文档介绍：第三届中国 LNG 论坛论文编号:1220603

BOG 再凝器系统运行可靠性研究
李宁郭开华
中山大学-BP 液化天然气研究中心

内容摘要:本文针对目前在我国多个 LNG 接收站得以应用的某然气工程公司的 BOG 再凝器系统进行研究,
并建立与其相应的数学模型,通过对其数学模型分析研究,发现此 BOG 再凝器系统在工作压力及液位的控
制策略方面有不足之处,变工况下尤为明显,以影响系统的安全经济运行。为此本文提出相应的解决方案,
并在中山大学-BP 液化天然气研究中心的仿真平台上建立相应仿真模型,对原系统进行较细致研究及对本
文提出的解决方案的可行性进行仿真验证,仿真结果表明本文提出相应的解决方案的实用性和有效性。

1. 背景
随着中国国民经济的持续发展及环境保护的压力,对清洁能源的需求不断增大,天然气作为清洁能源
越来越受到青睐,中国的能源结构以煤炭为主,石油、天然气只占到很小的比例,远远低于世界平均水平。
近些年来中国对 LNG 产业的发展越来越重视,中国正在规划和实施的沿海 LNG 项目有:广东、福建、浙
江、上海、江苏、山东、辽宁等,这些项目将对我国能源供应及环境保护启到积极的作用,同时也可以预
见到,未来我国的 LNG 需求将越来越大。由于 LNG 自身的特性,在储运过程中不可避免会产生 BOG[1],
尤其对于大型 LNG 接收站 BOG 的产生量非常可观,目前还没有好的理论计算方法来计算 BOG 量,其影
响因素众多且复杂:如设备本身特性、环境情况、系统配置方式、系统控制方式及运行方式等。无论是从
环保、安全角度出发,还是从经济性角度出发,BOG 的回收都是非常有意义的。现在大型 LNG 接收站一
般都采用再冷凝工艺方式回收,而 BOG 再凝器系统是 LNG 接收站非常重要的系统,它的运行可靠性直接
影响 LNG 接收站运行的安全性与经济性,故对 BOG 再凝器系统运行可靠性研究有其现实意义。

2. BOG 再凝器系统结构分析
由于 BOG 回收的重要性,无论是在设备方面,还是系统配置方面现在已有许多不同的形式,也各有其
特点。故本文针对目前在我国多个 LNG 接收站得以应用的某然气工程公司的 BOG 再凝器系统,这样更有
利于展现本文所提出的方法的可行性与有效性。BOG 再凝器结构原理图见下图 1,对其进行简化处理可有
BOG 再凝器模型示意图 2。

图 1 BOG 再凝器结构原理图 2 BOG 再凝器模型示意图
由此 BOG 再凝器模型示意图及某然气工程公司的 BOG 再凝器系统配置原理图,通过分析可以画出此
BOG 再凝器系统主要特征量关系图。

图 3 BOG 再凝器系统主要特征量关系图
3. BOG 再凝器数学模型研究
通过对 BOG 再凝器物理结构及工作原理的研究,可将其分成三个部分(见图 2)BOG 区、混合区(填
料区)和 LNG 区。

对于 BOG 区
此区的特征量就是压力 PUP ,其相关数学方程有:
dP K πρ D 2 dL (1)
K BOG _ U =W −W + B LNG LNG
dt BOG cond 4 dt
∂ρ
K = V BOG (