CN102261560A - 一种蒸发气零排放系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发气(BOG)零排放系统和方法。该系统包括：压缩BOG的BOG压缩机；利用LNG的冷量对压缩后的BOG进行冷凝的再冷凝器；向气化器输送LNG的LNG输出泵；加热气化LNG得到NG并实现NG外输的气化器；储存液氮的液氮储罐；实现液氮外输的液氮输出泵；利用液氮输出泵提供的液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化的液化器；储存LNG的LNG储罐；其中，BOG压缩机通过一、二号输出管分别与再冷凝器和液化器相连，以将压缩后的BOG分别送到再冷凝器和液化器；一、二号输出管上分别装有开关状态相反且可控的一、二号开关阀。本发明能实现BOG的零排放。

Description

一种蒸发气零排放系统和方法

技术领域

本发明涉及液化天然气蒸发气(BOG，Boil Off Gas)的液化回收及零排放技术领域，特别是涉及一种蒸发气零排放系统和方法。

背景技术

液化天然气(LNG，liquefied natural gas)是一种热值高、燃烧污染小的优质能源。LNG接收站的主要功能是接收、储存和气化LNG船通过远洋运输来的LNG，以获得气态天然气(NG)产品，并通过天然气管网向电厂和城市燃气用户供气。

在LNG接收站的生产过程中，由于环境热量的漏入、卸船过程中的体积置换、闪蒸、大气环境压力的急剧降低等多种因素，在LNG储罐、其他LNG设备以及LNG管线里会从LNG中释放出一定量的蒸发气BOG，这些BOG本质上为气压较低的可燃性气体NG，直接排放不仅会污染空气，还可能造成爆炸、火灾等事故，需要通过一定的方式进行回收利用，以防对LNG接收站的安全生产造成威胁。

图1为现有的回收利用BOG的系统结构图。如图1所示，在有NG外输需求时，压缩开关阀109开启而排放开关阀110关闭，LNG接收站中挥发出的BOG沿BOG输入管105进入BOG压缩机101；BOG压缩机101压缩后的气压较高的BOG被输送到再冷凝器102中，再冷凝器102利用LNG输入管106送来的温度很低(-161℃)的LNG的冷量，对压缩后的BOG进行冷凝；由LNG输出泵103提供动力，将冷凝得到的LNG送入气化器104进行加热气化，并由气化器104将气化后的NG通过NG外输管107输出给用户。但是，用户对于NG的需求是不连续的，在没有NG外输需求时，或者再冷凝器102、LNG输出泵103、气化器104等设备需要进行检修时，LNG接收站中全部或部分的BOG就无法通过冷凝方式进行回收利用，因而需要开启排放开关阀110，将多余的BOG通过排放管108直接排放或者燃烧消除，从而保证LNG接收站的安全工作。但是，无论是直接排放方式还是燃烧方式，都是对BOG这种优质资源的浪费，同时还污染了环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蒸发气(BOG)零排放系统和方法，能实现BOG的零排放。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种蒸发气BOG零排放系统，该系统包括：对BOG进行压缩的BOG压缩机；利用液化天然气LNG的冷量对压缩后的BOG进行冷凝的再冷凝器；向再冷凝器冷凝得到的LNG提供动力以输送LNG的LNG输出泵；对LNG输出泵送来的LNG进行加热气化得到天然气NG并通过与自身相连的NG外输管实现NG外输的气化器；储存液氮的液氮储罐；向所述液氮储罐中的液氮提供动力以实现液氮外输的液氮输出泵；利用液氮输出泵提供的液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化的液化器；储存液化器送来的LNG的LNG储罐；其中，

所述BOG压缩机具有向其输入BOG的BOG输入管；所述BOG压缩机通过一号输出管与所述再冷凝器相连，通过二号输出管与所述液化器相连，以将压缩后的BOG分别送到所述再冷凝器和所述液化器；所述一号输出管和所述二号输出管上分别装有开关状态相反且可控的一号开关阀和二号开关阀；

