نحوه ی محاسبه ی میزان دبی BOG برای مخازن ذخیره ی LNG

پاسخ‌ها (۱)

• استادرضا عسگری· ۱ ماه پیش

  با سلام
  برای مخزن ذخیره LNG، دبی BOG (Boil-Off Gas) را نمی‌توان فقط از روی حجم مخزن به‌دست آورد؛ باید مشخص کنیم BOG مربوط به کدام سناریو است. در طراحی معمولاً حداقل سه مؤلفه بررسی می‌شود:
  Normal Boil-Off Gas (NBOG) ناشی از ورود حرارت از محیط
  Filling/Displacement BOG هنگام پر کردن مخزن
  Flash Gas ناشی از ورود LNG با شرایط متفاوت از شرایط تعادلی مخزن
  محاسبه Normal BOG
  روش اصلی، محاسبه Heat Leak به LNG است:
  Q_in=UAΔT

  یا در طراحی دقیق‌تر:
  Q_in=∑▒U AΔT

  سپس:
  ▭(m ̇_BOG=Q_in/λ_LNG )

  که:
  Q_in= Heat leak به LNG، kW
  A= سطح مؤثر انتقال حرارت، m²
  U= ضریب کلی انتقال حرارت، W/m².K
  ΔT= اختلاف دمای محیط و LNG
  λ_LNG= latent heat تبخیر LNG، kJ/kg
  m ̇_BOG= BOG، kg/s
  برای LNG معمولاً دمای مایع حدود −160°C است، بنابراین حتی با insulation بسیار خوب، heat ingress باعث تبخیر مقدار محدودی LNG می‌شود.

  روش متداول با BOR
  در پروژه‌های LNG معمولاً BOG را با Boil-Off Rate (BOR) بیان می‌کنند:
  ▭(BOR=(m ̇_BOG×24×365)/M_LNG )

  هنگام Filling
  این قسمت بسیار مهم است و گاهی با Normal BOG اشتباه گرفته می‌شود.
  وقتی LNG وارد مخزن می‌شود، بخار موجود در فضای بالای مخزن displacement پیدا می‌کند.
  تقریب اولیه:
  ▭(V ̇_BOG≈V ̇_LNG )

  ولی برای LNG باید شرایط P-T و molecular weight و همچنین vapor/liquid equilibrium را در نظر گرفت.
  اگر LNG با دمای پایین‌تر وارد شود، ممکن است بخشی از LNG نیز flash شود:
  m ̇_(BOG,total)=m ̇_NBOG+m ̇_displacement+m ̇_flash

  Flash BOG
  اگر LNG ورودی مثلاً از pipeline یا LNG carrier با فشار و دمای متفاوت وارد مخزن شود، با افت فشار تا pressure مخزن، مقداری از LNG flash می‌شود.
  برای این بخش بهتر است از:
  HYSYS
  Aspen Plus
  یا EOS مناسب LNG مانند Peng-Robinson
  استفاده شود.
  در HYSYS می‌توان یک flash calculation در شرایط:
  P_tank,T_(LNG,in)

  انجام داد و vapor fraction را به دست آورد:
  m ̇_flash=VF×m ̇_LNG

  1. برای طراحی BOG Compressor

  اگر هدف شما تعیین ظرفیت BOG Compressor است، معمولاً باید سناریوها جداگانه بررسی شوند:
  Scenario منبع BOG
  Normal operation Heat ingress
  Tank filling Displacement + Flash
  LNG unloading Displacement + Flash
  Maximum ambient condition Maximum heat ingress
  Tank rollover Potentially very high BOG
  Compressor trip Relief/pressure control scenario
  و ظرفیت کمپرسور الزاماً برابر با NBOG نیست.
  مثلاً:
  ▭(BOG_design=BOG_normal+BOG_(filling/flash) )

  با اعمال فلسفه عملیاتی و design margin پروژه.

  نکته مهم در LNG Tank
  برای یک مخزن بزرگ LNG، NBOG معمولاً با درصد بسیار کوچکی از inventory در روز بیان می‌شود. ولی برای sizing تجهیزات BOG، صرفاً استفاده از یک BOR فرضی مثل 0.05 یا 0.1%/day کافی نیست؛ باید heat ingress واقعی مخزن، filling rate، LNG composition، pressure و temperature بررسی شود.

  شما میتوانید از کتاب GPSA نیز برای محاسبات استفاده نمایید.
  با تشکر

  مفید۰غیر مفید۰

  پاسخ

پاسخ شما