车前压力为0.45MPaG、饱和温度下的焓(Btu/lb)；
[0053]介质所具有的焓(HpH2)可通过甲烷的P-H相图查得(见图1)。
[0054]LNG槽车内BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)计算:
[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槽车内BOG的质量⑴，
[0059]H3代表BOG在装车前压力为0.45MPaG、装车前温度为_112°C时的焓(Btu/lb)；
[0060]E1>>E2o计算表明，加上各种热损失，在0.45MPaG下，进液LNG所具有的过冷量完全可将装车过程中的BOG全部冷凝回收。
[0061]B)在装车前不排放B0G，计算装车后LNG槽车内达到的最终压力P2，根据热力学第一定律，计算进液LNG所需的过冷；):含差，公式如下:
[0062]ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/lb，(3)
[0063]式⑶中:
[0064]Δ H代表进液LNG所需的焓差(Btu/lb)，
[0065]M3R表进液LNG量⑴。
[0066]根据焓差及对应进液温度下的LNG饱和压力，查甲烷的P-H相图可得:
[0067]P2= 0.0724MPaG。
[0068]综上所述，加上热损失，装车后槽车罐达到的最终压力约为0.08MPaG，仅比BOG返回装车时压力高0.04MPaG，远小于槽车罐设计操作压力。从能量平衡计算，进行封闭装车在技术上是可行的。
[0069]以下再通过对装车过程压力变化进行分析，以进一步证明进行封闭装车的可行性:
[0070]按照槽车装车的操作规程，初期进入槽车罐的LNG以150kg/min的速度通过罐顶喷淋管线4对槽车罐进行冷却，约15分钟后再进行全速充装。若槽车罐气相管线和BOG总管连通，整个过程中压力会稍高于接收站BOG总管，不会有大的变化(见图2)。
[0071]在不开启槽车气相返回阀进行装车时，罐内的BOG处于压力0.45MPaG，温度-112°c的过热状态，初期进入槽车内冷却的LNG必然有一部分会被槽车内的BOG气化，造成槽车内压力升高。随着LNG的不断进入，BOG不断被冷却，温度逐渐降低，当BOG被冷却至对应压力下的饱和温度时，压力便不再上升，转而逐步下降。压力升高速度及幅度与槽车罐顶部喷淋管线的设计分布、换热效率以及LNG进入的速度有关，可通过实际操作来测量。
[0072]通过试装测量，福建LNG现充装的两种槽车压力上升速度和幅度接近，在充装开始5分钟，罐压最高上升0.05MPaG后便开始下降，到装车结束时罐内压力约为0.08?
0.1MPaG(见图3)。其压力上升的最高点和最终罐压与装车前槽车所处状态有关，若槽车罐空置时间较长，BOG温度较高，则最高压力和最终罐压较高，反之亦然。
[0073]综上所述，本发明LNG槽车封闭装车方法完全可以实现。
[0074]福建LNG槽车充装系统于2008年6月27日投用，投用初期一直采用设计的BOG排放的装车方法。在就最终罐压升高对运输距离的影响进行评估，并对装车过程超压排放点压力设置、自动充装模式下充装量设置、手动充装模式下充装时间限制等制定相应控制指标后，于2008年10月25日变更槽车装车操作规程，实施了封闭装车方法。至2014年8月10日，已安全装车138000辆，按实测的装车BOG排放量0.315吨/辆计算，共计减少了43470吨BOG产生，达到了预期效果。
[0075]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)LNG槽车装车前压力为0.1?0.5MPaG，若压力大于0.5MpaG，打开BOG气相返回臂上的阀门进行卸压至0.5MPaG以下； 2)装车开始时，只开启LNG槽车顶部的进液阀门，然后通过进液阀门以小于12m3/h的流量充入LNG，LNG进入槽车罐内，通过LNG槽车内顶部的喷淋管线对LNG槽车进行冷却，使部分气体重新液化成LNG，通入2?3吨完成预冷，然后再打开LNG槽车底部进料阀门，将LNG进行充装； 3)装车过程初期压力上升0.1MPa?0.2MPa，随着LNG充装量的增加，LNG槽车内压力会转为下降，装车完毕后，LNG槽车内的压力稳定在0.15MPa以内； 上述装车方法是利用过冷LNG中的冷量来冷凝回收B0G，具体理论计算公式如下: A)LNG槽车装车前压力为0.1?0.5MPaG，计算LNG的过冷量， 进液LNG的过冷量按式(I)计算:
E1= M1X (H2-H1) X 1.055056 X 2204.62 = 1587493kJ, (I) 式(I)中: E1R表进液LNG所具有的过冷量， M1R表进液LNG的质量， H1代表LNG在装车前压力为0.1?0.5MPaG、进液温度为_156°C时的焓， H2代表LNG在装车后压力为0.1?0.5MPaG、饱和温度下的焓； LNG槽车内BOG全部冷凝所需的冷量按式(2)计算:
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槽车内BOG的质量， H3代表BOG在装车前压力为0.1?0.5MPaG、装车前温度为_112°C时的焓； B)在装车前不排放B0G，计算装车后LNG槽车内达到的最终压力P2，根据热力学第一定律，计算进液LNG所需的过冷焓差，公式如下:
ΔΗ = 0.00042992XE2/M3= 3.53Btu/l b， (3) 式(3)中: Δ H代表进液LNG所需的焓差， M3R表进液LNG量。
2.根据权利要求1所述的利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，其特征在于，在步骤2)中，通过进液阀门通入LNG的速度为150kg/min。
3.根据权利要求1所述的利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，其特征在于，在步骤2)中，完成预冷的时间为10?20分钟。
4.根据权利要求1所述的利用LNG冷能回收槽车装车时BOG的方法，其特征在于，在步骤2)中，将LNG进行充装的流量为50?70立方米/小时。
【文档编号】F17C13/00GK104482395SQ201410621180
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】林素辉, 王海伟, 黎晖, 徐雷红 申请人:中海福建天然气有限责任公司