所述再冷凝器具有向其输入LNG的LNG输入管；所述再冷凝器通过LNG输出管与所述LNG输出泵相连；所述LNG输出泵通过一号LNG输送管与所述气化器相连；

所述液氮储罐通过液氮输送管与所述液氮输出泵相连；所述液氮输出泵通过一号液氮输送管与所述液化器相连；所述液化器通过二号LNG输送管与所述LNG储罐相连，通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述氮气外输管上装有开关状态可控的三号开关阀。

进一步，所述液氮输出泵为由电机驱动的离心式输出泵，其具有液氮外输管，以实现液氮外输。

进一步，该系统还包括：利用冷量对空气进行分离的空气分离装置；储存所述空气分离装置送来的液氧的液氧储罐；向所述液氧储罐中的液氧提供动力以实现液氧外输的由电机驱动的离心式的液氧输出泵；其中，

所述液氮输出泵通过二号液氮输送管与所述空气分离装置相连，以将液氮送入所述空气分离装置作为其冷量来源；

所述空气分离装置通过液氧输出管将液氧送入所述液氧储罐；所述液氧储罐通过液氧输送管将储存的液氧送至所述液氧输出泵。

进一步，所述空气分离装置通过其氮气输出管实现氮气外输；所述氮气输出管上装有开关状态可控的四号开关阀。

进一步，所述二号液氮输送管上装有开关状态可控的五号开关阀。

进一步，所述LNG输出泵通过三号LNG输送管与所述空气分离装置相连，以将LNG送入所述空气分离装置作为其冷量来源；所述空气分离装置通过其液氮输出管与所述液氮储罐相连，以将分离得到的液氮送入所述液氮储罐储存；所述空气分离装置通过其NG输出管实现NG外输。

进一步，所述三号LNG输送管上装有开关状态可控的六号开关阀。

进一步，该系统还包括保冷箱；所述保冷箱包裹在所述液化器的外部以减少所述液化器与外部大气环境之间的热传递，维持所述液化器处于低温的工作状态。

进一步，所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间填充有保冷材料。

进一步，所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间充有气压大于大气压的氮气。

进一步，所述保冷箱上设有：保持所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压大于大气压的呼吸阀；和/或，在所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压超过第一预设值时自动开启以将多余氮气排出的氮气排放口；和/或，在所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压超过第二预设值时自动起跳的超压安全阀。

另外，本发明还提供了一种蒸发气BOG零排放方法，该方法包括：

当有天然气NG外输需求时，将BOG压缩后输送到再冷凝器中；所述再冷凝器利用输入的液化天然气LNG的冷量对压缩后的BOG进行冷凝，冷凝得到的LNG由LNG输送泵提供动力输送到气化器中；所述气化器将LNG加热气化为NG并通过与自身相连的NG外输管实现NG外输；

当没有NG外输需求时，将BOG压缩后输送到液化器中；液氮储罐中的液氮由液氮输出泵提供动力输送到液化器中；所述液化器利用所述液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化，将液化得到的LNG输送到LNG储罐中储存，并将生成的氮气通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

进一步，当有NG外输需求时，该方法还包括：由所述LNG输送泵提供动力，所述再冷凝器将冷凝得到的LNG输送到空气分离装置中；所述空气分离装置利用LNG的冷量对空气进行分离，将分离得到的液氮和液氧分别输送到液氮储罐和液氧储罐进行储存，将加热气化的NG通过其NG输出管实现NG外输。

进一步，当没有NG外输需求时，该方法还包括：所述液氮输出泵向所述液氮储罐中的液氮提供动力，将液氮输入空气分离装置；所述空气分离装置利用液氮的冷量对空气进行分离，将分离得到的液氧输送到液氧储罐进行储存，将生成的氮气通过其氮气输出管实现氮气外输。

