一种LNG接收站BOG处理系统及方法与流程

本发明涉及应用于液化天然气(lng)接收站的蒸发气(bog)处理技术领域，具体涉及一种lng接收站bog处理系统及方法。

背景技术：

液化天然气(lng)是目前全世界公认的清洁能源之一。目前我国已有多座lng接收站，国家正在大力推动lng接收站建设，推广lng的应用。lng本身具有超低温、受热易挥发的特性，在lng接收站运营过程中，由于储罐及管道的吸热，动设备(低压泵、高压泵)的运行，装、卸船，装车等过程中均会产生大量的bog气体。

目前，各lng接收站中在对bog处理时，主要采取两种方式，使用bog压缩机及再冷凝器系统将bog冷凝后气化外输；在零外输等极端工况下，使用bog高压压缩机将bog直接加压外输。bog压缩机能耗较高，单台12t/h处理量的bog低压压缩机功率约1200kw/h，考虑目前电费约0.7元/度，单台12t/hbog低压压缩机满负荷运行过程中，每天约2万元。bog压缩机的能耗较高，再冷凝器工艺复杂，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再冷凝器预留不足的情况，扩建再冷凝器占地面积大。因此寻找节能高效的bog处理工艺是实现lng接收站节能降耗的重要措施之一。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种lng接收站bog处理系统及方法，以有效降低接收站的整体能耗。

本发明首先提出一种液化天然气接收站的蒸发气处理系统，所述系统包括液化天然气高压支路、蒸发气低压传输支路、液力透平发电装置和气液混合装置，其中，

所述气液混合装置包括气相入口、液相入口和混合液化出口，用于对气相和液相进行混合液化；

所述蒸发气低压传输支路包括低压压缩机，所述低压压缩机的蒸发气出口与所述气液混合器的气相入口相连；

所述高压支路的输出口连接所述液力透平发电装置，所述液力透平发电装置降压过程中通过液力透平产生的电能提供至所述低压压缩机，用于驱动所述低压压缩机运行；所述液力透平发电装置出口的降压的液化天然气与所述气液混合器的液相入口相连。

根据本发明的一种实施方式，所述气液混合装置为文丘里引射式混合器。

根据本发明的一种实施方式，所述高压支路包括高压泵，所述高压泵的输出口连接所述液力透平发电装置的输入口。

根据本发明的一种实施方式，所述高压支路还包括缓冲罐，所述缓冲罐的输出口连接所述高压泵的输入口，所述缓冲罐的安装高度高于所述高压泵的安装高度。

根据本发明的一种实施方式，所述系统还包括第二气化器及高压管网，所述高压泵的输出口还依次与第二气化器及高压管网连接。

根据本发明的一种实施方式，所述高压支路还包括低压泵，所述低压泵的输入口用于输入液化天然气，所述低压泵的输出口连接所述缓冲罐的输入口。

根据本发明的一种实施方式，所述系统还包括第一气化器和中压管网，所述气液混合装置依次连接所述第一气化器和中压管网。

本发明还提出一种利用所述液化天然气接收站的蒸发气处理系统进行处理的方法，所述方法主要包括：

在液化天然气接收站的液化天然气高压外输管路上设置高压支路，通过液力透平发电装置对液化天然气进行降压，降压后产生的电能用于驱动蒸发气传输过程的低压压缩机运转；

通过气液混合装置将低压压缩机加压后的蒸发气与液力透平发电装置输出的液化天然气进行混合液化，使所述蒸发气冷凝。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：

将所述气液混合装置中液化的混合物经气化后输入至下游中压管网；

将所述高压支路上其他液化天然气经气化后输入至下游高压管网。

根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括以下其一或多个特征：

通过文丘里引射式混合器将低压压缩机加压后的蒸发气与液力透平发电装置输出的液化天然气进行混合液化；

在所述高压支路上设置缓冲罐对系统压力进行缓冲。

本发明在常规lng接收站高压外输管路上设置高压支路，通过液力透平发电装置进行适量降压，降压后产生的电能用于驱动bog低压压缩机运转，该运行模式节省大量bog低压压缩机的能耗。

本发明通过文丘里引射式混合器原理，利用液力透平出口端lng自身压力，将压缩机出口的bog气体吸入并进行换热，使bog气体冷凝，该步骤省去了再冷凝器。

本发明冷凝后的液体可直接通过lng气化器气化外输，进入下游中压管网。同时高压泵出口端另一路分支管线通过第二组气化器气化后可外输至下游高压管网，保证下游用气需求。

本发明特别适用于下游具有不用压力用气市场需求的情况。

本发明与常规lng接收站bog处理工艺相比，减少了再冷能器，节省了bog低压压缩机的能耗，且该模块可以撬装，推广性高，能源利用率高。

附图说明

图1为本发明一实施例图1lng接收站bog处理系统工艺方案示意图；

附图标号：

101-lng储罐，102-lng低压泵，103-bog低压压缩机，104-lng缓冲罐，105-lng高压泵，106-液力透平发电装置，107-文丘里引射式混合器，108-第一lng气化器，109-第二lng气化器，110-计量外输系统(2)，111-计量外输系统(1)。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

针对目前现有bog处理方案中，bog压缩机能耗较高的问题，本发明旨在有效降低接收站的整体能耗，提供一种新的、节能的lng接收站bog处理工艺系统。本发明提供的bog压缩机供电及bog处理工艺设备简单，易实现，能耗低，节能降本，特别适用于下游具有不同压力用气需求的lng接收站。

