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L NG I 气站人为放空天然气回收可行性分析陈维银 L N G 气站人为放 空天然气回收可行性分析 陈维银 重庆耐德能源装备集成有限公司 重庆，4 0 1 1 2 2 摘要L N GJ l 气站由于设备制造及使用方面的原因，一直存在人为放空的问题。在考虑合理性 的基础上，加气站增加相应人为放空天然气的回收设备，可以很好的将人为放空天然气加以利用并减 少加气站运行成本及减少大气污染。 关键词 L NG；人为放空；回收；成本 Ab s t r a c t L NG fi l l i n g s t a t i o n s d u e t o t h e ma n u f a c t u r e a n d u s e o f e q u i p me n t ，h a s b e e n t h e p r e s e n c e o f ma n v e n t i n g p r o b l e ms ． I n c o n s i d e r i n g t h e r e a s o n a b l e n e s s b a s e d o n t h e c o r r e s p o n d i n g i n c r e a s e i n g a s s t a t i o n s a r t i fic i a l l y v e n t i n g g a s r e c o v e r y e q u i p me n t ， c a n b e a v e ry g o o d ma n v e n t i n g o f n a t u r a l g a s fi l l i n g s t a t i o n s t o u s e a nd r e d u c e o p e r a t i n g c o s t s a nd r e d u c e a i r po l l u t i o n． Ke y wo r d s L NG； Ar t i fi c i a l v e n t ； Re c o v e ry； Co s t s 中图分类号 T P 3 2 3 文献标识码B 文章编号 1 0 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 40 5 - 0 1 7 8 - 0 4 0 引 言 目前液化天然气 以下简称 L N G 加气站 的运 行费用普遍较高，其 中很大一部分费用来 自于 L N G 加气站运行过程中天然气的人为排空。这样的浪费 一 方面增加 了加气站运营的成本 ，另一方面加剧 了 大气的污染。为此，现从工艺运行的可行性 以及成 本等方面着手 ，就能否对浪费的天然气进行回收进 行分析，并提 出天然气 回收可行性方案 ，为加气站 建设中相关 问题分析提供参考。 1 天然气回收方案总体分析 L N G加气站运行过程 中的天然气浪费主要在于 天然气的人为放空。正常的天然气人为放空主要包 括 以下几种 1 卸车完成后槽车 内天然气的放空； 2 L N G储罐的B O G排放 。 对 目前有效可行 的天然气利用方式进 行分析， L N G加气站 内人为放 空的天然气能够进行 回收的常 规方式包括以下几种 1 放空天然气 回收进入城市管网； 2 放空天然气给 自身用气供气； 3 放空天然气 回收进入 C NG系统 。 1 7 8 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 2 5 作者 简介 陈维银 1 9 8 7 一 ，男 ，机械 助理工程师。 2 天然气回收方案工艺性分析 针对于上述几种放空天然气回收方案 ，进行相 关工艺可行性分析如下 1 放空天然气回收进入城 市管网 如果 L N G加气站周边有城市燃气管 网，则可以 考虑将加气站正常运营中产生的人为放 空天然气回 收进入城市燃气管网。L N G加气站 内正常的人为天 然气放 空压力 一般在 0 ． 3 MP a ～ 1 ． 2 MP a 之间 。按照城 市管 网的压力等级划分 ，L N G加气站 内正常 的放空 天然气只能被 回收进 入城市 中压管网或低压管网 。 一 方面 L N G加气站多建在离居 民区较远的地 区，另 一 方面为 了满足城市管网系统供气的可调性 ，所 以 一 般将放空天然气 回收进入城市中压管网。根据上 述分析得到可行性工艺流程如下 此系统 的优点在于有效地将放空天然气二次利 用。并且 由于系统构成简单 ，设备运行后期不会有 太多的维护问题。 2 放空天然气给 自身用气供气 如果L N G加气站运营方在加气站 内或加气站周 边设置有 以天然气作为燃料的燃气设备，则可 以考 虑将加气站正常运营中产生的人为放空天然气用于 这些燃气设备 的供气。