أنظمة قياس غاز الغليان (BOG)

غاز الغليان (BOG) هو الغاز الذي يتكوّن باستمرار في خزانات تخزين الغاز الطبيعي المسال (LNG) وخطوط نقله بفعل الحرارة الداخلة من المحيط. وإذا تُرك في الخزان ارتفع الضغط، لذلك يُسحب ثم يُضغط بالضواغط أو يُعاد تكثيفه أو يُستخدم وقودًا أو يُرسل إلى شبكة الغاز، أو يُوجَّه إلى الشعلة كحل أخير. ويُظهر قياس BOG كمية الغاز المارّة في كل مسار من هذه المسارات، وهو ما تعتمد عليه إدارة ضغط الخزان وموازنة الطاقة في المحطة ومتابعة الفواقد. والمائع المقيس هنا ليس LNG السائل، بل غاز منخفض الضغط وبارد في أغلب الأحيان، وهذا وحده يفصل قياس BOG عن قياس LNG السائل.

تتناول هذه الصفحة قياس غاز الغليان الذي يتكوّن باستمرار. أما تصميم خط البخار المُزاح أثناء تعبئة الصهاريج وموازنة الضغط فتعرضه صفحة أنظمة إرجاع الأبخرة في محطات LNG، وتشرح صفحة محطات قياس الغاز الطبيعي البنية العامة لمحطات القياس.

من أين يأتي غاز الغليان؟

يغلي LNG عادةً عند نحو −162 °C تحت الضغط الجوي، ويتبخر حيثما لامس سطحًا أدفأ منه. وأهم مصادر BOG في المحطة:

·         دخول الحرارة: حرارة تتسرب باستمرار عبر عزل الخزان والأنابيب والصمامات، وهي سبب تكوّن BOG حتى في غياب أي عملية نقل.

·         الإزاحة أثناء النقل: البخار العائد أثناء تعبئة صهريج أو سفينة، والغاز المُزاح في خزان التخزين أثناء التفريغ.

·         عمليات التبريد المسبق: التبخر المفاجئ عند أول تلامس بين LNG وخط أو ذراع أو صهريج دافئ.

·         طاقة تضيفها العملية: حرارة المضخات ودوائر التدوير، والتبخر الوميضي (Flashing) عند انخفاض الضغط.

المصدر الأول ثابت، أما البقية فتظهر وتختفي مع العمليات. ولذلك قد يكون تدفق BOG منخفضًا ومستقرًا في ليلة هادئة، ثم يرتفع بوضوح في ساعات النقل الكثيفة. وتغطية هذا النطاق الواسع هي التحدي الأساسي لنظام القياس.

إلى أين يذهب BOG ولماذا يُقاس كل مسار؟

في محطات إعادة التغويز يُضغط BOG عادةً ثم يُعاد تسييله في مكثّف، أو يُرسل بديلًا عن ذلك إلى الشعلة عبر مقياس تدفق. وفي المنشآت الأصغر يكثر استخدامه وقودًا أو تسليمه مباشرة إلى مستهلك للغاز. ولكل مسار غرض قياس خاص به:

يذكر دليل صناعي لقياس نقل ملكية LNG أن موازنة الطاقة في عملية النقل تحتسب الغاز المُعاد إلى الطرف الآخر وما يُستهلك من LNG أو BOG وقودًا أثناء العملية. ولذلك فقياس BOG ليس مجرد مؤشر تشغيلي، بل أحد مصادر البيانات التي تحدّ من الفروق غير المفسَّرة في موازنة طاقة المحطة.

ظروف تجعل قياس BOG صعبًا

بالقرب من الخزان يكون ضغط BOG قريبًا من ضغط الخزان، فيجب أن يبقى فقد الضغط الذي يسببه العدّاد صغيرًا. والغاز الخارج من الخزان شديد البرودة ويدفأ على امتداد الأنبوب، وتحدد درجة الحرارة عند موقع القياس فئة الحرارة لجسم العدّاد والمرسِلات. ويتأرجح التدفق كثيرًا بين فترات الانتظار وفترات النقل. كما قد يختلف تركيب BOG عن تركيب السائل، إذ تتبخر المكونات الخفيفة مثل النيتروجين والميثان بسهولة أكبر، فتتغير الكثافة والقيمة الحرارية تبعًا لذلك.

