BOG 的产生与危害
在 LNG 船舶运输过程中，尽管液货舱具备良好的隔热性能，但外界热量仍会不可避免地渗透至舱内。同时，船舶航行时的晃动、颠簸等运动也会对舱内的 LNG 产生扰动。受这些因素影响，液货舱内部分 LNG 吸收热量汽化为 BOG。通常情况下，传统 LNG 运输船在正常航行时，BOG 的产生量约为货舱容量的 0.1% - 0.3%/ 天。以一艘 17 万立方米的大型 LNG 运输船为例，其满载航行时每天产生的 BOG 体积可达 170 - 510 立方米。
若不及时处理 BOG，其会在液货舱内持续积聚，导致舱内压力不断升高。当压力超过液货舱设计承受范围时，将对液货舱结构造成严重损害，甚至可能引发爆炸等重大安全事故。此外，BOG 直接排放到大气中会造成严重的环境问题，其中含有的甲烷是强效温室气体，其 100 年时间尺度下的全球变暖潜能值约为二氧化碳的 28 - 36 倍。并且，BOG 的排放也意味着宝贵能源的浪费，据估算，全球每年因 BOG 排放造成的 LNG 损失价值高达数十亿美元。
主流 BOG 再液化技术详解
1. BOG 压缩再液化系统：经典制冷循环的应用
BOG 压缩再液化系统采用逆布雷顿循环制冷技术，是 LNG 运输领域应用较早且较为成熟的技术。从货舱中逸出的 BOG，首先进入 BOG 压缩机，被压缩至 1.5 - 2.5MPa 的高压状态，气体温度也随之大幅升高。随后，高压 BOG 气体进入液化换热器，与制冷工质（通常为氮气）进行热交换。
氮气作为制冷工质，其循环过程较为复杂。多级氮气压缩机将氮气连续加压，压力从 0.1MPa 提升至 2 - 3MPa，温度也相应升高。升温后的氮气进入回热器，与从膨胀机出来的低温氮气进行热交换，实现初步冷却，从而有效减少后续膨胀过程中的热损失。冷却后的氮气进入膨胀机，在绝热条件下膨胀对外做功，释放大量冷量，温度骤降至约 - 160℃。低温氮气随即进入液化换热器，为 BOG 提供冷量，使其冷凝成 LNG 后重新注入货舱。完成热交换后，氮气温度回升，再次通过回热器预冷，返回压缩机组，进入下一轮循环。
该技术的优势在于系统结构相对简单，可靠性较高，适用于不同规模的 LNG 运输船。但其也存在一定局限性，如对 BOG 压缩机的性能要求极高，设备投资成本较大，在处理高流量 BOG 时能耗会显著增加。
2. 复叠式再液化系统：多循环协同运作
复叠式再液化系统将多个运行于不同温度区间的制冷循环进行融合，是一种较为复杂的技术方案。与 BOG 压缩再液化系统不同，该系统不依赖膨胀机获取冷量，BOG 在系统中依次穿过多个制冷循环的冷却器，逐级吸收冷量，最终实现冷凝液化。
每个制冷回路都选用了与之匹配的制冷剂，以确保系统在最佳工况下运行。例如，高温级制冷循环通常采用 R22 制冷剂，其蒸发温度相对较高，可为中温级制冷循环提供冷量；中温级循环采用 R507 制冷剂，进一步降低温度，为低温级循环服务；低温级循环则可能采用 R23 制冷剂，在极低温度下实现 BOG 的液化。
然而，复叠式再液化系统因流程复杂、设备众多，对安装空间要求较高，维护难度和成本也相对较大。在船舶空间有限的情况下，这极大地限制了其在 LNG 船舶上的广泛应用，目前该技术主要应用于大型陆上 LNG 接收站。
3. 深冷式再液化系统：创新技术方案
深冷式再液化系统近年来发展迅速，成为行业关注的焦点。该系统同样采用逆布雷顿循环制冷技术，多以氮气或氮氦混合气为冷媒。其独特之处在于不直接压缩液化 BOG，而是将货舱内的 LNG 泵送至换热器，利用制冷循环中制冷剂的冷量，将 LNG 进一步冷却。
冷却后的超低温 LNG 以喷淋形式返回货舱，这种方式能够快速降低货舱内的整体温度和压力，从而间接实现 BOG 的液化。通过避开 BOG 压缩机，深冷式再液化系统简化了结构，减小了再液化撬装设备的体积，制造成本降低了 20% - 30%。
在压缩机技术选择上，深冷式再液化系统多采用磁悬浮压缩膨胀机。磁悬浮技术凭借高精度、低摩擦、高效能的运行特点，大幅提升了系统整体性能，能耗降低 15% - 20%。目前，基于涡轮布雷顿制冷技术的深冷再液化工艺系统已逐渐成为主流船用 BOG 再液化装置，超过 60% 的新建 LNG 运输船选择搭载该系统。
BOG 再液化技术的重要意义
1. 保障运输安全
BOG 再液化技术能够有效控制货舱内压力，使其始终保持在安全范围内，对 LNG 运输安全起到关键保障作用。相关统计数据显示，采用 BOG 再液化技术后，LNG 运输船因货舱压力过高引发的安全事故发生率降低了 80% 以上，为船员生命安全和船舶财产安全提供了有力保障。
2. 提升经济效益
从经济层面来看，BOG 再液化技术有助于 LNG 运输企业实现降本增效。该技术减少了因 BOG 排放造成的货物损失，实现了资源的循环利用。以一艘年运输量 50 万吨的 LNG 运输船为例，采用 BOG 再液化技术后，每年可减少货物损失约 1500 - 4500 吨，按照当前 LNG 市场价格计算，每年可为企业增加数百万美元的收益。此外，部分再液化技术在运行过程中还能降低能耗，进一步节约运营成本，提升企业市场竞争力。
3. 助力环境保护
在环保方面，BOG 再液化技术发挥着重要作用。减少 BOG 排放意味着减少大量甲烷等温室气体进入大气。据测算，全球每年通过 BOG 再液化技术可减少甲烷排放约 500 - 800 万吨，相当于减少了 1.4 - 2.9 亿吨二氧化碳当量的排放，为全球应对气候变化、实现 “双碳” 目标作出了重要贡献，符合绿色发展的时代要求。
应用现状与发展趋势
目前，BOG 再液化技术在 LNG 运输领域的应用日益广泛。在国际上，日本、韩国等 LNG 运输强国，其新建 LNG 运输船基本全部配备了 BOG 再液化装置。国内也在积极推进相关技术发展，近年来，中国船舶集团等企业加大研发投入，开展 BOG 再液化技术研发与装置研制工作。例如，基于深冷式再液化工艺参数优化，成功研制出首台套深冷 BOG 再液化装置，并已完成测试，性能达到国际先进水平。
展望未来，随着技术的不断创新与完善，BOG 再液化技术将朝着高效化、智能化、集成化方向发展。一方面，通过进一步优化工艺参数，提升系统能源利用效率，降低能耗；另一方面，借助人工智能、物联网等技术，实现对 BOG 再液化系统的智能监测与控制，及时发现并解决潜在问题，提高系统可靠性和稳定性。此外，随着小型化、模块化 BOG 再液化设备的研发成功，未来该技术有望在更多中小型 LNG 运输船、LNG 加注船等领域得到更广泛应用，推动 LNG 运输行业向更安全、高效、环保的方向持续发展。
