插入式渦街流量計加氣站BOG產(chǎn)生的原因和控制方法
點擊次數(shù)：2086 發(fā)布時間：2021-01-06 11:25:23
摘要 ：由于新能源技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國汽車能源供應(yīng)也在發(fā)生變化。LNG 加氣型汽車的出現(xiàn)，改變了市場的燃料供應(yīng)局面。其中*大的變化之一在于 LNG 加氣站數(shù)量不斷增多，這種趨勢對于我國能源的高效利用以及環(huán)境保護(hù)具有一定的現(xiàn)實意義。但蒸發(fā)氣體（BOG）產(chǎn)生過多，在一定程度上也造成了資源的浪費。重點闡述了 LNG 加氣站 BOG 產(chǎn)生的原因和控制方法。為保證安全存儲，通常 LNG 的溫度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于環(huán)境溫度，因此加氣站在加氣過程中，由于溫差的存在，會出現(xiàn)不同程度的蒸發(fā)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生 BOG，這將對加氣站的能量消耗、安全運(yùn)行以及環(huán)保等方面產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)。因此加強(qiáng)研究加氣站的結(jié)構(gòu)，通過采取針對性措施降低 BOG 的產(chǎn)生量，對于促進(jìn)我國能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有非常重要的影響。
1 插入式渦街流量計加氣站BOG產(chǎn)生原因分析
BOG 產(chǎn)生的原因在于蒸發(fā)情況的發(fā)生，由于加氣站結(jié)構(gòu)的設(shè)計原因，在運(yùn)行時難免會發(fā)生不同程度的熱交換，導(dǎo)致蒸發(fā)，通過進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)主要原因如下。
1.1 設(shè)計層面的原因
加氣站結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理會增加蒸發(fā)現(xiàn)象，部分加氣站將加氣區(qū)與儲存區(qū)分配在站場的兩端，導(dǎo)致區(qū)位劃分上呈現(xiàn)出嚴(yán)重問題，增加了 LNG 在插入式渦街流量計內(nèi)氣化的可能，對于加氣站的后期運(yùn)營管理也造成一定的阻礙。由于使用的低溫插入式渦街流量計過長，中間的零部件過多，也是造成BOG產(chǎn)量過多的一個重要原因。LNG采用低溫儲存的方式，盡管在相關(guān)零部件的使用上也采用低溫處理的方式，但這種低溫材料相對于 LNG 的儲存溫度依然要高出許多，因此儲存區(qū)的 LNG 一旦經(jīng)過這些位置，將會發(fā)生熱量交換，引起蒸發(fā)問題。另外插入式渦街流量計設(shè)計的過長、零部件使用的過多，也會造成內(nèi)部的溫度存在差異，增加了 BOG 產(chǎn)生的數(shù)量和可能性。如圖1所示。
1.2 加液間隔時間過長
由于汽油柴油價格的不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致能源公司在能源供應(yīng)上存在一定的政策性變化，這種變化一旦過度傾向于柴油和汽油，將導(dǎo)致 LNG 車輛的加液間隔過長，在這種情況下會引起 LNG 儲存罐的溫度和壓強(qiáng)升高，導(dǎo)致出現(xiàn)大量的 BOG。
1.3 設(shè)備層面的原因
由于技術(shù)方面的原因，絕對的真空環(huán)境難以打造，導(dǎo)致LNG 使用到的真空設(shè)備不夠先進(jìn)，難以實現(xiàn)絕對的隔熱，這就為熱交換創(chuàng)造了條件。圖2為加氣站工藝流程圖。
