Отпарной газ (BOG) непрерывно образуется в резервуарах хранения и трубопроводах сжиженного природного газа (СПГ) из-за теплопритока из окружающей среды. Если его не отводить, давление в резервуаре растёт, поэтому газ отбирают и направляют на компримирование, повторную конденсацию, в качестве топлива, в газовую сеть или, в крайнем случае, на факел. Измерение BOG показывает, сколько газа уходит по каждому из этих направлений, — на этих данных строятся управление давлением в резервуаре, энергетический баланс терминала и контроль потерь. Измеряемая среда — не жидкий СПГ, а газ низкого давления, часто очень холодный, и уже это отделяет учёт BOG от учёта жидкого СПГ.
Эта страница посвящена измерению постоянно образующегося BOG. Проектирование линии и выравнивание давления при вытеснении паров во время налива автоцистерн рассмотрены на странице «Системы возврата паров на терминалах СПГ», а общая структура узлов учёта газа — на странице «Узлы учёта природного газа».
Откуда берётся отпарной газ?
СПГ при атмосферном давлении кипит, как правило, при температуре около −162 °C и испаряется везде, где соприкасается с более тёплой поверхностью. Основные источники BOG на терминале:
· Теплоприток: Постоянный приток тепла через изоляцию резервуара, трубопроводы и арматуру; из-за него BOG образуется даже без перекачки.
· Вытеснение при перекачке: Пары, возвращаемые при наливе автоцистерны или судна, и газ, вытесняемый в резервуаре при сливе.
· Захолаживание: Мгновенное испарение при первом контакте СПГ с тёплой линией, стояком или цистерной.
· Энергия, вносимая процессом: Тепло от насосов и контуров рециркуляции, вскипание (флешинг) на участках снижения давления.
Теплоприток действует постоянно, остальные источники зависят от операций. Поэтому расход BOG может быть низким и стабильным ночью без наливов и заметно более высоким в часы интенсивной перекачки. Охватить такой широкий диапазон — главная задача измерительной системы.
Куда уходит BOG и зачем измерять каждое направление
На терминалах регазификации BOG обычно компримируют и вновь сжижают в реконденсаторе либо направляют на факел через расходомер. На небольших объектах его чаще используют как топливо или передают непосредственно потребителю газа. У каждого направления своя цель измерения:
Направление BOG | Зачем измерять | На что обратить внимание |
Компрессор и реконденсатор | Управление загрузкой компрессора, учёт возвращённого газа | Давление на всасе близко к давлению в резервуаре, газ холодный |
Использование в качестве топлива (котлы, двигатели, генераторы) | Учёт потребления и энергетический баланс терминала | После подготовки топливного газа условия измерения стабильнее |
Выдача в сеть или потребителю | Количество входит в коммерческие расчёты или распределение | Место измерения должно совпадать с коммерческой границей |
Факел или сброс в атмосферу | Основа учёта потерь и отчётности по выбросам | Очень широкий диапазон, часто расход близок к нулю |
Передача между резервуарами или объектами | Распределение между сторонами или подразделениями | Метод измерения, установленный соглашением |
Отраслевое руководство по коммерческому учёту СПГ указывает, что в энергетическом балансе операции учитываются газ, возвращённый другой стороне, и СПГ или BOG, израсходованные как топливо во время перекачки. Поэтому измерение BOG — не только эксплуатационный показатель, но и один из источников данных, сокращающих необъяснимые расхождения в энергетическом балансе терминала.
Что усложняет измерение BOG
Вблизи резервуара давление BOG близко к давлению в резервуаре, поэтому потеря давления на расходомере должна быть минимальной. Газ на выходе из резервуара очень холодный и прогревается по длине трубопровода; температура в точке измерения определяет температурное исполнение корпуса счётчика и преобразователей. Расход сильно колеблется между режимами хранения и перекачки. Кроме того, состав BOG может отличаться от состава жидкости: лёгкие компоненты, такие как азот и метан, переходят в паровую фазу легче, и вместе с составом меняются плотность и теплота сгорания.
Плотность и другие свойства холодного газа определяют расчётными методами, охватывающими расширенные диапазоны температур и давлений, а теплоту сгорания рассчитывают по составу. Использовать ли фиксированный состав или данные потокового газового хроматографа, зависит от назначения измерения.
Критерии выбора технологии и точки измерения
Параметр | Почему важен при проектировании | Влияние на выбор |
Давление в точке измерения | Вблизи давления резервуара допустимая потеря давления очень мала | Предпочтительны расходомеры с малыми потерями и увеличенный диаметр |
Диапазон температуры газа | Холодный газ выходит за пределы возможностей корпуса, уплотнений и преобразователей | Влияет на выбор места до или после компрессора |
Минимальный и максимальный расход | Режимы хранения и перекачки сильно различаются | Может потребоваться широкодиапазонный счётчик или параллельные линии |
Изменчивость состава | Плотность и теплота сгорания зависят от состава | Определяет необходимость потокового анализа вместо фиксированного состава |
Назначение измерения | Управление, баланс, выбросы и коммерческое распределение требуют разной точности | Определяет способ поверки, архивирование и резервирование |
Вероятность уноса жидкости | Капли в холодных линиях искажают показания | Влияет на необходимость сепаратора или дренажа и на место установки |
Универсального типа расходомера для всех точек BOG нет. Ультразвуковые газовые расходомеры выделяются малой потерей давления и широким динамическим диапазоном, а стандарты для них исходят из однофазного однородного газового потока. Для околонулевых и сильно меняющихся расходов, например в факельной линии, рассматривают и другие принципы измерения. Выбор делается с учётом давления, температуры, диапазона расходов и назначения вместе.
