El BOG, también conocido como BOG, se utiliza comúnmente en escenarios de almacenamiento y transporte de baja temperatura o alta presión, como gas natural licuado (GNL) y gas licuado de petróleo (GLP).
Principio de producción
Tomando el GNL como ejemplo, éste se almacena normalmente en tanques de almacenamiento especiales aislados a presión normal y baja temperatura (alrededor de -162 °C). Sin embargo, a pesar de las buenas medidas de aislamiento térmico del tanque de almacenamiento, el calor del ambiente externo inevitablemente entrará en el tanque de almacenamiento. Este calor entrante hará que parte del GNL absorba energía y se convierta de líquido a gas, generando así BOG.
En el caso del GLP, la presión de almacenamiento es relativamente alta. Cuando la presión del recipiente de almacenamiento fluctúa debido a factores como los cambios en la temperatura externa, parte del GLP se evaporará de líquido a gas, formando BOG.
Tratamiento
Proceso de recondensación: En algunas grandes terminales receptoras de GNL, el BOG se recolecta y se vuelve a licuar a través de un sistema de recondensación. El proceso específico es que el BOG se introduce primero en el recondensador, donde entra en contacto completo e intercambia calor con el líquido de GNL a baja temperatura extraído del tanque de almacenamiento de GNL. Durante este proceso, las moléculas de gas en el BOG liberarán calor y se enfriarán gradualmente. y se licua y vuelve al estado líquido de GNL. Luego se transporta de regreso al tanque de almacenamiento de GNL para su almacenamiento.
Como combustible: el BOG tiene un cierto poder calorífico y puede utilizarse como combustible para diversos equipos. Por ejemplo, en los transportadores de GNL, el BOG generalmente se introduce en las turbinas de gas o calderas del barco y otros equipos para su combustión como combustible. En una turbina de gas, el BOG se mezcla con aire y se quema en la cámara de combustión para producir gas a alta temperatura y alta presión, que impulsa el impulsor de la turbina de gas para girar, impulsando así el generador para generar electricidad, proporcionando soporte energético para la navegación del barco. y el funcionamiento de diversos equipos.
Impacto y trascendencia
Impacto en la seguridad: si BOG no se maneja adecuadamente, puede traer graves riesgos de seguridad. Dado que el BOG suele ser más pesado que el aire, una vez que se filtra, se acumula en el suelo o en áreas bajas. Cuando la concentración de BOG en el área local alcanza un cierto rango (el límite de explosión del gas inflamable), una vez que encuentra un Si se produce una fuente de fuego (como llamas abiertas, chispas estáticas, equipos eléctricos, etc.), explotará. El arco eléctrico generado por la explosión provocará una combustión grave o incluso una explosión, lo que provocará graves daños a la seguridad del personal y a las instalaciones y equipos.
Importancia económica: El reciclaje eficaz de BOG tiene un valor económico significativo. Por un lado, al condensar el BOG nuevamente en GNL o usarlo como combustible para equipos relacionados, se puede evitar el desperdicio de energía causado por la descarga directa de BOG, reduciendo así el costo de producción de la empresa. Por otra parte, con la creciente demanda de energía limpia y los requisitos cada vez más estrictos de conservación de energía y reducción de emisiones, la tecnología de tratamiento de BOG eficiente y las soluciones de utilización pueden ayudar a las empresas a mejorar su competitividad en el mercado y sus capacidades de desarrollo sostenible, lo que está en línea con la tendencia general. del desarrollo de la industria y los beneficios a largo plazo.
Características de la generación de BOG en diferentes campos
1. Cadena industrial del gas natural licuado (GNL)
Durante el proceso de producción de GNL, el gas natural pasa por una serie de procesos de purificación, enfriamiento y licuefacción antes de ser almacenado en grandes tanques de almacenamiento criogénico. Dado que el entorno de producción no está absolutamente aislado, la intrusión continua de calor externo puede provocar que parte del GNL se evapore en el BOG. Según las estadísticas, en una planta de producción de GNL típica, el BOG generado por el aporte de calor externo puede alcanzar miles de metros cúbicos por día.