进一步，当有液氮外输需求时，由液氮输出泵向液氮储罐中的液氮提供动力以实现液氮外输；

当有液氧外输需求时，由液氧输出泵向液氧储罐中的液氧提供动力以实现液氧外输。

本发明的有益效果是：本发明中，由于一号输出管和所述二号输出管上分别安装的一号开关阀和二号开关阀的开关状态相反且可控，因而在任一时刻，一号开关阀和二号开关阀中必然只有一个是开启状态，另一个是关闭状态。如果有NG外输需求，则一号开关阀处于开启状态而二号开关阀处于关闭状态，BOG压缩机将BOG压缩后输送到再冷凝器中利用LNG的冷量进行冷凝，得到的LNG由LNG输出泵提供动力输出到气化器中进行加热气化，最终由气化器将气化得到的NG外输。当没有NG外输需求，或者再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备需要检修时，二号开关阀开启而一号开关阀关闭，经BOG压缩机压缩的BOG输送到液化器中，液化器利用液氮输出泵从液氮储罐中泵出的液氮的冷量对BOG进行液化，得到的LNG送入LNG储罐中进行储存。由此可见，无论是否有NG外输需求，无论再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备是否需要检修，本发明都能将LNG接收站中的BOG完全变为LNG进行储存和利用，从而实现BOG的零排放，既节约了资源，又保护了环境。

附图说明

图1为现有的回收利用BOG的系统结构图；

图2为本发明提供的蒸发气(BOG)零排放系统的结构图；

图3为本发明提供的蒸发气零排放方法的流程图。

具体实施方式

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。

图2为本发明提供的蒸发气(BOG)零排放系统的结构图。如图2所示，该系统包括：对BOG进行压缩的BOG压缩机201，经BOG压缩机201的压缩，BOG的气压由低变高，这有利于提高BOG的冷凝或液化效率，减少BOG冷凝或液化的能耗；利用液化天然气(LNG)的冷量对压缩后的BOG进行冷凝的再冷凝器202，再冷凝器202的冷凝产物为LNG；向再冷凝器202冷凝得到的LNG提供动力以输送LNG的LNG输出泵203；对LNG输出泵203送来的LNG进行加热气化得到天然气NG并通过与自身相连的NG外输管207实现NG外输的气化器204；储存液氮的液氮储罐211；向液氮储罐211中的液氮提供动力以实现液氮外输的液氮输出泵212；利用液氮输出泵212提供的液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化的液化器210；储存液化器210送来的LNG的LNG储罐213；其中，

BOG压缩机201具有向其输入BOG的BOG输入管205，BOG压缩机201通过一号输出管与再冷凝器202相连，通过二号输出管与液化器210相连，以将压缩后的BOG分别送到再冷凝器202和液化器210，且一号输出管和二号输出管上分别装有开关状态相反且可控的一号开关阀208和二号开关阀209，这样，在任一时刻，一号输出管和二号输出管中有且仅有一个是导通状态，BOG压缩机201将压缩后的BOG通过该导通状态的输出管输出至该输出管所连接的设备(再冷凝器202和液化器210中的一个)，进而实现BOG的回收利用，以保证BOG的零排放。

再冷凝器202具有向其输入LNG的LNG输入管206，再冷凝器202通过LNG输出管与LNG输出泵203相连，LNG输出泵203通过一号LNG输送管与气化器204相连；

液氮储罐211通过液氮输送管与液氮输出泵212相连，液氮输出泵212通过一号液氮输送管与液化器210相连，从而将液氮储罐211中的液氮泵入液化器210中，液化器210通过二号LNG输送管与LNG储罐213相连，从而将液化得到的LNG送入LNG储罐213进行储存，液化器210还通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

可见，本发明中，由于一号输出管和所述二号输出管上分别安装的一号开关阀和二号开关阀的开关状态相反且可控，因而在任一时刻，一号开关阀和二号开关阀中必然只有一个是开启状态，另一个是关闭状态。如果有NG外输需求，则一号开关阀处于开启状态而二号开关阀处于关闭状态，BOG压缩机将BOG压缩后输送到再冷凝器中利用LNG的冷量进行冷凝，得到的LNG由LNG输出泵提供动力输出到气化器中进行加热气化，最终由气化器将气化得到的NG外输。当没有NG外输需求，或者再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备需要检修时，二号开关阀开启而一号开关阀关闭，经BOG压缩机压缩的BOG输送到液化器中，液化器利用液氮输出泵从液氮储罐中泵出的液氮的冷量对BOG进行液化，得到的LNG送入LNG储罐中进行储存。由此可见，无论是否有NG外输需求，无论再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备是否需要检修，本发明都能将LNG接收站中的BOG完全变为LNG进行储存和利用，从而实现BOG的零排放，既节约了资源，又保护了环境。