Технологический или коммерческий учёт?
Большинство измерений BOG внутри терминала служат управлению процессом и энергетическому балансу. Если BOG передаётся потребителю или другому объекту, измерение может приобрести коммерческий характер, и применимые требования законодательной метрологии нужно оценивать отдельно. Например, рекомендация OIML R 140 для измерительных систем газообразного топлива наряду с порогом по расходу распространяется на системы с абсолютным рабочим давлением от 2 bar; линия BOG с давлением, близким к давлению в резервуаре, может оказаться вне этой области, а точка сдачи после компрессора — внутри неё. Применимые требования зависят от условий в точке измерения, национального законодательства и договора.
Связь данных BOG с системой управления
Сам по себе расход BOG мало что говорит. В сочетании с давлением в резервуаре, регулированием производительности компрессора, подачей СПГ в реконденсатор и положением факельного клапана он становится основой для управления. Регистрация этих величин в единой шкале времени в PLC или SCADA позволяет затем понять, как операции перекачки повлияли на нагрузку по BOG и почему газ ушёл на факел.
Роль TLY Enerji в измерении BOG
TLY Enerji выполняет инжиниринговое сопровождение точек измерения BOG, начиная с оценки технологических условий и выбора подходящей технологии измерения. В зависимости от объёма проекта это может включать поставку расходомеров, преобразователей давления и температуры и потоковых газовых хроматографов, монтаж и пусконаладку, а также мониторинг и отчётность через PLC и SCADA. Граница поставки определяется в каждом проекте техническим заданием.
Исходные данные для точки измерения BOG
· Измеряемое направление BOG: всас компрессора, топливная линия, точка сдачи или факел
· Ожидаемый минимальный и максимальный расход в режимах хранения и перекачки
· Диапазон давления и температуры в точке измерения, допустимая потеря давления
· Данные о составе газа или о его изменчивости
· Назначение измерения: управление, баланс, отчётность по выбросам или коммерческое распределение
· Существующий диаметр, доступные прямые участки и классификация взрывоопасной зоны
· Данные для передачи в систему управления и требования к архивированию
Связанные страницы
· Системы возврата паров на терминалах СПГ: Как вытесненные при наливе пары попадают в систему BOG и как выравнивается давление.
· Коммерческий учёт СПГ: Место возвращённого газа и BOG в учёте по энергии.
· Учёт выдачи газа с терминалов СПГ: Измерение газа, подаваемого в сеть, и энергетический баланс терминала.
· Блоки подготовки и учёта топливного газа: Подготовка и учёт потребления при использовании BOG как топлива.
· Анализ качества природного газа: Потоковое определение состава и теплоты сгорания.
Частые вопросы об измерении BOG
Отпарной газ и возврат паров — это одно и то же?
Нет. BOG — общее название газа, непрерывно образующегося из-за теплопритока при хранении и перекачке; его отводят на компрессоры, реконденсаторы, топливные потребители или факел. Возврат паров — это замкнутое соединение, по которому пары, вытесненные в цистерне при наливе, по отдельной линии возвращаются на сторону хранения. Попав на объект, возвращённые пары увеличивают нагрузку по BOG, поэтому обе системы проектируют совместно, но выполняют они разные функции.
Можно ли измерять BOG счётчиком для жидкого СПГ?
Нет. Счётчики жидкого СПГ подбирают для однофазного жидкостного потока, и продукт в них должен оставаться жидким. BOG находится в газовой фазе и измеряется газовыми методами. Одновременное присутствие жидкости и газа в одной линии искажает оба измерения, поэтому жидкостная линия и линия BOG рассматриваются как отдельные точки учёта, каждая со своими условиями.
Где ставить расходомер BOG — до компрессора или после?
У обоих вариантов есть преимущества. До компрессора газ холодный, а давление близко к давлению в резервуаре; показания отражают весь BOG из резервуара, но потеря давления и низкая температура ограничивают выбор счётчика. После компрессора давление выше, температура стабильнее, однако газ, отведённый на факел или по другим направлениям, может миновать эту точку. Решение зависит от того, на какой вопрос должно отвечать измерение.
Нужен ли для измерения BOG газовый хроматограф?
Не всегда. Если измерение служит только для управления компрессором или давлением, может быть достаточно объёмного или массового расхода. Если BOG входит в энергетический баланс, оплачивается как топливо или передаётся другой стороне, определение состава и теплоты сгорания становится важным. Поскольку состав BOG может отличаться от состава жидкости, перенос результатов анализа жидкости на BOG не всегда корректен.
Нужно ли измерять BOG на малотоннажных объектах СПГ?
Это зависит от того, как используется BOG. Если он идёт на собственные нужды объекта, это потребление может потребоваться учитывать отдельно. Количества, сбрасываемые в атмосферу или на факел, могут контролироваться для учёта выбросов и потерь. Без расходомера BOG оценивают косвенно по давлению в резервуаре и изменению запаса, но такой подход не показывает кратковременных колебаний. Решение определяют местные нормы и цели эксплуатации.