儲罐和插入式渦街流量計是 BOG *容易產(chǎn)生的位置。當(dāng)前 LNG 儲罐采用*多的是雙層真空夾層絕熱結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)本身依然會受到環(huán)境溫度、陽光、結(jié)構(gòu)設(shè)計等多方面的影響，外界熱量通過結(jié)構(gòu)設(shè)計的盲點進(jìn)入儲罐內(nèi)部，將會導(dǎo)致儲罐內(nèi)部的溫度迅速升高，導(dǎo)致蒸發(fā)量增多。部分儲罐的真空度相對較低，因此在夾層處甚至?xí)l(fā)生漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致 BOG 產(chǎn)生量快速增加。由于制冷工藝和施工水平等因素的影響，LNG 使用的插入式渦街流量計出現(xiàn)冷損失也是一種必然情況。
1.4 運(yùn)行過程中產(chǎn)生的BOG
加氣站的工作人員操作是否規(guī)范，對于 BOG 的產(chǎn)生量也會造成直接影響。由于卸車儲罐內(nèi)部的壓力和槽車內(nèi)的壓力存在明顯的差值，因此在運(yùn)行過程中槽車存在快速的加壓情況，這一過程將會導(dǎo)致大量的氣體損失，如果在運(yùn)行前對槽車和儲罐之間的壓力進(jìn)行平衡處理，就可以緩解這種情況。在正式進(jìn)行加氣前，需對車載氣瓶和儲罐平壓，對車載瓶進(jìn)行回氣處理，從而控制壓力。由于加氣過程中氣體回路的產(chǎn)生也會造成熱量的交換。因此卸車和加氣過程以及潛液泵的運(yùn)作對于 BOG 的產(chǎn)生量也會造成直接影響。
2 降低插入式渦街流量計加氣站中BOG產(chǎn)生量的措施
2.1 改善設(shè)計水平
對于總體布局應(yīng)該保證科學(xué)合理性，對于生產(chǎn)區(qū)和輔助區(qū)應(yīng)該力求合理，盡量縮短儲存區(qū)和加氣區(qū)之間的距離，從而有效減少插入式渦街流量計的長度，避免發(fā)生過多的熱交換。對于場站的設(shè)計，在滿足安全規(guī)范的前提下，應(yīng)該對低溫插入式渦街流量計進(jìn)行合理布置，縮短泵與儲罐的直線距離、泵和加液機(jī)設(shè)備之間的距離，簡化結(jié)構(gòu)，為維修提供便利條件。在進(jìn)行設(shè)計過程中，應(yīng)該充分借助伯努利方程對有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計算，從而降低儲罐與潛液泵之間的差值，在結(jié)構(gòu)上對加氣站的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。對于工藝設(shè)備的使用和管路的布置設(shè)計，應(yīng)該做到因地制宜，提高工藝和交通組織設(shè)計水平。
減少管線的壓力和流體損失也是改善設(shè)計的一種重要舉措。對于進(jìn)液插入式渦街流量計和回氣管的設(shè)計應(yīng)該設(shè)定一定的坡度，在插入式渦街流量計運(yùn)行過程中會產(chǎn)生一定的力減緩插入式渦街流量計的摩擦情況，從而提升進(jìn)液和回氣的速度。對于接口的設(shè)計應(yīng)該避免使用彎頭設(shè)備，同時不應(yīng)該使用過多的閥門，避免由于管線壓力過大，造成熱量的交換，導(dǎo)致蒸發(fā)情況出現(xiàn)，增加 BOG 的數(shù)量。具體在實際設(shè)計中應(yīng)該減少不必要的閥門，避免使用直角彎頭和垂直三通連接，盡量采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行設(shè)計。這樣流體進(jìn)入閥門以后，阻力值就會大大降低，在設(shè)計過程中還應(yīng)該注意的是，應(yīng)該保證設(shè)備的使用符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求。
對于整個設(shè)計而言，應(yīng)該重視設(shè)計單位對插入式渦街流量計和設(shè)備的配置，對于相應(yīng)的保冷技術(shù)應(yīng)該有明文的規(guī)定，在設(shè)計文件中務(wù)必呈現(xiàn)保冷工藝、厚度以及相應(yīng)的施工方式。對于 LNG儲罐應(yīng)該提出明確的保冷指標(biāo)，從而有效地對蒸發(fā)情況進(jìn)行控制。
2.2 重視對工藝設(shè)備的維修保養(yǎng)