液化器210利用液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化，液化后的产物除了储存到LNG储罐213中的LNG之外，还有受热由液态变为气态的氮气，这些氮气可通过氮气外输管向外输出。如图2所示，氮气外输管上装有开关状态可控的三号开关阀220，从而实现了对氮气外输的控制。

另外，液氮输出泵212除了具有与液化器210相连的一号液氮输送管以实现向液化器210输送液氮之外，还具有液氮外输管，以实现液氮外输，当然，也可以在液氮外输管上设置相应的开关阀，以控制液氮的外输。本发明中，液氮输出泵可为由电机驱动的离心式输出泵。

如图2所示，该系统还包括：利用冷量对空气进行分离的空气分离装置(图2中简称空分装置)214，其工作原理为：利用空气中各组分(氮、氧、水蒸气、稀有气体等)的物理性质的不同，采用深度冷冻的方法首先将空气液化，然后采用精馏的方法从空气中分离出一种或多种纯组分(如氮、氧等)。本发明中的空气分离装置214可利用LNG的冷量来实现空气的液化，进而获得液氮、液氧和氮气产品。该系统还包括：储存空气分离装置214送来的液氧的液氧储罐216；向液氧储罐216中的液氧提供动力以实现液氧外输的液氧输出泵217；其中，

液氮输出泵212通过二号液氮输送管与空气分离装置214相连，以将液氮送入空气分离装置214作为其冷量来源；

空气分离装置214通过液氧输出管将液氧送入液氧储罐216；液氧储罐216通过液氧输送管将储存的液氧送至液氧输出泵217，进而由液氧输出泵217向液氧提供动力以实现液氧的外输。本发明中的液氧输出泵可用由电机驱动的离心式的液氧输出泵来实现。

另外，空气分离装置214在利用液氮的冷量从空气中分离出液氧后，还会使液氮变为气态的氮气，这样，空气分离装置214就需要通过其氮气输出管来实现氮气外输，如图2所示，氮气输出管上装有开关状态可控的四号开关阀219，从而实现对空气分离装置214输出氮气的控制。

如图2所示，液氮输出泵212向空气分离装置214输送液氮的二号液氮输送管上还装有开关状态可控的五号开关阀218，可实现对液氮输出泵212向空气分离装置214输送液氮的控制。

可以向空气分离装置214提供冷量的不只有液氮一种物质，本发明还可以利用LNG这种优质冷源向空气分离装置来提供冷量。如图2所示，LNG输出泵203还通过三号LNG输送管与空气分离装置214相连，以将其冷凝得到的LNG送入空气分离装置214作为空气分离装置214的冷量来源，这样，空气分离装置214可从空气中分离得到液氮和液氧，图2所示的空气分离装置214通过其液氮输出管与液氮储罐211相连，以将分离得到的液氮送入液氮储罐211储存；空气分离装置214还可以通过其液氧输出管将液氧输送到液氧储罐216中进行储存。另外，为空气分离装置214提供冷量的LNG在失去冷量之后，气化为NG，因此，图2中的空气分离装置214还通过其NG输出管实现NG外输。当然，无论是气化器204的NG外输管还是空气分离装置214的NG输出管上，都可以设置相应的开关阀以控制NG的外输情况，防止发生安全事故。

传统的空气分离装置的冷量来源为氟利昂制冷剂，这需要消耗大量的电能，还会引起氟利昂制冷剂的泄露从而破坏环境，本发明利用优质冷源LNG或液氮来提供冷量实现空气分离，并将生成的NG或氮气外输以防止其污染环境，既节约了大量的电能，又保护了环境，还可以降低NG和氮气的生产成本，提高LNG接收站的经济效益。