تُحسب كثافة الغاز البارد وخواصه الأخرى بطرق تغطي نطاقات واسعة من الحرارة والضغط، أما القيمة الحرارية فتُحسب من التركيب. ويتوقف الاعتماد على تركيب ثابت أو على تحليل مباشر بجهاز الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات على الغرض من القياس.

معايير اختيار التقنية ونقطة القياس

لا يناسب نوع واحد من العدّادات جميع نقاط BOG. فعدّادات الغاز بالموجات فوق الصوتية تتميز بفقد ضغط منخفض ونطاق قياس واسع، وتفترض المعايير الخاصة بها تدفق غاز متجانس أحادي الطور. أما في التدفقات القريبة من الصفر والشديدة التغير، كخط الشعلة، فتُدرس مبادئ قياس أخرى أيضًا. ويجب أن يوازن الاختيار بين الضغط والحرارة ونطاق التدفق والغرض معًا.

قياس عملياتي أم قياس تجاري؟

معظم قياسات BOG داخل المحطة تخدم التحكم في العملية وموازنة الطاقة. وعندما يُسلَّم BOG إلى عميل أو منشأة أخرى قد يكتسب القياس طابعًا تجاريًا، ويلزم عندئذ تقييم الإطار المترولوجي القانوني الواجب التطبيق. فعلى سبيل المثال تنطبق التوصية OIML R 140 الخاصة بأنظمة قياس الوقود الغازي، إلى جانب حد للتدفق، على الأنظمة التي يبلغ ضغط تشغيلها المطلق 2 bar فأكثر؛ فقد يقع خط BOG قريب من ضغط الخزان خارج هذا النطاق، بينما قد تدخل فيه نقطة تسليم بعد الضاغط. ويتحدد الإطار المطبّق بظروف نقطة القياس والتشريعات الوطنية والعقد.

ربط بيانات BOG بنظام التحكم

تدفق BOG وحده لا يقول الكثير؛ لكنه يوجّه التشغيل حين يُقرأ مع ضغط الخزان والتحكم في سعة الضاغط وتدفق LNG إلى مُعيد التكثيف وموضع صمام الشعلة. ويسهّل تسجيل هذه القيم على أساس زمني موحّد في نظام PLC أو SCADA معرفةَ أثر عمليات النقل في حِمل BOG وسببِ توجيه الغاز إلى الشعلة لاحقًا.

دور TLY Enerji في قياس BOG

تدعم TLY Enerji نقاط قياس BOG بخدمات هندسية تبدأ بتقييم ظروف العملية واختيار تقنية القياس المناسبة. وبحسب نطاق المشروع قد يشمل ذلك توريد مقاييس التدفق ومرسِلات الضغط والحرارة وأجهزة الكروماتوغرافيا الغازية للعمليات، والتركيب والتشغيل، والمراقبة وإعداد التقارير عبر PLC وSCADA. وتُحدَّد حدود التوريد لكل مشروع في المواصفات الفنية.

بيانات تُجهَّز لنقطة قياس BOG

·         مسار BOG المراد قياسه: سحب الضاغط أو خط الوقود أو نقطة التسليم أو الشعلة

·         أدنى تدفق متوقع وأقصاه في فترات الانتظار والنقل

·         نطاق الضغط والحرارة عند نقطة القياس وفقد الضغط المسموح

·         بيانات تركيب الغاز أو معلومات عن تغيّره

·         غرض القياس: التحكم أو موازنة الطاقة أو الإبلاغ عن الانبعاثات أو التقاسم التجاري

·         قطر الخط الحالي والطول المستقيم المتاح وتصنيف المنطقة الخطرة

·         البيانات المطلوب نقلها إلى نظام التحكم ومتطلبات السجلات

صفحات ذات صلة

·         أنظمة إرجاع الأبخرة في محطات LNG: كيف يصل البخار المُزاح أثناء التعبئة إلى نظام BOG وكيف يُوازَن الضغط.

