渦街流量計加氣站BOG產生的原因和控制方法
點擊次數：1973 發布時間：2021-03-19 08:17:32
摘要 ：由于新能源技術的不斷進步，我國汽車能源供應也在發生變化。LNG 加氣型汽車的出現，改變了市場的燃料供應局面。其中最大的變化之一在于 LNG 加氣站數量不斷增多，這種趨勢對于我國能源的高效利用以及環境保護具有一定的現實意義。但蒸發氣體（BOG）產生過多，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 產生的原因和控制方法。為保證安全存儲，通常 LNG 的溫度會遠遠小于環境溫度，因此加氣站在加氣過程中，由于溫差的存在，會出現不同程度的蒸發現象，從而產生 BOG，這將對加氣站的能量消耗、安全運行以及環保等方面產生嚴重的負面效應。因此加強研究加氣站的結構，通過采取針對性措施降低 BOG 的產生量，對于促進我國能源產業的健康發展具有非常重要的影響。
1 渦街流量計加氣站BOG產生原因分析
BOG 產生的原因在于蒸發情況的發生，由于加氣站結構的設計原因，在運行時難免會發生不同程度的熱交換，導致蒸發，通過進一步的研究，發現主要原因如下。
1.1 設計層面的原因
加氣站結構設計不合理會增加蒸發現象，部分加氣站將加氣區與儲存區分配在站場的兩端，導致區位劃分上呈現出嚴重問題，增加了 LNG 在渦街流量計內氣化的可能，對于加氣站的后期運營管理也造成一定的阻礙。由于使用的低溫渦街流量計過長，中間的零部件過多，也是造成BOG產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，因此儲存區的 LNG 一旦經過這些位置，將會發生熱量交換，引起蒸發問題。另外渦街流量計設計的過長、零部件使用的過多，也會造成內部的溫度存在差異，增加了 BOG 產生的數量和可能性。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定因素，導致能源公司在能源供應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升高，導致出現大量的 BOG。
1.3 設備層面的原因
由于技術方面的原因，絕對的真空環境難以打造，導致LNG 使用到的真空設備不夠先進，難以實現絕對的隔熱，這就為熱交換創造了條件。圖2為加氣站工藝流程圖。
儲罐和渦街流量計是 BOG 最容易產生的位置。當前 LNG 儲罐采用最多的是雙層真空夾層絕熱結構，但這種結構本身依然會受到環境溫度、陽光、結構設計等多方面的影響，外界熱量通過結構設計的盲點進入儲罐內部，將會導致儲罐內部的溫度迅速升高，導致蒸發量增多。部分儲罐的真空度相對較低，因此在夾層處甚至會發生漏氣現象，導致 BOG 產生量快速增加。由于制冷工藝和施工水平等因素的影響，LNG 使用的渦街流量計出現冷損失也是一種必然情況。
1.4 運行過程中產生的BOG
加氣站的工作人員操作是否規范，對于 BOG 的產生量也會造成直接影響。由于卸車儲罐內部的壓力和槽車內的壓力存在明顯的差值，因此在運行過程中槽車存在快速的加壓情況，這一過程將會導致大量的氣體損失，如果在運行前對槽車和儲罐之間的壓力進行平衡處理，就可以緩解這種情況。在正式進行加氣前，需對車載氣瓶和儲罐平壓，對車載瓶進行回氣處理，從而控制壓力。由于加氣過程中氣體回路的產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作對于 BOG 的產生量也會造成直接影響。
2 降低渦街流量計加氣站中BOG產生量的措施
2.1 改善設計水平
對于總體布局應該保證科學合理性，對于生產區和輔助區應該力求合理，盡量縮短儲存區和加氣區之間的距離，從而有效減少渦街流量計的長度，避免發生過多的熱交換。對于場站的設計，在滿足安全規范的前提下，應該對低溫渦街流量計進行合理布置，縮短泵與儲罐的直線距離、泵和加液機設備之間的距離，簡化結構，為維修提供便利條件。在進行設計過程中，應該充分借助伯努利方程對有關的參數進行計算，從而降低儲罐與潛液泵之間的差值，在結構上對加氣站的設計進行優化。對于工藝設備的使用和管路的布置設計，應該做到因地制宜，提高工藝和交通組織設計水平。
減少管線的壓力和流體損失也是改善設計的一種重要舉措。對于進液渦街流量計和回氣管的設計應該設定一定的坡度，在渦街流量計運行過程中會產生一定的力減緩渦街流量計的摩擦情況，從而提升進液和回氣的速度。對于接口的設計應該避免使用彎頭設備，同時不應該使用過多的閥門，避免由于管線壓力過大，造成熱量的交換，導致蒸發情況出現，增加 BOG 的數量。具體在實際設計中應該減少不必要的閥門，避免使用直角彎頭和垂直三通連接，盡量采用自然補償的方式進行設計。這樣流體進入閥門以后，阻力值就會大大降低，在設計過程中還應該注意的是，應該保證設備的使用符合相關的安全標準和工藝要求。
對于整個設計而言，應該重視設計單位對渦街流量計和設備的配置，對于相應的保冷技術應該有明文的規定，在設計文件中務必呈現保冷工藝、厚度以及相應的施工方式。對于 LNG儲罐應該提出明確的保冷指標，從而有效地對蒸發情況進行控制。
2.2 重視對工藝設備的維修保養
LNG 加氣站在日常運行過程中，由于熱量交換和壓力交換情況的存在，導致設備的故障率相對較高，加上設備的老化情況，將會導致 BOG 的產量上升。因此需要及時對儲罐的保冷情況進行檢查，并定期對儲罐內部的真空情況進行測試，通過相關的測試參數判斷真空情況，一旦出現問題應該及時進行維修處理，確保保冷效果。