在LNG输出泵203向空气分离装置214输送LNG的三号LNG输送管上还装有开关状态可控的六号开关阀215，以实现对作为冷源的LNG的输送的控制。

由于本发明中的空气分离装置214可以利用LNG作为冷量来源，LNG失去冷量后变为气态的NG形式，这是一种可燃性气体，在合适的情况下遇到氧气会发生燃烧或爆炸，因此，本发明不能利用液氧储罐中的液氧作为补充的冷量来源，来对空气进行液化分离，以防止发生燃烧爆炸事故。同样的，液化器210中也不能采用液氧最为液化BOG的冷源。

本发明中的液化器210可利用铝制板翅式换热器来实现，其结构简单可靠、传热效率高、投资低。为了保证液化器210的液化能在恒定的外界温度下进行，该系统还包括保冷箱(图2中未标示，可用碳钢制成)，该保冷箱包裹在液化器210的外部，可以减少液化器210与外部大气环境之间的热传递，使该部分热传递达到最小，这样就可以维持液化器210处于低温的工作状态，以保证BOG被稳定液化。在保冷箱内部和液化器210外部形成了一定的空间，该空间可填充膨胀珍珠岩等保冷材料，以进一步提高保冷箱的保温效果。

另外，还可以在保冷箱内部、液化器210外部的空间充氮气，且该氮气的气压要大于大气压，较佳实施例为该氮气的气压略大于大气压，从而保持该部分空间内的微正压环境，防止空气的进入。事实上，保冷箱内部、液化器210外部的空间充有气压大于大气压的氮气，可有效防止空气携带水蒸气的进入，这样也就保证了该部分空间中不会有水受冷凝固而成的冰存在，既可以防止保冷材料随冰固化板结而失去保温能力，又防止冰的体积膨胀破坏保冷箱的绝热性能和密封性。

保冷箱上可以设有保持保冷箱内部和液化器外部的空间中氮气气压大于大气压的呼吸阀，该呼吸阀的工作原理为：当氮气气压较高(高于呼吸阀的开启气压上限)时，原本处于关闭状态的呼吸阀开启以将多余的氮气排出，从而降低保冷箱内部和液化器外部的空间中的氮气气压；当氮气气压较低(低于呼吸阀的开启气压下限)时，原本处于关闭状态的呼吸阀开启以吸入部分空气，从而提高保冷箱内部和液化器外部的空间中的气压；在保冷箱内部和液化器外部的空间中的气压合适(高于呼吸阀的开启气压下限而低于其开启气压上限)时，呼吸阀处于关闭状态，从而隔绝保冷箱内外。

保冷箱上也可以设有在保冷箱内部和液化器外部的空间中的氮气气压过大，如超过第一预设值时，自动开启以将多余氮气排出的氮气排放口；

保冷箱上还可以设有在保冷箱内部和液化器外部的空间中的氮气气压超过第二预设值(如高于第一预设值)时自动起跳的超压安全阀。

值得指出的是，本发明中所涉及的外输，均指的是将产品通过各种方式输送给用户，例如，将NG通过外输管线输送给NG用户，将氮气通过充瓶系统储存到氮气钢瓶中，或者将氮气通过氮气管线外输给氮气用户，将液氧、液氮分别通过液氧槽车、液氮槽车输送给相应用户，当然，考虑到经济效益的问题，还可以在外输时利用各种流量、压力、温度等计量系统来确定NG、氮气、液氮、液氧等的外输量，从而计算费用。

可见，利用本发明提供的系统，经BOG压缩机压缩后的BOG，或者经过再冷凝器的冷凝，进而利用气化器加热气化为NG外输，或者经过液化器的液化，变为LNG储存到LNG储罐中，从而实现了BOG的零排放。另外，本发明还可以利用再冷凝器冷凝得到的LNG，或者液氮储罐中所储存的液氮作为冷源，从空气中分离出液氧、液氮等产品，从而降低空气分离的能耗(约降低40％的能耗)，保护环境，并提高LNG接收站和空气分离装置的经济效益。

