CN105135210A - 一种用于lng常压储罐的bog冷凝回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，包括LNG常压储罐（1）、BOG冷凝回收器（2）和液氮储罐（3），LNG常压储罐（1）的顶部设置有BOG引出管（4），BOG引出管（4）通过管道连接BOG冷凝回收器（2）的热源通道进口，BOG冷凝回收器（2）的热源通道出口通过管路连接LNG常压储罐（1），BOG冷凝回收器（2）的冷源通道进口通过管路连接液氮储罐（3）的排液管，BOG冷凝回收器（2）的冷源通道出口连接氮气放空管，还公开了BOG回收方法。本发明的有益效果是：使储罐的压力降低，一次性投入成本降低，使储罐中的BOG气体实现了零排放，既节约了能源，也避免了对环境的污染。

Description

一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统及方法

技术领域

本发明涉及BOG气体回收技术领域，具体地，涉及一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统及方法。

背景技术

LNG（液化天然气）是一种清洁能源。随着LNG燃料汽车（船舶）、城镇居民燃气、锅炉燃气及燃气发电、陶瓷烧结等领域逐步广泛应用，近年来LNG消耗需求量正呈现快速增长趋势。LNG的来源主要有两部分，即通常所说的“陆气”（陆上LNG液化工厂生产的LNG，通常是通过LNG运输车运输）、“海气”（海外LNG，通常是通过大型LNG运输船将LNG运输至陆上LNG接收站并储存）。LNG在常压下的液化温度约为-162℃，尽管LNG储运设备或LNG输送管道均采取了良好的保冷保护措施，但由于其与环境之间存在很大的温差，LNG在储存、运输过程中的吸热蒸发总是存在，BOG（LNG在储存、运输等过程中自然吸热蒸发的气体）的产生不可避免。LNG随着吸热量的不断增加，BOG的产生量会逐渐增加，LNG储运压力随之也会不断上升，此情况下若未采取有效的降压措施，为避免造成超压安全等事故，当LNG储运压力达到一定压力时，一般会通过向大气放散方式自动或手动进行卸压，BOG的放散会造成环境污染、能源浪费和经济损失。为此，BOG的回收利用便成为LNG应用工程中需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种节约了能源、避免环境污染的用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统及方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，包括LNG常压储罐、BOG冷凝回收器和液氮储罐，LNG常压储罐的顶部设置有BOG引出管，BOG引出管通过管道连接BOG冷凝回收器的热源通道进口，BOG冷凝回收器的热源通道出口通过管路连接LNG常压储罐，即BOG经液氮冷却以后变为LNG返回到LNG常压储罐，BOG冷凝回收器的冷源通道进口通过管路连接液氮储罐的排液管，BOG冷凝回收器的冷源通道出口连接氮气放空管，氮气放空管连接液氮储罐放空管，液氮储罐放空管连接液氮储罐的气相空间。

使液氮和BOG在BOG回收冷凝器中完成热交换，使储罐的压力降低，一次性投入成本降低，使储罐中的BOG气体实现了零排放，既节约了能源，也避免了对环境的污染。

LNG常压储罐内由于BOG的形成而压力上升，从而BOG自动经BOG引出管进入BOG冷凝回收器进行冷凝，故冷凝过程为自动进行，无需额外设置动力设备，节省能耗。

还包括控制系统，所述的LNG常压储罐上设置有用于检测LNG常压储罐压力的压力检测装置A，氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内放空氮气温度的温度检测装置A，连接BOG引出管和BOG冷凝回收器的热源通道进口的管道上设置有气体切断阀A，连接BOG冷凝回收器的冷源通道进口和液氮储罐的排液管的管道上设置有液氮流量调节阀，压力检测装置A、温度检测装置A、气体切断阀A和液氮流量调节阀均与控制系统连接，可通过控制系统实现远程控制。BOG冷凝回收器热源的出口管道，即LNG管道，上设有温度检测装置B，用于检测冷凝后LNG的温度。当LNG常压储罐充液时，通过控制系统打开气体切断阀A和液氮流量调节阀，LNG常压储罐产生的BOG气体便进入BOG冷凝回收器，同时液氮储罐中的液氮流入BOG冷凝回收器，对进入的BOG气体进行冷却；当温度检测装置A检测到氮气放空管内氮气温度高于设定值时，或当压力检测装置A检测到LNG常压储罐的压力超过设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀开度增大，当温度检测装置A检测到氮气放空管内氮气温度低于设定值时，或当压力检测装置A检测到LNG常压储罐的压力低于设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀开度减小。