为实现上述目的，本发明主要采取以下技术方案：在常规lng接收站高压外输管路上设置高压支路，通过液力透平发电装置进行适量降压，降压后产生的电能用于驱动bog低压压缩机运转；利用文丘里引射式混合器原理，将液力透平出口端lng引入液态入口，将加压后的bog气体引入气态吸入口，在文丘里引射式混合器中混合并进行换热，使bog气体冷凝，该步骤省去了再冷凝器。

如图1所示，从lng高压泵105后引出一路分支管线至液力透平发电装置106，lng在液力透平发电装置106中降压，降压过程中通过液力透平产生的电能提供至bog低压压缩机103，用于驱动bog低压压缩机103运行，bog总管与bog低压压缩机相连，bog总管中的bog气体经加压后通过文丘里引射式混合器107的气相入口吸入，液力透平发电装置106的出口部分降压的lng与文丘里引射式混合器107的液相入口相连，bog气体与降压的lng在文丘里引射式混合器107中充分混合并液化，通过第一lng气化器108气化外输，输入至下游中压管网。lng高压泵105后另一路液相管路经第二lng气化器109气化外输后，输入至下游高压管网。

液力透平发电装置106中透平的最主要的部件是一个旋转元件，即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。液力透平发电装置将输入的液体的能量转换为电能输出。该装置属于现有技术，因此结构不再赘述。

采用文丘里引射式混合器107的的优点在于结构简单，操作方便，投资成本与运行成本低。文丘里引射式混合器也属于现有技术，因此结构不再赘述。

根据本发明的一种实施方式，lng接收站bog处理系统工艺方案主要有以下几部分组成：101-lng储罐，102-lng低压泵，103-bog低压压缩机，104-lng缓冲罐，105-lng高压泵，106-液力透平发电装置，107-文丘里引射式混合器，108-第一lng气化器，109-第二lng气化器，110-计量外输系统(2)，111-计量外输系统(1)。

上述bog总管可以是汇总接收站厂区内所有bog气体的总管，包括储罐、槽车及码头等区域。

lng接收站储罐101中可设置有低压外输泵，低压泵102的输出管线上可设有流量调节阀门。

lng高压泵105后的分支管路上可设有流量调节阀，用于调节进入上述换热器的入口流量。

lng高压泵105为接收站高压外输设备。

第一lng气化器108、计量外输系统(1)111连接至中压外输管网。

第二lng气化器109、计量外输系统(2)110连接至高压外输管网。

lng缓冲罐104主要用于缓冲系统的低压lng液位波动，使系统工作更平稳，同时作为下游高压泵105入口的缓冲罐，该缓冲罐内部液位的高度可以满足高压泵105入口npsh值的要求，防止高压泵105发生气蚀。

lng缓冲罐104的安装高度高于高压泵105，缓冲罐液相出口与高压泵连接管线上设有流量调节阀，用于控制液位，保证高压泵启动液位及防止高压泵气蚀。

其中，lng储罐101中的lng液体通过低压泵102泵出；lng低压泵102出口与lng缓冲罐104入口相连；来自储罐、槽车、码头的bog进入bog总管，bog总管与bog低压压缩机103入口相连，bog通过bog低压压缩机103加压；lng缓冲罐104出口与lng高压泵105入口相连；lng高压泵105对lng缓冲罐104中的lng进行增压外输，lng高压泵105出口管线设置分支管线，一路与液力透平发电装置106的入口相连，另一路与第二lng气化器109的入口相连；第二lng气化器109将来自高压泵105的lng气化外输，其出口与计量外输系统(2)110相连，气化后的天然气经调压计量外输至下游高压管网，来自高压泵105后分支管线上的lng经过液力透平发电装置106适当降压，lng出口与文丘里引射式混合器107的液体入口相连；来自bog低压压缩机103出口的bog气体与文丘里引射式混合器107的气体吸入口相连；液力透平发电装置106在lng降压过程中产生的电能供bog低压压缩机103驱动使用；文丘里引射式混合器107出口的冷凝液体与第一lng气化器108的入口相连，经第一lng气化器108气化后，出口与计量外输系统(1)111相连，经调压计量后外输至下游中压管网。

此外，lng缓冲罐104安装高度高于105-lng高压泵，以保证105-lng高压泵入口的液位高度，防止气蚀。

此外，低压泵出口设有流量调节阀用于调节外输流量。

高压lng分支管道设有流量调节阀，用于控制进入液力透平发电装置106的lng流量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明在常规lng接收站高压外输管路上设置高压支路，通过液力透平发电装置进行适量降压，降压后产生的电能用于驱动bog低压压缩机运转，该运行模式节省大量bog低压压缩机的能耗。

本发明通过文丘里引射式混合器原理，利用液力透平出口端lng自身压力，将加压后的bog气体吸入并进行换热，使bog气体冷凝，该步骤省去了再冷凝器。

本发明冷凝后的液体可直接通过lng气化器气化外输，进入下游中压管网。同时高压泵出口端另一路分支管线通过第二组气化器气化后可外输至下游高压管网，保证下游用气需求。

本发明特别适用于下游具有不用压力用气市场需求的情况。

本发明与常规lng接收站bog处理工艺相比，减少了再冷能器，节省了bog低压压缩机的能耗，且该模块可以撬装，推广性高，能源利用率高。

实施例

某lng接收站为下游设有两条不同压力供气管网，中压管网供气压力为6mpag，高压管网供气压力为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储罐内的lng经低压泵、高压泵加压至9.5mpag，分出小流量高压lng进入液力透平发电装置，lng初步降压为6.5mpag，产生的电能供bog低压压缩机运行使用，bog经低压压缩机增压后与降压后的lng在文丘里引射式混合器中混合、换热，bog气体被冷凝为lng，经气化器气化后外输至中压管网。高压泵后lng气化外输至高压管网。操作过程中，通过调节各流量调节阀进行控制。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。