图2所示的系统中，液氮输出泵212向液化器210和空气分离装置214分别输送的液氮的一号液氮输送管和二号液氮输送管有一部分是重合的，在具体的实现中，这两个液氮输送管可以是采用如图2所示的一分为二的形式，即液氮输出泵212通过液氮输出总管来输出液氮，且该液氮输出总管作为一入口两出口的三通管的入口管线，另设分别连接液化器210和空气分离装置214的两条支管，分别作为该三通管的两条出口管线，从而实现图2所示的一号液氮输送管和二号液氮输送管。当然，一号液氮输送管和二号液氮输送管可以分别用独立的管线来实现，即液氮输出泵212通过独立的一号液氮输送管和二号液氮输送管分别与液化器210和空气分离装置214相连。

本发明还提供了一种蒸发气(BOG)零排放方法，该方法可在图2所示的BOG零排放系统的基础上执行。图3为本发明提供的蒸发气零排放方法的流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤301：判断是否有天然气(NG)外输需求，如果有，则依次执行步骤302、303，否则，执行步骤304。

本步骤为判断步骤，可人工执行，也可由控制系统自动执行。

需要指出的是，本发明所述的NG外输需求是针对LNG接收站而言的，LNG接收站作为NG的对外供应装置，当用户需要使用NG时，就会向LNG接收站发送NG外输请求，此时，LNG接收站也就有了NG外输需求，应尽快向该用户输送NG。当然，在图2所示的再冷凝器202、LNG输出泵203、气化器204中的任一设备需要进行检修时，无论实际上是否有NG外输需求，本步骤的判断结果均为没有NG外输需求，从而执行步骤304，在设备检修完毕后，再根据实际情况来判断是否有NG外输需求。

步骤302：将BOG压缩后输送到再冷凝器中；再冷凝器利用输入的液化天然气(LNG)的冷量对压缩后的BOG进行冷凝。

本步骤及步骤303均在步骤301的判断结果为有NG外输需求时执行。

本步骤中对BOG的压缩可由图2中的BOG压缩机201来执行，从而提高BOG的气压，进而提高BOG的冷凝效率。

再冷凝器对压缩后的BOG进行冷凝的冷量来源为LNG，将压缩后的BOG冷凝后的产物仍为LNG。

步骤303：再冷凝器将冷凝得到的LNG由LNG输送泵提供动力输送到气化器中；气化器将LNG加热气化为NG并通过与自身相连的NG外输管实现NG外输。

本步骤中的NG外输指的是将NG输出给用户，而非排放或燃烧。

本步骤是根据NG外输需求进行的，由于步骤301判断有NG外输需求，因而本步骤将再冷凝器冷凝得到的LNG加热气化为NG输出给用户。

步骤304：将BOG压缩后输送到液化器中；液氮储罐中的液氮由液氮输出泵提供动力输送到液化器中；液化器利用液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化，将液化得到的LNG输送到LNG储罐中储存，并将生成的氮气通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

本步骤在步骤301的判断结果为没有NG外输需求时执行。

本步骤仍可由图2所示的BOG压缩机201对BOG进行压缩，从而提高BOG的气压，提高液化器的液化效率。

在没有NG外输需求的情况下，可利用液化器对压缩后的BOG进行直接的液化，使其由气态变为液态，从而实现BOG的回收储存。这里，液化器进行液化的冷量来源为液氮。液氮提供冷量实现了BOG的液化后，自身变为气态的氮气，由于氮气也是一种可利用的资源(如可充入氮气钢瓶，或直接输送给用户使用)，因而本发明可将氮气通过液化器的氮气外输管输出。

综上所述，在有NG外输需求的情况下，本发明所提供的BOG零排放方法可将BOG冷凝后再进行加热气化，变为NG输出；在没有NG外输需求的情况下，本发明可直接将BOG进行液化储存，可见，利用本发明所提供的方法，可实现BOG的零排放，从而保护环境，节约能源，并实现LNG接收站的安全生产。

在步骤301的判断结果为有NG外输需求时，该方法还包括：由LNG输送泵提供动力，再冷凝器将冷凝得到的LNG输送到空气分离装置中；空气分离装置利用LNG的冷量对空气进行液化及分离，将分离得到的液氮和液氧分别输送到液氮储罐和液氧储罐进行储存，将LNG失去冷量后生成的NG(即LNG加热气化得到的NG)通过空气分离装置的NG输出管输出以实现NG外输。