通过对管线及储罐温度、压力进行检测，采用控制系统实现了冷凝回收系统的自动调控，运行稳定可靠，节省人工。

氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内氮气压力的压力检测装置B，氮气放空管与液氮储罐放空管通过三通连接氮气放空总管，从而氮气放空管的氮气和液氮储罐放空管内的氮气汇合至氮气放空总管，氮气放空总管连接氮气排放装置，氮气放空总管上设置有紧急切断阀，压力检测装置B和紧急切断阀均与控制系统连接，可通过控制系统实现远程控制。当压力检测装置B检测到氮气放空管内氮气压力高于设定值时，控制系统控制紧急切断阀打开，氮气通过氮气排放装置对外放空；当压力检测装置B检测到氮气放空管内氮气压力低于设定值时，控制系统控制紧急切断阀关闭，防止潮湿空气进入。

通过设置压力检测装置B、三通和紧急切断阀，实现了对液氮循环管路的压力控制，避免了高压工况的产生，安全稳定，且同样采用控制系统进行调控节省人工。

所述的BOG冷凝回收器的外部套装有保冷箱，保冷箱内位于BOG冷凝回收器与保冷箱的内壁之间填充有绝热保冷材料。

通过设置保冷箱及绝热保冷材料，大大减少了冷量的损耗，节省能耗。

优选的，所述的绝热保冷材料为珠光砂。

优选的，所述的BOG冷凝回收器为板翅式换热器。

优选的，所述的保冷箱内还设置有氮气保护管线，防止潮湿空气进入保冷箱而影响到保冷效果，氮气放空管通过支管连通保冷箱，通过支管向保冷箱的氮气保护管线内输入氮气，从而使保冷箱内部及保冷箱内的绝热保冷材料保持干燥，支管上设置有控制阀。保冷箱上部设置有排空阀、绝热保冷材料注入口及检修人孔。

BOG冷凝回收器的冷源通道出口与热源通道入口之间还连接有预冷夹套，所述的预冷夹套具有管形的内管层和套设于内管层外侧的夹套层，内管层和夹套层均为密闭腔体，内管层和夹套层的两端均设置有连通各自内部腔体的接口，冷凝回收器的冷源通道出口连接夹套层的接口A，夹套层的另一接口B连接氮气放空管，内管层的接口A连接热源通道入口，内管层的另一接口B连接BOG引出管，夹套层的接口A与内管层的接口A位于预冷夹套的同一端，从而利用排放的氮气对热源BOG进行预冷却，热源BOG气体走内管层，冷源氮气走夹套层，逆流预换热。通过设置预冷夹套，增大了液氮与BOG的换热面积，提高了冷凝效率。

优选的，BOG冷凝回收器所处的位置位于LNG常压储罐所处位置的上部，冷凝后的LNG通过自重进入LNG常压储罐。

采用上述用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统回收BOG的方法，将LNG常压储罐内的BOG引入BOG冷凝回收器，并由引入BOG冷凝回收器的液氮对引入的BOG进行冷却，BOG冷却为LNG后返回至LNG常压储罐。

还包括采用对BOG冷凝回收器内BOG进行冷却后的液氮继续对从LNG常压储罐内引出的BOG进行预冷的步骤。

进一步的，当LNG常压储罐气相空间压力超高时，通过控制系统打开气体切断阀A和液氮流量调节阀，LNG常压储罐产生的BOG气体便进入BOG冷凝回收器，同时液氮储罐中的液氮流入BOG冷凝回收器，对进入的BOG气体进行冷却；当温度检测装置A检测到氮气放空管内氮气温度高于设定值时，或当压力检测装置A检测到LNG常压储罐的压力超过设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀开度增大，当温度检测装置A检测到氮气放空管内氮气温度低于设定值时，或当压力检测装置A检测到LNG常压储罐的压力低于设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀开度减小。

进一步的，当压力检测装置B检测到氮气放空管内氮气压力高于设定值时，控制系统控制紧急切断阀打开，氮气通过氮气排放装置对外放空；当压力检测装置B检测到氮气放空管内氮气压力低于设定值时，控制系统控制紧急切断阀关闭，防止潮湿空气进入。