根据上述分析得到可行性工 艺流程如下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表} 2 0 1 4 年 5 期 总第 1 7 5 期 此系统 的优 点在于可以作为加气站或周边 的燃 气设备的紧急供气气源 ，以减少 由于城市管网断气 而造成的设备停运的损失。 3 放空天然气 回收进入 C N G系统 如果加气站是 由L N G加注系统以及 C N G加注系 统组成 ，并且加 气站 内有 一定容积 的 C N G储气 装 置，则可以考虑将加气站正常运营中产生的人为放 空天然气 回收进入 C N G系统中的储气装置 以供 C N G 加注系统使用 。根据上述分析得到可行性工艺流程 如下 此系统的优 点在于可 以将放空的天然气进行 内 部循环利用，降低放空天然气回收时对外部的依赖。 3 天然气回收方案成本及费用分析 3 ． 1 天然气放 空量计算 1 天然气体积计算公式 天然气放空量计算通用公式 PVn RT 1 2 、 式中P 表示气体 的压强，单位为帕； V表示气体 的体积，单位为立方米； n 表示物质的量 ，此值在温度一定情况下恒定； R表示气体普适恒量 ； T表示气体 的温度 ，单位为开尔文。 公式 1 表示气体温度 、压力与体积之间的变 化关系。公式 2 表示一定量气体在不同温度和压 力下的体积变化 。而天然气放空量均 以常温常压下 的天然气总量计算为标准 。 2 卸车完成后槽车内天然气 的放空总量 卸 车完成后 槽车 内天然 气总放 空量计 算条件 如 下 按照单车 L N G槽车运输量大则更为经济 的原则 进行选取，则L N G槽车储罐容积选取为5 6 m ； 在卸完L N G后，L N G运输槽车 的液体剩余量约 为2 5 0 k g ，占用槽车储罐容积约为 0 ． 6 m 3 ； L N G槽车在卸完 L N G后会将槽车储罐 内压力从 约0 ． 6 MP a 放空到约0 ． 3 MP a 假设槽车储罐放空时储罐内温度为 1 2 3 K； 结合上述计算通用公式， 由上述条件计算 出槽 车放 空的气体 转化为 常温常压 下天然气 总量约 为 5 5 2Nm。 。 3 L N G储罐的B O G排放总量 L N G储 罐 内 B O G的产 生 主要 由两方 面组 成 一 、 L N G加气 站 设 备 自身保 温 性 能导 致 的 B O G； 二、L N G加气站使用过程 中设备运行产生的气态天 然气，主要包括管道预冷产生的气态天然气 以及车 载瓶 回收的气态天然气。 为 了简化计算 ，考虑加气站运行是连续稳定的 并忽略气体再次液化的情况 ，根据相关规范和设备 使用经验 ，默认液化体积 比为 6 0 0 ，加气站 L N G储 罐剩液率 1 0 ％，则得到L N G卸液周期 内储罐 内B O G 产生总量估算式如下 v o 3 V s 2 8 8 0 0 0 ㈤ 4 8 0 K2 v Z C 5 23 44 K V z Pc - P H 0 ． 9一 - f , 6 1 3 式中V 。 表示 L N G储罐 内B O G产生总量 常温 常压状态 ，单位为m ； V 表示设备保温性能导致的 B O G总量 常温常 压状态 ，单位为 I 1 3 ； V 表示加液机管道预冷产生的B OG总量 常温 常压状态 ，单位为I n 。 ； V 表示车载瓶 回气产生的B O G总量 常温常压 状态 ，单位为m V 表示 L N G加气站储罐全容积 ，单位为n l ； K 表示 由于加气 站 内除储罐 外其他 设备造 成 L N G气化的调整系数 ，可取 1 ． 0 5 ； f 7 表示设备静置时 L N G的 日蒸发率 ，按储罐选 取为0 ． 3 ％； v 表示L N G加气站平均 日加气量 常温常压状 态 ，单位为i n 。 ； K 表示 日加气量中L N G加注所 占比，如果是纯 L NGJ J l 气站，则取 1 ； V 表示平均车载瓶全容积 ，单位为i n 。 ，平均取 0． 45； t 表示加液机管道平均预冷时 间，单位为 mi n ， 1 7 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m L NG J 1] 气站人为放空天然气回收可行性分析陈维银 此值与管道长度及保冷效果有关； C表示加液机平均预冷速度 低温液态 ，单位 为 m ／ mi n ，平 均取 0 ． 0 8 ； f P 表示管道预冷时平均气化率 ，管道保温效果 及长度不同，取值不同； V 表示 L N G加气站储罐全容积 ，单位为 m ； P 表 示 车 载瓶 回气 前 压 力 绝 压 ，单 位 为 MP a ，一般取 1 ． 3 ； P 表 示车 载 瓶 回气 后压 力 绝 压 ，单位 为 MP a ，一般取 1 ． 1 ； ￡ 表示车载瓶剩液率，平均取 0 ． 0 5 ； T 3 表示车载瓶内气体温度，单位为开尔文 。 为简化计算，忽略L N G储罐内温度的变化，则 L NG储罐在卸液周期 内能够容纳 的B O G总量估算式 如下 T， 2 9 3 V z 9 P P ， 、 一 一 式中v 表示 L N G储罐 内B O G容量总量 常温 常压状态 ，单位为m ； P 表 示卸车 前 L N G储罐 内气压 绝压 ，单位 为 MP a ，一般选取 1 ． 