LNG 加氣站在日常運(yùn)行過程中，由于熱量交換和壓力交換情況的存在，導(dǎo)致設(shè)備的故障率相對較高，加上設(shè)備的老化情況，將會導(dǎo)致 BOG 的產(chǎn)量上升。因此需要及時對儲罐的保冷情況進(jìn)行檢查，并定期對儲罐內(nèi)部的真空情況進(jìn)行測試，通過相關(guān)的測試參數(shù)判斷真空情況，一旦出現(xiàn)問題應(yīng)該及時進(jìn)行維修處理，確保保冷效果。
3 結(jié)束語
BOG 的產(chǎn)生會對加氣站的安全運(yùn)行造成重要影響，不僅會造成能源的浪費，也會增加加氣站的成本投入。因此需要從設(shè)計層面和管理層面采取措施降低 BOG 的產(chǎn)生量，從而改善我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。希望通過本文論述，為類似研究提供借鑒，提升加氣站運(yùn)行質(zhì)量。
1 插入式渦街流量計加氣站BOG產(chǎn)生原因分析
BOG 產(chǎn)生的原因在于蒸發(fā)情況的發(fā)生，由于加氣站結(jié)構(gòu)的設(shè)計原因，在運(yùn)行時難免會發(fā)生不同程度的熱交換，導(dǎo)致蒸發(fā)，通過進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)主要原因如下。
1.1 設(shè)計層面的原因
加氣站結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理會增加蒸發(fā)現(xiàn)象，部分加氣站將加氣區(qū)與儲存區(qū)分配在站場的兩端，導(dǎo)致區(qū)位劃分上呈現(xiàn)出嚴(yán)重問題，增加了 LNG 在插入式渦街流量計內(nèi)氣化的可能，對于加氣站的后期運(yùn)營管理也造成一定的阻礙。由于使用的低溫插入式渦街流量計過長，中間的零部件過多，也是造成BOG產(chǎn)量過多的一個重要原因。LNG采用低溫儲存的方式，盡管在相關(guān)零部件的使用上也采用低溫處理的方式，但這種低溫材料相對于 LNG 的儲存溫度依然要高出許多，因此儲存區(qū)的 LNG 一旦經(jīng)過這些位置，將會發(fā)生熱量交換，引起蒸發(fā)問題。另外插入式渦街流量計設(shè)計的過長、零部件使用的過多，也會造成內(nèi)部的溫度存在差異，增加了 BOG 產(chǎn)生的數(shù)量和可能性。如圖1所示。
1.2 加液間隔時間過長
由于汽油柴油價格的不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致能源公司在能源供應(yīng)上存在一定的政策性變化，這種變化一旦過度傾向于柴油和汽油，將導(dǎo)致 LNG 車輛的加液間隔過長，在這種情況下會引起 LNG 儲存罐的溫度和壓強(qiáng)升高，導(dǎo)致出現(xiàn)大量的 BOG。
1.3 設(shè)備層面的原因
由于技術(shù)方面的原因，絕對的真空環(huán)境難以打造，導(dǎo)致LNG 使用到的真空設(shè)備不夠先進(jìn)，難以實現(xiàn)絕對的隔熱，這就為熱交換創(chuàng)造了條件。圖2為加氣站工藝流程圖。
儲罐和插入式渦街流量計是 BOG *容易產(chǎn)生的位置。當(dāng)前 LNG 儲罐采用*多的是雙層真空夾層絕熱結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)本身依然會受到環(huán)境溫度、陽光、結(jié)構(gòu)設(shè)計等多方面的影響，外界熱量通過結(jié)構(gòu)設(shè)計的盲點進(jìn)入儲罐內(nèi)部，將會導(dǎo)致儲罐內(nèi)部的溫度迅速升高，導(dǎo)致蒸發(fā)量增多。部分儲罐的真空度相對較低，因此在夾層處甚至?xí)l(fā)生漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致 BOG 產(chǎn)生量快速增加。由于制冷工藝和施工水平等因素的影響，LNG 使用的插入式渦街流量計出現(xiàn)冷損失也是一種必然情況。
1.4 運(yùn)行過程中產(chǎn)生的BOG