Durante el proceso de transporte de GNL también se produce una gran cantidad de BOG. Aunque los buques de GNL utilizan materiales de aislamiento y diseños estructurales altamente eficientes en las bodegas de carga durante el transporte, aún no pueden evitar por completo la entrada de calor externo. A medida que aumenta el tiempo de transporte, el GNL en la bodega de carga absorbe continuamente calor del exterior, evaporándose así continuamente y produciendo BOG. Los distintos tipos y tamaños de buques de GNL generan diferentes tasas de BOG durante el transporte. En términos generales, un gran buque transportador de GNL generará decenas de miles de toneladas de BOG durante un viaje transoceánico.
En la estación receptora de GNL, cuando se descarga GNL de un barco de transporte al tanque de almacenamiento de la estación receptora, debido a la diferencia de presión, temperatura y otras condiciones entre el tanque de almacenamiento y el tanque de carga líquida en el barco de transporte, parte del GNL se evaporará rápidamente, generando una gran cantidad de BOG. Además, los tanques de almacenamiento en la estación receptora también se ven afectados por el calor del ambiente externo durante el proceso de almacenamiento de GNL, lo que resulta en la generación continua de BOG. Para tratar estos BOG, las estaciones receptoras de GNL suelen estar equipadas con una serie de instalaciones especializadas de procesamiento de BOG, como recondensadores, compresores, vaporizadores, etc., para lograr una recuperación, procesamiento y utilización eficaces de BOG.
2. Almacenamiento y transporte de gas licuado de petróleo (GLP)
Los cambios de presión y temperatura en el contenedor de almacenamiento de GLP durante el almacenamiento son las principales razones de la generación de BOG. Por ejemplo, en el ambiente de alta temperatura del verano, la temperatura del GLP dentro del contenedor de almacenamiento aumentará significativamente debido a la influencia de la radiación solar y la alta temperatura del ambiente circundante. Como la presión de vapor del GLP aumenta con la temperatura, cuando la presión dentro del recipiente excede la presión de vapor saturado del GLP, parte del GLP se evaporará rápidamente y se convertirá en gas, generando así una gran cantidad de BOG. Además, si el rendimiento de aislamiento térmico del contenedor de almacenamiento es deficiente, o durante la carga, descarga, transporte y otras operaciones, se transmite una gran cantidad de calor externo al contenedor, lo que también hará que el GLP se evapore y produzca BOG.
Durante el proceso de transporte de GLP, ya sea un camión cisterna, un camión cisterna ferroviario o un barco de transporte marítimo, el GLP producirá BOG debido a varios factores como la vibración, los cambios de temperatura y las fluctuaciones de presión. Por ejemplo, durante su funcionamiento, los camiones cisterna están constantemente sometidos a baches y vibraciones en la carretera, lo que puede provocar que el líquido de GLP en el interior del camión cisterna se agite y se frote, lo que provoca un aumento de la temperatura del líquido de GLP y la evaporación de parte del GLP. para producir BOG. Además, durante el transporte, cuando la temperatura ambiente externa cambia significativamente, como cuando se viaja de una zona fría a una zona caliente, la temperatura del GLP en el contenedor de transporte también aumentará, lo que provocará que el GLP se evapore y produzca más BOG. Para reducir la cantidad de BOG generado durante el transporte de GLP, generalmente se toman una serie de medidas de aislamiento, preservación del calor y reducción de vibraciones para el contenedor de transporte, y la temperatura, la presión y otros parámetros durante el transporte se monitorean y controlan en tiempo real.