还包括将BOG冷凝回收器内完成换热的液氮引至BOG冷凝回收器的保冷箱内，对保冷箱内部进行冷却的步骤。

综上，本发明的有益效果是：

本发明使液氮和BOG在BOG回收冷凝器中完成热交换，使储罐的压力降低，一次性投入成本降低，使储罐中的BOG气体实现了零排放，既节约了能源，也避免了对环境的污染。

LNG常压储罐内由于BOG的形成而压力上升，从而BOG自动经BOG引出管进入BOG冷凝回收器进行冷凝，故冷凝过程为自动进行，无需额外设置动力设备，节省能耗。

通过对管线温度、压力进行检测，采用控制系统实现了冷凝回收系统的自动调控，运行稳定可靠，节省人工。

通过设置压力检测装置B、三通和紧急切断阀，实现了对液氮循环管路的压力控制，避免了高压工况的产生，安全稳定，且同样采用控制系统进行调控节省人工。

通过设置保冷箱及绝热保冷材料，大大减少了冷量的损耗，节省能耗。

通过设置预冷夹套，增大了液氮与BOG的换热面积，提高了冷凝效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-LNG常压储罐，2-BOG冷凝回收器，3-液氮储罐，4-BOG引出管，5-压力检测装置A，6-温度检测装置A，7-气体切断阀A，8-液氮流量调节阀，9-压力检测装置B，10-紧急切断阀，11-保冷箱，12-LNG管道，13-温度检测装置B。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示，一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，包括LNG常压储罐1、BOG冷凝回收器2和液氮储罐3，LNG常压储罐1的顶部设置有BOG引出管4，BOG引出管4通过管道连接BOG冷凝回收器2的热源通道进口，BOG冷凝回收器2的热源通道出口通过管路连接LNG常压储罐1，即BOG经液氮冷却以后变为LNG返回到LNG常压储罐1，BOG冷凝回收器2的冷源通道进口通过管路连接液氮储罐3的排液管，BOG冷凝回收器2的冷源通道出口连接氮气放空管，氮气放空管连接液氮储罐放空管，液氮储罐放空管连接液氮储罐3的气相空间。

使液氮和BOG在BOG回收冷凝器中完成热交换，使储罐的压力降低，一次性投入成本降低，使储罐中的BOG气体实现了零排放，既节约了能源，也避免了对环境的污染。

LNG常压储罐1内由于BOG的形成而压力上升，从而BOG自动经BOG引出管4进入BOG冷凝回收器2进行冷凝，故冷凝过程为自动进行，无需额外设置动力设备，节省能耗。

还包括控制系统，所述的LNG常压储罐1上设置有用于检测LNG常压储罐1压力的压力检测装置A5，氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内放空氮气温度的温度检测装置A6，连接BOG引出管4和BOG冷凝回收器2的热源通道进口的管道上设置有气体切断阀A7，连接BOG冷凝回收器2的冷源通道进口和液氮储罐3的排液管的管道上设置有液氮流量调节阀8，压力检测装置A5、温度检测装置A6、气体切断阀A7和液氮流量调节阀8均与控制系统连接，可通过控制系统实现远程控制。BOG冷凝回收器2热源的出口管道，即LNG管道12，上设有温度检测装置B13，用于检测冷凝后LNG的温度。当LNG常压储罐1充液时，通过控制系统打开气体切断阀A7和液氮流量调节阀8，LNG常压储罐1产生的BOG气体便进入BOG冷凝回收器2，同时液氮储罐3中的液氮流入BOG冷凝回收器2，对进入的BOG气体进行冷却；当温度检测装置A6检测到氮气放空管内氮气温度高于设定值时，或当压力检测装置A5检测到LNG常压储罐1的压力超过设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀8开度增大，当温度检测装置A6检测到氮气放空管内氮气温度低于设定值时，或当压力检测装置A5检测到LNG常压储罐1的压力低于设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀8开度减小。