这样，当有液氮外输需求时，由液氮输出泵向液氮储罐中的液氮提供动力，可以实现液氮外输；当有液氧外输需求时，由液氧输出泵向液氧储罐中的液氧提供动力，可以实现液氧外输。

在步骤301的判断结果为没有NG外输需求时，该方法还包括：液氮输出泵向液氮储罐中的液氮提供动力，将液氮输入空气分离装置；空气分离装置利用液氮的冷量对空气进行分离，将分离得到的液氧输送到液氧储罐进行储存，将生成的氮气通过其氮气输出管实现氮气外输。

这样，当有液氧外输需求时，由液氧输出泵向液氧储罐中的液氧提供动力，可以实现液氧外输；当然，在有液氮外输需求时，由液氮输出泵向液氮储罐中的液氮提供动力，也可以实现液氮外输。

该方法还可以利用再冷凝器冷凝得到的LNG或液氮作为冷量来源进行空气分离，从而得到液氧、液氮等产品，从而进一步提高LNG的气化效率，降低LNG接收站的运行能耗，提高LNG接收站的经济效益。另外，由于LNG和液氮取代了现有技术中的氟利昂制冷剂作为空气分离装置的冷量来源，本发明还有利于保护环境免受氟利昂制冷剂的破坏，并节约电能的消耗。

由此可见，本发明具有以下优点：

(1)本发明中，由于一号输出管和所述二号输出管上分别安装的一号开关阀和二号开关阀的开关状态相反且可控，因而在任一时刻，一号开关阀和二号开关阀中必然只有一个是开启状态，另一个是关闭状态。如果有NG外输需求，则一号开关阀处于开启状态而二号开关阀处于关闭状态，BOG压缩机将BOG压缩后输送到再冷凝器中利用LNG的冷量进行冷凝，得到的LNG由LNG输出泵提供动力输出到气化器中进行加热气化，最终由气化器将气化得到的NG外输。当没有NG外输需求，或者再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备需要检修时，二号开关阀开启而一号开关阀关闭，经BOG压缩机压缩的BOG输送到液化器中，液化器利用液氮输出泵从液氮储罐中泵出的液氮的冷量对BOG进行液化，得到的LNG送入LNG储罐中进行储存。由此可见，无论是否有NG外输需求，无论再冷凝器、LNG输出泵、气化器等设备是否需要检修，本发明都能将LNG接收站中的BOG完全变为LNG进行储存和利用，从而实现BOG的零排放，既节约了资源，又保护了环境。

(2)本发明利用优质冷源LNG或液氮来提供冷量实现空气液化及分离，并将生成的NG或氮气外输以防止其污染环境，既节约了电能，又保护了环境，还可以降低NG和氮气的生产成本，提高LNG接收站的经济效益。

(3)本发明技术成熟可靠，有效防范了燃烧爆炸等风险，装置流程设计简单、运行可靠，容易实现工业化。

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。

Claims (16)

1.一种蒸发气BOG零排放系统，其特征在于，该系统包括：对BOG进行压缩的BOG压缩机；利用液化天然气LNG的冷量对压缩后的BOG进行冷凝的再冷凝器；向再冷凝器冷凝得到的LNG提供动力以输送LNG的LNG输出泵；对LNG输出泵送来的LNG进行加热气化得到天然气NG并通过与自身相连的NG外输管实现NG外输的气化器；储存液氮的液氮储罐；向所述液氮储罐中的液氮提供动力以实现液氮外输的液氮输出泵；利用液氮输出泵提供的液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化的液化器；储存液化器送来的LNG的LNG储罐；其中，

所述BOG压缩机具有向其输入BOG的BOG输入管；所述BOG压缩机通过一号输出管与所述再冷凝器相连，通过二号输出管与所述液化器相连，以将压缩后的BOG分别送到所述再冷凝器和所述液化器；所述一号输出管和所述二号输出管上分别装有开关状态相反且可控的一号开关阀和二号开关阀；