2 MP a ； P 表示卸液后 L N G储罐 内气压 绝压 ，单位 为 MP a ，一般选取0 ． 4 MP a ； T 表示卸液前 L N G储罐 内气体温度 ，单位为开 尔文。 以 目前 常 规 建 造 的 实 际 平 均 曰加 气 量 为 3 0 0 0 N m 的三级 L N G加气站为例 ，假设加液机管道 平均 预冷 时间为 l m i n ，管道预 冷时平 均气化率 为 0 ． 0 2 ，车载瓶 以及卸液前 L N G储罐 内气体温度均为 1 3 8 K。则由上式估算出此加气站在卸液周期 内产生 的B O G总量约为 1 3 2 5 N m ，在卸液周期内 L N G储罐 内能容 纳 的 B O G量 约为 1 3 2 5 N m 。 由上 述 结果 得 出，只要 日加注量不小于 3 0 0 0 N m ，则 L N G储罐基 本没有排空。此站实际的卸液周期不大于约 l 0 天较 好 。而实 际中L N G储罐 由于保温效果较好可使 日蒸 发率更小 ，所 以在 L N G储 罐满足不排放 的情况下 ， 实际的日加注量可以更小。 3 ． 2 天 然气 回收方 案设备 成本 分析 根据上述三级站的计算情况，如果此站储罐不 存在 B O G放 空 ，按照 目前部分地 区商用气价 5元／ N m 的标准计算 ，则上述常规三级 L N G加气站在满 足L N G储罐不排空的情况下 回收的放空天然气产生 的经济效益为2 7 6 0 元。 1 放空天然气 回收进入城市管网 1 8 0 如果需将放空天然气 回收进入城市管网，则投 资估算见表 1 。 表 1 放空天然气回收进入城市管网投资估算 备注 加热式气化器用于无法利用空温式气化 器将低温天然气温度上升到要求值的情况 增加设备后预计收回成本时间 按照上述三级站情况计算，可 以得 出完成 约4 2 次卸液 回收即可收 回设备成本，所需时间最长约为 1 ． 2年 。如果存在 L N G储罐 B O G放 空，则实际回收 设备成本的周期更短。 2 放空天然气给 自身用气供气 如果需将放空天然气回收给 自身使用，则投资 估算见表 2 。 表2 放空天然气给 自身用气供气投资估算 备注加热式气化器用于无法利用空温式气化 器将低温天然气温度上升到要求值的情况 3 ． 3 增加 设备后 预计 收 回成本 时间 按照上述三级站情况计算 ，可以得 出完成约 5 0 次卸液回收 即可收回设备成本 ，所 需时 间最长约为 1 ． 4 年 。如果存在 L N G储罐 B O G放空 ，则实际 回收 设备成本的周期更短。 3 放空天然气回收进入 C N G系统 如果 需将放空天然气 回收进入站 内C N G系统 ， 则投资估算见表 2 。 表 3 放空天然气回收进入 CN G系统投资估算 名称 规模 单价 元 数量 总价 元 空温式气化器 2 O o N m3／ h 1 2 0 0 0 1 1 2 0 0 0 加热式气化器 2 0 0 N m3／ 13 3 0 0 0 0 l 3 0 0 0 0 一般地区可不用 缓冲罐 2 m3 1 5 O 0 o 1 1 5 0 0 0 调压装置 2 0 0 N m 1 5 0 0 0 l 1 5 0 0 0 B OG压缩 机 1 5 0 N m3／ h 2 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 0 现场安装费 7 0 0 0 0 总计 3 4 2 0 0 0 下转第 1 8 3页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表} 2 0 1 4 年5 期 总第 1 7 5 期 经多分辨率分析去噪后 的动态称重信号与原始 信号比较， 很显然，本文所述的去噪方法有效地降低 了高 中频噪声对称 重系统 的影 响，输 出曲线平滑 ， 结果较为接近理想的称重信号，既取得 了较好 的去 噪效果，又保留了有用信号。 为 了进一步验证多分辨率分析去噪的有效性 ， 实验车辆 以 1 0 ～1 5 公里每小时速度通过弯板，系统 采集 7 组动态称重波 形数据 。将获得 的数据分别 由 小波 多分辨率分析处理及不作处理，最后计算重量 结果对 比误差如表 1 所示 ，结果表明高频噪声会直 接影响最终车辆重量 ，采用小波多分辨率分析对动 态称重数据高频去噪能有效 降低动态称重误差 ，提 高弯板动态称重合理性 ，具有较大应用价值。 表 1 车重误差对比 车辆实际重量为2 2 1 0 0 k g 参考文献 [ 1 】 AS T M．C o mmi t t e e ．S t a n d a r d S p e c i fi c a t i o n f o r Hi g h wa y We i g h - i n mo t i o n WI MS y s t e m w i t h u s e r R e q u i r e me n t s a n d T e s t Me t h o d [ S ] ．