加氣站的工作人員操作是否規(guī)范，對于 BOG 的產(chǎn)生量也會造成直接影響。由于卸車儲罐內(nèi)部的壓力和槽車內(nèi)的壓力存在明顯的差值，因此在運(yùn)行過程中槽車存在快速的加壓情況，這一過程將會導(dǎo)致大量的氣體損失，如果在運(yùn)行前對槽車和儲罐之間的壓力進(jìn)行平衡處理，就可以緩解這種情況。在正式進(jìn)行加氣前，需對車載氣瓶和儲罐平壓，對車載瓶進(jìn)行回氣處理，從而控制壓力。由于加氣過程中氣體回路的產(chǎn)生也會造成熱量的交換。因此卸車和加氣過程以及潛液泵的運(yùn)作對于 BOG 的產(chǎn)生量也會造成直接影響。
2 降低插入式渦街流量計加氣站中BOG產(chǎn)生量的措施
2.1 改善設(shè)計水平
對于總體布局應(yīng)該保證科學(xué)合理性，對于生產(chǎn)區(qū)和輔助區(qū)應(yīng)該力求合理，盡量縮短儲存區(qū)和加氣區(qū)之間的距離，從而有效減少插入式渦街流量計的長度，避免發(fā)生過多的熱交換。對于場站的設(shè)計，在滿足安全規(guī)范的前提下，應(yīng)該對低溫插入式渦街流量計進(jìn)行合理布置，縮短泵與儲罐的直線距離、泵和加液機(jī)設(shè)備之間的距離，簡化結(jié)構(gòu)，為維修提供便利條件。在進(jìn)行設(shè)計過程中，應(yīng)該充分借助伯努利方程對有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計算，從而降低儲罐與潛液泵之間的差值，在結(jié)構(gòu)上對加氣站的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。對于工藝設(shè)備的使用和管路的布置設(shè)計，應(yīng)該做到因地制宜，提高工藝和交通組織設(shè)計水平。
減少管線的壓力和流體損失也是改善設(shè)計的一種重要舉措。對于進(jìn)液插入式渦街流量計和回氣管的設(shè)計應(yīng)該設(shè)定一定的坡度，在插入式渦街流量計運(yùn)行過程中會產(chǎn)生一定的力減緩插入式渦街流量計的摩擦情況，從而提升進(jìn)液和回氣的速度。對于接口的設(shè)計應(yīng)該避免使用彎頭設(shè)備，同時不應(yīng)該使用過多的閥門，避免由于管線壓力過大，造成熱量的交換，導(dǎo)致蒸發(fā)情況出現(xiàn)，增加 BOG 的數(shù)量。具體在實際設(shè)計中應(yīng)該減少不必要的閥門，避免使用直角彎頭和垂直三通連接，盡量采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行設(shè)計。這樣流體進(jìn)入閥門以后，阻力值就會大大降低，在設(shè)計過程中還應(yīng)該注意的是，應(yīng)該保證設(shè)備的使用符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求。
對于整個設(shè)計而言，應(yīng)該重視設(shè)計單位對插入式渦街流量計和設(shè)備的配置，對于相應(yīng)的保冷技術(shù)應(yīng)該有明文的規(guī)定，在設(shè)計文件中務(wù)必呈現(xiàn)保冷工藝、厚度以及相應(yīng)的施工方式。對于 LNG儲罐應(yīng)該提出明確的保冷指標(biāo)，從而有效地對蒸發(fā)情況進(jìn)行控制。
2.2 重視對工藝設(shè)備的維修保養(yǎng)
LNG 加氣站在日常運(yùn)行過程中，由于熱量交換和壓力交換情況的存在，導(dǎo)致設(shè)備的故障率相對較高，加上設(shè)備的老化情況，將會導(dǎo)致 BOG 的產(chǎn)量上升。因此需要及時對儲罐的保冷情況進(jìn)行檢查，并定期對儲罐內(nèi)部的真空情況進(jìn)行測試，通過相關(guān)的測試參數(shù)判斷真空情況，一旦出現(xiàn)問題應(yīng)該及時進(jìn)行維修處理，確保保冷效果。
3 結(jié)束語
BOG 的產(chǎn)生會對加氣站的安全運(yùn)行造成重要影響，不僅會造成能源的浪費，也會增加加氣站的成本投入。因此需要從設(shè)計層面和管理層面采取措施降低 BOG 的產(chǎn)生量，從而改善我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。希望通過本文論述，為類似研究提供借鑒，提升加氣站運(yùn)行質(zhì)量。