3. Otros escenarios de almacenamiento de líquidos criogénicos (como nitrógeno líquido, oxígeno líquido, etc.)
Los líquidos criogénicos, como el nitrógeno líquido y el oxígeno líquido, se utilizan ampliamente en la producción industrial y en experimentos de investigación científica. Estos líquidos criogénicos suelen almacenarse en tanques criogénicos especialmente diseñados. El diseño de los tanques minimiza la transferencia de calor externo para mantener bajas temperaturas. El líquido Estado de almacenamiento de un líquido. Sin embargo, incluso con el uso de materiales de aislamiento eficientes y un diseño de estructura de aislamiento avanzado, el calor del entorno externo aún ingresará lentamente al tanque de almacenamiento a través de varios medios. Por ejemplo, a través de la conducción a través de la carcasa del tanque, la transferencia de calor en las juntas de las tuberías y una pequeña cantidad de intercambio de gases en el sello del tanque, el calor externo se acumulará gradualmente dentro del tanque, lo que provocará que la temperatura del líquido criogénico aumente. Cuando la temperatura del líquido criogénico aumenta a un cierto nivel, parte del líquido criogénico absorberá suficiente energía para evaporarse y convertirse en un estado gaseoso, generando así un gas evaporativo similar al BOG.
Como combustible: utilizar BOG como combustible es otra forma tradicional de tratar el BOG. El BOG tiene un cierto valor calorífico y puede utilizarse como combustible para diversos equipos. Por ejemplo, en los buques metaneros, el BOG se suele introducir como combustible en las turbinas de gas o calderas a bordo para su combustión. En una turbina de gas, el BOG se mezcla con aire y se quema en la cámara de combustión para producir gas a alta temperatura y alta presión, que impulsa el impulsor de la turbina de gas para girar, impulsando así el generador para generar electricidad, proporcionando soporte energético para la navegación. de los buques y el funcionamiento de diversos equipos. En la caldera, el calor generado por la combustión de BOG como combustible se utiliza para calentar agua u otros medios, generar vapor o agua caliente y proporcionar energía térmica para las instalaciones habitables del barco, los sistemas de energía, etc. El uso de BOG como combustible tiene ciertas ventajas. Permite aprovechar eficazmente la energía del BOG, reducir el desperdicio de energía, reducir la dependencia del suministro de combustible externo y mejorar la tasa de autosuficiencia energética del sistema. Sin embargo, este método de procesamiento también tiene algunas limitaciones de aplicación. En primer lugar, la composición y el valor calorífico del BOG fluctuarán dependiendo de factores como la fuente de GNL, el proceso de producción y las condiciones de almacenamiento, lo que dará como resultado un rendimiento de combustión y una producción de energía inestables cuando se utiliza BOG como combustible, lo que afectará el funcionamiento y la eficiencia normales. del equipo. Por ejemplo, si el contenido de metano en el BOG es bajo y el contenido de otros gases de impurezas es alto, el valor calorífico del BOG disminuirá, lo que dará como resultado un calor insuficiente generado durante la combustión, lo que a su vez afectará la potencia de salida y la eficiencia operativa del turbina de gas o caldera. En segundo lugar, el uso de BOG como combustible requiere un diseño especial y la modificación de los equipos para adaptarse a las características de combustión y las condiciones de suministro de BOG. Por ejemplo, las turbinas de gas deben estar equipadas con un sistema de admisión de BOG especial, un quemador y un sistema de control para garantizar que el BOG pueda mezclarse uniformemente con el aire y quemarse de manera estable en la cámara de combustión, y el funcionamiento de la turbina de gas se pueda ajustar automáticamente de acuerdo con a los cambios de parámetros de caudal, presión y poder calorífico del BOG. Condiciones de trabajo. El diseño y la modificación de estos dispositivos requieren una gran cantidad de capital y experiencia técnica, y se requiere un estricto mantenimiento y gestión durante la operación para garantizar el funcionamiento seguro y confiable del equipo y la utilización eficaz del BOG. Además, el uso de BOG como combustible también requiere la consideración de factores ambientales. Aunque los contaminantes producidos por la combustión de BOG son relativamente pequeños, aún emite cierta cantidad de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, partículas y otros contaminantes, que tener un cierto impacto sobre el medio ambiente. Para reducir el impacto de la combustión de BOG en el medio ambiente, se deben tomar una serie de medidas de protección ambiental, como optimizar el diseño del quemador y los parámetros de funcionamiento, mejorar la eficiencia de combustión de BOG, reducir la emisión de productos de combustión incompleta; adoptar Desnitrificación de gases de combustión, desulfurización, eliminación de polvo y otras tecnologías, Purificar los gases de combustión generados por la combustión de BOG y reducir la concentración de emisiones de contaminantes; fortalecer el monitoreo y la gestión del proceso de combustión de BOG, comprender la situación de las emisiones contaminantes en tiempo real y ajustar Medidas de protección ambiental y parámetros de operación de los equipos a tiempo de acuerdo a los resultados del monitoreo para asegurar que las emisiones contaminantes cumplan con las normas ambientales nacionales y locales.