1 9 9 5 A n n u a l B o o k o f A S T M S t a n d a r d s 0 4 0 3 ． wa d a n d p a v i n g ma t e r i a l s p a v i n g ma n a g e me nt t e c hn ol o g i e s ，1 995 ． El 31 8 94． [ 2 】贺曙新． 车辆动态称重技术的历史、 现状与展望[ J ] ． 中外公 路 ， 2 0 0 4 6 1 0 4 1 0 8 ． [ 3 ]李 扬． 国外汽车超载治理技术的发展及应用[ J ] _公路工程 与运输， 2 0 0 4 9 8 0 ． 8 2 ． [ 4 】 We i g h i n Mo t i o n o f R o a d v e h i c l e s f o r E u r o p e [ Z ] ． E u r o p e a n Co mmi s s i o n DG VI I T r a n s p o r t ． [ 5 ]5 凌 杰． 公路动态称重系统的设计理论研究[ D] ． 西安 长安 大学博士学位论 文， 2 0 0 0 ． [ 6 ]杨福生． ／ J 、 波变换的工程分析与应用[ M E 京 科学出版 社 ， 1 9 9 9 ． [ 7 】 陈武凡， 杨 丰． ／ J 、 波分析及其在图像处理中的应用[ M] ． 北 京 科学 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 8 ]冉启文， 谭立英． ／ J 、 波分析与分数傅里叶变换及应用[ M] ． 国防工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 9 】 Ma l l a t S G ， A t h e o r y for m u l t i r e s o l u t i o n s i g n a l d e c o mp o s i t i o n T h e Wa v e l e t r e p r e s e n t a t i o n [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s o n P a tt e m A n a l y s i s a n d Ma c h i n e I n t e l l i g e n c e ， 1 9 8 9 ． [ 1 0 ] L a i T ． M． ， S n i d e r L ．A． ，L o E ． Wa v e l e t t r a n s f o r m b a s e d r e l a y a l g o r i t h m for t h e d e t e c t i o n o f s t o c h a s t i c h i g h i mp e d an c e f a u l t s [ J ] ．E l e c t r i c P o we r S y s t e ms R e s e a r c h ，2 0 0 6 ，7 6 8 6 26 ． 63 3 上接 第 1 8 O 页 备注 加热式气化器用于无法利用空温式气化 器将低温天然气温度上升到要求值的情况 3 ． 4 增加设备后预计收回成本 时间 上述表 格 中B O G压缩机功率约为 4 0 K w ，按照 目前商用 电价约 1 元／ 度进行计算，则上述三级站完 成约 1 3 1 次卸液 回收即可收 回成本，所 需时 间最长 约为 3 ． 6年。如果存在 L N G储罐 B O G放 空，则实际 回收设备成本的周期更短。 空 天 然 气 回收 进 入 C NG系 统 方 式 是 比较 合 理 有 效的。 3 对于卸车周期短、液体质量不高的L N G加 气站，增加放空天然气 的回收系统是非常有利 的。 4 对于设备保温效果较好、L N G卸液周期短 的L N G D 气站，L N G储罐可没有 B O G排放 。 4 结论 [ 2 ] 1 L N G加气站排空天然气的回收利用是可行 的。用户可以根据周边及 自身情况对是否增加此系 [ 3 1 统 进 耋 嘉 霉 为 L N G 与 C N G 合 建 站 时 ， 采 用 放 2 当 加 气 站 为 与 合 建 站 时 ， 采 用 放 ～ 参考文献 王 彦等． L N G接收站蒸发气的发生与气量计算． 石油与 运输． 2 0 1 0 ， 2 9 5 3 6 3 ． 3 6 4 ． 赵淑君等． L NG的应用与气化站设计 的探讨． 煤气与热 力． 2 0 0 5 ， 第2 5 卷 ， 第8 期． 活塞式压缩机设计 编写组． 活塞式压缩机设计． 北京 机械工业出版社． 1 9 7 4 第一版． 李玉星等． 密闭L NG储罐内的压力与蒸发率． 化工学报． 2 0 1 0 ， 第6 l 卷， 第 5 期． 1 8 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m