·         قياس نقل ملكية LNG: موقع الغاز المُعاد وBOG في قياس نقل الملكية القائم على الطاقة.

·         قياس الغاز المُرسَل من محطات LNG: قياس الغاز المسلَّم إلى الشبكة وموازنة طاقة المحطة.

·         وحدات تكييف غاز الوقود وقياسه: التكييف وقياس الاستهلاك عند استخدام BOG وقودًا.

·         أنظمة قياس جودة الغاز الطبيعي وتحليله: التحديد المباشر للتركيب والقيمة الحرارية.

أسئلة شائعة حول قياس BOG

هل غاز الغليان هو نفسه إرجاع الأبخرة؟

لا. غاز الغليان مصطلح عام للغاز الذي يتكوّن باستمرار بفعل دخول الحرارة أثناء التخزين والنقل، ويُدار بالضواغط ومُعيدات التكثيف ومستهلكي الوقود أو بالشعلة. أما إرجاع الأبخرة فهو وصلة مغلقة تعيد البخار المُزاح في الصهريج أثناء التعبئة إلى جانب التخزين عبر خط مستقل. وعندما يصل البخار المُرجَع إلى المنشأة يُضاف إلى حِمل BOG، لذا يُصمَّم النظامان معًا لكنهما يؤديان وظيفتين مختلفتين.

هل يمكن قياس BOG بعدّاد LNG السائل؟

لا. تُختار عدّادات LNG السائل للتدفق السائل أحادي الطور، ويُفترض أن يبقى المنتج سائلًا داخل العدّاد. أما BOG فهو في الطور الغازي ويُقاس بمبادئ قياس الغاز. ووجود السائل والغاز معًا في خط واحد يفسد القياسين، لذلك يُعامَل خط نقل السائل وخط BOG بوصفهما نقطتي قياس مستقلتين، تُصمَّم كل منهما وفق ظروفها.

هل يوضع عدّاد BOG قبل الضاغط أم بعده؟

لكل موقع مزاياه. فقبل الضاغط يكون الغاز باردًا وضغطه قريبًا من ضغط الخزان، وتعكس القراءة إجمالي BOG الخارج من الخزان، لكن فقد الضغط والحرارة المنخفضة يقيّدان اختيار العدّاد. وبعد الضاغط يكون الضغط أعلى والحرارة أكثر استقرارًا، غير أن الغاز المحوَّل إلى الشعلة أو إلى مسارات أخرى قد لا يمر بهذه النقطة. ويُتخذ القرار وفق السؤال الذي يُراد من القياس الإجابة عنه.

هل يحتاج قياس BOG إلى جهاز كروماتوغرافيا غازية؟

ليس دائمًا. إذا كان القياس للتحكم في الضاغط أو لإدارة الضغط فقط فقد يكفي التدفق الحجمي أو الكتلي. أما إذا دخل BOG في موازنة الطاقة أو احتُسب وقودًا بفاتورة أو سُلِّم إلى طرف آخر، فيصبح تحديد التركيب والقيمة الحرارية مهمًا. ولأن تركيب BOG قد يختلف عن السائل، فإن تطبيق نتيجة تحليل السائل على BOG ليس صحيحًا في كل الحالات.

هل تحتاج منشآت LNG الصغيرة إلى قياس BOG؟

يتوقف ذلك على مصير BOG. فإذا كان يغذي استهلاكًا في الموقع فقد يلزم قياس هذا الاستهلاك منفصلًا. وقد تُتابَع الكميات المرسلة إلى التهوية أو الشعلة لأغراض الانبعاثات والفواقد. ومن دون عدّاد يُقدَّر BOG تقديرًا غير مباشر من ضغط الخزان وتغيّر المخزون، لكن هذا الأسلوب لا يُظهر التقلبات القصيرة. وتحسم التشريعات المحلية وأهداف التشغيل القرار.