所述再冷凝器具有向其输入LNG的LNG输入管；所述再冷凝器通过LNG输出管与所述LNG输出泵相连；所述LNG输出泵通过一号LNG输送管与所述气化器相连；

所述液氮储罐通过液氮输送管与所述液氮输出泵相连；所述液氮输出泵通过一号液氮输送管与所述液化器相连；所述液化器通过二号LNG输送管与所述LNG储罐相连，通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氮气外输管上装有开关状态可控的三号开关阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液氮输出泵为由电机驱动的离心式输出泵，其具有液氮外输管，以实现液氮外输。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：利用冷量对空气进行分离的空气分离装置；储存所述空气分离装置送来的液氧的液氧储罐；向所述液氧储罐中的液氧提供动力以实现液氧外输的由电机驱动的离心式的液氧输出泵；其中，

所述液氮输出泵通过二号液氮输送管与所述空气分离装置相连，以将液氮送入所述空气分离装置作为其冷量来源；

所述空气分离装置通过液氧输出管将液氧送入所述液氧储罐；所述液氧储罐通过液氧输送管将储存的液氧送至所述液氧输出泵。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空气分离装置通过其氮气输出管实现氮气外输；所述氮气输出管上装有开关状态可控的四号开关阀。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述二号液氮输送管上装有开关状态可控的五号开关阀。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述LNG输出泵通过三号LNG输送管与所述空气分离装置相连，以将LNG送入所述空气分离装置作为其冷量来源；所述空气分离装置通过其液氮输出管与所述液氮储罐相连，以将分离得到的液氮送入所述液氮储罐储存；所述空气分离装置通过其NG输出管实现NG外输。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述三号LNG输送管上装有开关状态可控的六号开关阀。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括保冷箱；所述保冷箱包裹在所述液化器的外部以减少所述液化器与外部大气环境之间的热传递，维持所述液化器处于低温的工作状态。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间填充有保冷材料。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间充有气压大于大气压的氮气。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述保冷箱上设有：保持所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压大于大气压的呼吸阀；和/或，在所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压超过第一预设值时自动开启以将多余氮气排出的氮气排放口；和/或，在所述保冷箱内部、所述液化器外部的空间中氮气气压超过第二预设值时自动起跳的超压安全阀。

13.一种蒸发气BOG零排放方法，其特征在于，该方法包括：

当有天然气NG外输需求时，将BOG压缩后输送到再冷凝器中；所述再冷凝器利用输入的液化天然气LNG的冷量对压缩后的BOG进行冷凝，冷凝得到的LNG由LNG输送泵提供动力输送到气化器中；所述气化器将LNG加热气化为NG并通过与自身相连的NG外输管实现NG外输；

当没有NG外输需求时，将BOG压缩后输送到液化器中；液氮储罐中的液氮由液氮输出泵提供动力输送到液化器中；所述液化器利用所述液氮的冷量对压缩后的BOG进行液化，将液化得到的LNG输送到LNG储罐中储存，并将生成的氮气通过与自身相连的氮气外输管实现氮气外输。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当有NG外输需求时，该方法还包括：由所述LNG输送泵提供动力，所述再冷凝器将冷凝得到的LNG输送到空气分离装置中；所述空气分离装置利用LNG的冷量对空气进行分离，将分离得到的液氮和液氧分别输送到液氮储罐和液氧储罐进行储存，将加热气化的NG通过其NG输出管实现NG外输。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当没有NG外输需求时，该方法还包括：所述液氮输出泵向所述液氮储罐中的液氮提供动力，将液氮输入空气分离装置；所述空气分离装置利用液氮的冷量对空气进行分离，将分离得到的液氧输送到液氧储罐进行储存，将生成的氮气通过其氮气输出管实现氮气外输。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，当有液氮外输需求时，由液氮输出泵向液氮储罐中的液氮提供动力以实现液氮外输；

当有液氧外输需求时，由液氧输出泵向液氧储罐中的液氧提供动力以实现液氧外输。

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