3 結束語
BOG 的產生會對加氣站的安全運行造成重要影響，不僅會造成能源的浪費，也會增加加氣站的成本投入。因此需要從設計層面和管理層面采取措施降低 BOG 的產生量，從而改善我國能源產業的發展狀況。希望通過本文論述，為類似研究提供借鑒，提升加氣站運行質量。
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1 渦街流量計加氣站BOG產生原因分析
BOG 產生的原因在于蒸發情況的發生，由于加氣站結構的設計原因，在運行時難免會發生不同程度的熱交換，導致蒸發，通過進一步的研究，發現主要原因如下。
1.1 設計層面的原因
加氣站結構設計不合理會增加蒸發現象，部分加氣站將加氣區與儲存區分配在站場的兩端，導致區位劃分上呈現出嚴重問題，增加了 LNG 在渦街流量計內氣化的可能，對于加氣站的后期運營管理也造成一定的阻礙。由于使用的低溫渦街流量計過長，中間的零部件過多，也是造成BOG產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，因此儲存區的 LNG 一旦經過這些位置，將會發生熱量交換，引起蒸發問題。另外渦街流量計設計的過長、零部件使用的過多，也會造成內部的溫度存在差異，增加了 BOG 產生的數量和可能性。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定因素，導致能源公司在能源供應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升高，導致出現大量的 BOG。
1.3 設備層面的原因
由于技術方面的原因，絕對的真空環境難以打造，導致LNG 使用到的真空設備不夠先進，難以實現絕對的隔熱，這就為熱交換創造了條件。圖2為加氣站工藝流程圖。
儲罐和渦街流量計是 BOG 最容易產生的位置。當前 LNG 儲罐采用最多的是雙層真空夾層絕熱結構，但這種結構本身依然會受到環境溫度、陽光、結構設計等多方面的影響，外界熱量通過結構設計的盲點進入儲罐內部，將會導致儲罐內部的溫度迅速升高，導致蒸發量增多。部分儲罐的真空度相對較低，因此在夾層處甚至會發生漏氣現象，導致 BOG 產生量快速增加。由于制冷工藝和施工水平等因素的影響，LNG 使用的渦街流量計出現冷損失也是一種必然情況。
1.4 運行過程中產生的BOG
加氣站的工作人員操作是否規范，對于 BOG 的產生量也會造成直接影響。由于卸車儲罐內部的壓力和槽車內的壓力存在明顯的差值，因此在運行過程中槽車存在快速的加壓情況，這一過程將會導致大量的氣體損失，如果在運行前對槽車和儲罐之間的壓力進行平衡處理，就可以緩解這種情況。在正式進行加氣前，需對車載氣瓶和儲罐平壓，對車載瓶進行回氣處理，從而控制壓力。由于加氣過程中氣體回路的產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作對于 BOG 的產生量也會造成直接影響。
2 降低渦街流量計加氣站中BOG產生量的措施
2.1 改善設計水平
對于總體布局應該保證科學合理性，對于生產區和輔助區應該力求合理，盡量縮短儲存區和加氣區之間的距離，從而有效減少渦街流量計的長度，避免發生過多的熱交換。對于場站的設計，在滿足安全規范的前提下，應該對低溫渦街流量計進行合理布置，縮短泵與儲罐的直線距離、泵和加液機設備之間的距離，簡化結構，為維修提供便利條件。在進行設計過程中，應該充分借助伯努利方程對有關的參數進行計算，從而降低儲罐與潛液泵之間的差值，在結構上對加氣站的設計進行優化。對于工藝設備的使用和管路的布置設計，應該做到因地制宜，提高工藝和交通組織設計水平。
減少管線的壓力和流體損失也是改善設計的一種重要舉措。對于進液渦街流量計和回氣管的設計應該設定一定的坡度，在渦街流量計運行過程中會產生一定的力減緩渦街流量計的摩擦情況，從而提升進液和回氣的速度。對于接口的設計應該避免使用彎頭設備，同時不應該使用過多的閥門，避免由于管線壓力過大，造成熱量的交換，導致蒸發情況出現，增加 BOG 的數量。具體在實際設計中應該減少不必要的閥門，避免使用直角彎頭和垂直三通連接，盡量采用自然補償的方式進行設計。這樣流體進入閥門以后，阻力值就會大大降低，在設計過程中還應該注意的是，應該保證設備的使用符合相關的安全標準和工藝要求。
對于整個設計而言，應該重視設計單位對渦街流量計和設備的配置，對于相應的保冷技術應該有明文的規定，在設計文件中務必呈現保冷工藝、厚度以及相應的施工方式。對于 LNG儲罐應該提出明確的保冷指標，從而有效地對蒸發情況進行控制。
2.2 重視對工藝設備的維修保養
LNG 加氣站在日常運行過程中，由于熱量交換和壓力交換情況的存在，導致設備的故障率相對較高，加上設備的老化情況，將會導致 BOG 的產量上升。因此需要及時對儲罐的保冷情況進行檢查，并定期對儲罐內部的真空情況進行測試，通過相關的測試參數判斷真空情況，一旦出現問題應該及時進行維修處理，確保保冷效果。
3 結束語
BOG 的產生會對加氣站的安全運行造成重要影響，不僅會造成能源的浪費，也會增加加氣站的成本投入。因此需要從設計層面和管理層面采取措施降低 BOG 的產生量，從而改善我國能源產業的發展狀況。希望通過本文論述，為類似研究提供借鑒，提升加氣站運行質量。