2. Casos de investigación y aplicación de nuevas tecnologías de tratamiento de BOG
Tecnología de separación por adsorción: La tecnología de separación por adsorción es un nuevo tipo de tecnología de tratamiento de BOG, que utiliza la diferencia en la capacidad de adsorción de los adsorbentes para diferentes componentes en BOG para lograr la separación y purificación de BOG. El adsorbente generalmente tiene una gran área de superficie específica y una rica estructura de poros, que puede adsorber eficazmente gases de impurezas como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y agua en BOG, mientras retiene el componente principal metano en BOG. Durante el proceso de adsorción, el BOG pasa primero por un sistema de pretratamiento para eliminar las partículas sólidas y parte del agua, y luego ingresa a la torre de adsorción para entrar en contacto con el adsorbente. El adsorbente adsorbe selectivamente el gas de impureza en el BOG, reduce significativamente el contenido de gas de impureza en el BOG tratado y mejora la pureza del metano. Cuando el adsorbente alcanza el estado de adsorción saturado, es necesario regenerarlo para restaurar su capacidad de adsorción. La regeneración del adsorbente generalmente adopta el método de desorción por reducción de presión o desorción por aumento de temperatura para liberar el gas de impureza adsorbido en la superficie del adsorbente para regenerar el adsorbente. El adsorbente regenerado se puede volver a colocar en la torre de adsorción para el tratamiento de adsorción de BOG para lograr el reciclaje del adsorbente. La tecnología de separación por adsorción tiene amplias perspectivas de aplicación en el campo del tratamiento de BOG. Tiene las ventajas de una alta eficiencia de tratamiento, un buen efecto de separación, un bajo consumo de energía y un equipo de pequeño tamaño. Puede mejorar eficazmente el valor de utilización de BOG y reducir el impacto de Emisiones de BOG al medio ambiente. En la actualidad, la tecnología de separación por adsorción se ha aplicado en algunas estaciones receptoras de GNL, estaciones de servicio de GNL y proyectos de tratamiento de gases residuales industriales, y ha logrado buenos resultados. Por ejemplo, una determinada estación receptora de GNL utiliza tecnología de separación por adsorción para tratar BOG. Después del tratamiento de adsorción, la pureza del metano en BOG alcanza más del 99% y el contenido de gases de impurezas se reduce significativamente, mejorando efectivamente el valor de utilización de BOG. Al mismo tiempo, la aplicación de la tecnología de separación por adsorción también reduce el impacto de las emisiones de BOG en el medio ambiente, con buenos beneficios económicos y ambientales.
Tecnología de separación por membrana: La tecnología de separación por membrana es otra nueva tecnología de tratamiento de BOG. Utiliza materiales de membrana especiales para separar y purificar el BOG según las diferencias en las tasas de permeación de los diferentes componentes del BOG. Los materiales de membrana generalmente tienen la propiedad de permeabilidad selectiva, lo que permite que ciertos componentes del BOG pasen preferentemente a través de la membrana mientras que otros componentes quedan retenidos, logrando así la separación del BOG. Durante el proceso de separación de la membrana, el BOG primero pasa a través del sistema de pretratamiento para eliminar las partículas sólidas y parte del agua, y luego ingresa al dispositivo de separación de la membrana para contactar el material de la membrana. Los diferentes componentes del BOG penetran a diferentes velocidades bajo la diferencia de presión en ambos. lados de la membrana a través de la membrana.