通过对管线及储罐温度、压力进行检测，采用控制系统实现了冷凝回收系统的自动调控，运行稳定可靠，节省人工。

氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内氮气压力的压力检测装置B9，氮气放空管与液氮储罐放空管通过三通连接氮气放空总管，从而氮气放空管的氮气和液氮储罐放空管内的氮气汇合至氮气放空总管，氮气放空总管连接氮气排放装置，氮气放空总管上设置有紧急切断阀10，压力检测装置B9和紧急切断阀10均与控制系统连接，可通过控制系统实现远程控制。当压力检测装置B9检测到氮气放空管内氮气压力高于设定值时，控制系统控制紧急切断阀10打开，氮气通过氮气排放装置对外放空；当压力检测装置B9检测到氮气放空管内氮气压力低于设定值时，控制系统控制紧急切断阀10关闭，防止潮湿空气进入。

通过设置压力检测装置B9、三通和紧急切断阀10，实现了对液氮循环管路的压力控制，避免了高压工况的产生，安全稳定，且同样采用控制系统进行调控节省人工。

所述的BOG冷凝回收器2的外部套装有保冷箱11，保冷箱11内位于BOG冷凝回收器2与保冷箱11的内壁之间填充有绝热保冷材料。

通过设置保冷箱11及绝热保冷材料，大大减少了冷量的损耗，节省能耗。

优选的，所述的绝热保冷材料为珠光砂。

优选的，所述的BOG冷凝回收器2为板翅式换热器。

优选的，所述的保冷箱11内还设置有氮气保护管线，防止潮湿空气进入保冷箱11而影响到保冷效果，氮气放空管通过支管连通保冷箱11，通过支管向保冷箱11的氮气保护管线内输入氮气，从而使保冷箱11内部及保冷箱11内的绝热保冷材料保持干燥，支管上设置有控制阀。保冷箱11上部设置有排空阀、绝热保冷材料注入口及检修人孔。

BOG冷凝回收器2的冷源通道出口与热源通道入口之间还连接有预冷夹套，所述的预冷夹套具有管形的内管层和套设于内管层外侧的夹套层，内管层和夹套层均为密闭腔体，内管层和夹套层的两端均设置有连通各自内部腔体的接口，冷凝回收器的冷源通道出口连接夹套层的接口A，夹套层的另一接口B连接氮气放空管，内管层的接口A连接热源通道入口，内管层的另一接口B连接BOG引出管4，夹套层的接口A与内管层的接口A位于预冷夹套的同一端，从而利用排放的氮气对热源BOG进行预冷却，热源BOG气体走内管层，冷源氮气走夹套层，逆流预换热。通过设置预冷夹套，增大了液氮与BOG的换热面积，提高了冷凝效率。

优选的，BOG冷凝回收器2所处的位置位于LNG常压储罐1所处位置的上部，冷凝后的LNG通过自重进入LNG常压储罐1。

采用上述用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统回收BOG的方法，将LNG常压储罐1内的BOG引入BOG冷凝回收器2，并由引入BOG冷凝回收器2的液氮对引入的BOG进行冷却，BOG冷却为LNG后返回至LNG常压储罐1。

还包括采用对BOG冷凝回收器2内BOG进行冷却后的液氮继续对从LNG常压储罐1内引出的BOG进行预冷的步骤。

进一步的，当LNG常压储罐1气相空间压力超高时，通过控制系统打开气体切断阀A7和液氮流量调节阀8，LNG常压储罐1产生的BOG气体便进入BOG冷凝回收器2，同时液氮储罐3中的液氮流入BOG冷凝回收器2，对进入的BOG气体进行冷却；当温度检测装置A6检测到氮气放空管内氮气温度高于设定值时，或当压力检测装置A5检测到LNG常压储罐1的压力超过设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀8开度增大，当温度检测装置A6检测到氮气放空管内氮气温度低于设定值时，或当压力检测装置A5检测到LNG常压储罐1的压力低于设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀8开度减小。

进一步的，当压力检测装置B9检测到氮气放空管内氮气压力高于设定值时，控制系统控制紧急切断阀10打开，氮气通过氮气排放装置对外放空；当压力检测装置B9检测到氮气放空管内氮气压力低于设定值时，控制系统控制紧急切断阀10关闭，防止潮湿空气进入。

还包括将BOG冷凝回收器2内完成换热的液氮引至BOG冷凝回收器2的保冷箱11内，对保冷箱11内部进行冷却的步骤。

本发明使液氮和BOG在BOG回收冷凝器中完成热交换，使储罐的压力降低，一次性投入成本降低，使储罐中的BOG气体实现了零排放，既节约了能源，也避免了对环境的污染。

LNG常压储罐1内由于BOG的形成而压力上升，从而BOG自动经BOG引出管4进入BOG冷凝回收器2进行冷凝，故冷凝过程为自动进行，无需额外设置动力设备，节省能耗。

