[发明专利]一种BOG零排放的LNG储存方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及LNG（液化天然气）的储存技术领域，具体涉及一种无BOG（闪蒸汽）的LNG储存方法及装置。

背景技术

LNG储存温度为‐162℃，储存设备为低温常压储罐，LNG中的轻组分蒸发出来所形成的气体即为BOG，BOG聚集在储罐上方形成气相空间。LNG蒸发形成BOG有以下几点的原因：由于LNG与外界的温差可达到200℃以上，外界热量不断透过储罐的内外壁传到储罐内部；LNG罐内液下泵运行时部分机械能转化为热能；LNG船或车卸料时产生的容积置换；大气压变化引起储罐表压变化等等。一般LNG储罐的日蒸发率约为0.05～0.3%（质量）。BOG的产生会使贮罐气相空间的压力升高，造成安全隐患。为了保证储罐的安全，当罐内压力上升到一定值时，需将BOG通过BOG处理系统进行回收利用、排空或燃烧。

目前BOG的处理方法主要有以下四种：①将储罐BOG气体返回LNG船或槽车，填补LNG船罐或槽罐的真空。这种方法简洁、高效，但只适用于LNG船或槽车卸料过程。②送火炬或排入大气。容易产生资源浪费及环境污染，为紧急情况下的安全措施。③直接压缩工艺，即LNG储罐的BOG气体通过压缩机直接加压后输送至燃气管网。此方法能耗高，适合小型调峰型LNG接收站。④再冷凝工艺，即BOG气体通过低温压缩机加压，储罐内的液下泵送出相同压力的LNG，两者按一定比例在再冷凝器中直接换热，LNG利用“显冷”将BOG气体冷凝。这种方法成本高，经济性差，且关键设备即BOG压缩机的制造尚未实现国产化。

中国发明专利申请CN102155615A公开了一种具有BOG回收功能的LNG无泵加气方法及设备，该设备包括LNG加气机、罐车、LNG储罐、增压器、液氮冷肼和液氮储罐，可以实现LNG加气站在卸车和加液过程中为无泵流程，同时可依靠液氮将LNG储罐中的BOG冷凝，从而回收卸液过程中罐车和加液过程中车载钢瓶中的BOG，运行维护费用低，安全性高，但是该专利申请适用范围较小，仅针对LNG加气站的卸车和加液过程产生的BOG，不涉及对其他过程产生的BOG的处理，而且不涉及对LNG接收站、LNG卫星站和LNG调峰站等中大型LNG储存设备BOG的回收处理。此外，BOG冷凝器采用普通蛇形管，不能实现BOG的高效换热冷凝，导致能量利用率较低和液氮用量较大。

上述现有技术均未涉及适用范围广、成本低的真正意义上的BOG零排放的LNG储存方法及装置，也未涉及一种对BOG进行高效换热冷凝的BOG冷凝器设计。因此，有必要开发一种具备广谱性、运行安全稳定、投资费用低、操作灵活且流程简单的BOG零排放的LNG储存系统及高效的BOG冷凝器，以便更为经济有效的回收BOG。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种安全性好、低成本、占地面积小、易维护的BOG零排放的LNG储存方法及装置。

本发明在有效储存LNG的同时，实现BOG的零排放。从根本上解决工业中将BOG输出储罐进行回收处理而导致的设备投资费用高、占地面积大等问题，同时提高了LNG储存的安全性。在各种LNG储存设备，如LNG接收站大型储罐、LNG加气站的小型储罐、LNG槽车上的罐、LNG汽车上的LNG气瓶等，皆可实现BOG的零排放。本发明保证气相BOG上升冷凝过程中阻力小、流动通畅、BOG换热冷凝效率高，也可避免BOG冷凝液直接从冷凝器边缘滴落入储罐的液相中所引起的LNG液滴飞溅的危险，以实现BOG的高效、安全回收。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种BOG零排放的LNG储存装置：包括LNG储罐、液氮储罐、液氮流量调节阀、液氮流量计、液氮泵、LNG储罐压力检测仪、BOG冷凝器和导流管；液氮储罐与液氮泵的进口通过管道连接；液氮储罐与液氮泵的进口连接的管道上依次设有液氮流量计和液氮流量调节阀；液氮泵的出口与BOG冷凝器的进口通过管道连接；导流管一端与BOG冷凝器连接，另一端没入LNG储罐的液相内；BOG冷凝器设置在LNG储罐的上部气相空间；LNG储罐压力检测仪安装在LNG储罐的上部气相空间；

所述BOG冷凝器的冷凝管包括空心管、螺旋翅片和轴向导流板，液氮在管程内，BOG充满在管外；空心管的外周设有螺旋翅片，在空心管的正下端设有轴向导流板；空心管从进口段到出口端倾斜设置，与水平面的倾斜角θ为10°～30°。

优选地，所述轴向导流板的厚度为2‐5mm，高度为1.3‐1.5倍螺旋翅片的高度。

所述螺旋翅片的横截面为等腰三角形，相邻管之间的螺旋翅片交叉排列。