如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (10)

1.一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，包括LNG常压储罐（1）、BOG冷凝回收器（2）和液氮储罐（3），LNG常压储罐（1）的顶部设置有BOG引出管（4），BOG引出管（4）通过管道连接BOG冷凝回收器（2）的热源通道进口，BOG冷凝回收器（2）的热源通道出口通过管路连接LNG常压储罐（1），BOG冷凝回收器（2）的冷源通道进口通过管路连接液氮储罐（3）的排液管，BOG冷凝回收器（2）的冷源通道出口连接氮气放空管，氮气放空管连接液氮储罐放空管。

2.根据权利要求1所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，还包括控制系统，所述的LNG常压储罐（1）上设置有用于检测LNG常压储罐（1）压力的压力检测装置A（5），氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内放空氮气温度的温度检测装置A（6），连接BOG引出管（4）和BOG冷凝回收器（2）的热源通道进口的管道上设置有气体切断阀A（7），连接BOG冷凝回收器（2）的冷源通道进口和液氮储罐（3）的排液管的管道上设置有液氮流量调节阀（8），压力检测装置A（5）、温度检测装置A（6）、气体切断阀A（7）和液氮流量调节阀（8）均与控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，氮气放空管上设置有用于检测氮气放空管内氮气压力的压力检测装置B（9），氮气放空管与液氮储罐放空管通过三通连接氮气放空总管，氮气放空总管连接氮气排放装置，氮气放空总管上设置有紧急切断阀（10），压力检测装置B（9）和紧急切断阀（10）均与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，所述的BOG冷凝回收器（2）的外部套装有保冷箱（11），保冷箱（11）内位于BOG冷凝回收器（2）与保冷箱（11）的内壁之间填充有绝热保冷材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，所述的BOG冷凝回收器（2）为板翅式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统，其特征在于，BOG冷凝回收器（2）的冷源通道出口与热源通道入口之间还连接有预冷夹套，所述的预冷夹套具有管形的内管层和套设于内管层外侧的夹套层，内管层和夹套层均为密闭腔体，内管层和夹套层的两端均设置有连通各自内部腔体的接口，冷凝回收器的冷源通道出口连接夹套层的接口A，夹套层的另一接口B连接氮气放空管，内管层的接口A连接热源通道入口，内管层的另一接口B连接BOG引出管（4），夹套层的接口A与内管层的接口A位于预冷夹套的同一端。

7.采用如权利要求1所述的一种用于LNG常压储罐的BOG冷凝回收系统回收BOG的方法，其特征在于，将LNG常压储罐（1）内的BOG引入BOG冷凝回收器（2），并由引入BOG冷凝回收器（2）的液氮对引入的BOG进行冷却，BOG冷却为LNG后返回至LNG常压储罐（1）。

8.根据权利要求7所述的回收BOG的方法，其特征在于，还包括采用对BOG冷凝回收器（2）内BOG进行冷却后的液氮继续对从LNG常压储罐（1）内引出的BOG进行预冷的步骤。

9.根据权利要求7所述的回收BOG的方法，其特征在于，当LNG常压储罐（1）气相空间压力超高时，通过控制系统打开气体切断阀A（7）和液氮流量调节阀（8），LNG常压储罐（1）产生的BOG气体便进入BOG冷凝回收器（2），同时液氮储罐（3）中的液氮流入BOG冷凝回收器（2），对进入的BOG气体进行冷却；当温度检测装置A（6）检测到氮气放空管内氮气温度高于设定值时，或当压力检测装置A（5）检测到LNG常压储罐（1）的压力超过设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀（8）开度增大，当温度检测装置A（6）检测到氮气放空管内氮气温度低于设定值时，或当压力检测装置A（5）检测到LNG常压储罐（1）的压力低于设定值时，控制系统控制液氮流量调节阀（8）开度减小。

10.根据权利要求7所述的回收BOG的方法，其特征在于，当压力检测装置B（9）检测到氮气放空管内氮气压力高于设定值时，控制系统控制紧急切断阀（10）打开，氮气通过氮气排放装置对外放空；当压力检测装置B（9）检测到氮气放空管内氮气压力低于设定值时，控制系统控制紧急切断阀（10）关闭，防止潮湿空气进入。