大型LNG儲罐預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用

1、大型LNG儲罐預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用摘要：目前，國內(nèi)接收站建造投產(chǎn)技術(shù)水平日漸提高，LNG儲罐是接收站中關(guān)鍵 靜設(shè)備，儲罐投用前的冷卻是一個十分重要的過程，同時(shí)也是風(fēng)險(xiǎn)最大，最難控 制的一個過程，極易發(fā)生溫度驟降導(dǎo)致內(nèi)罐材料產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力而損壞和泄 漏等問題。通過廣西某接收站建設(shè)及投產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，分析預(yù)冷技術(shù)關(guān)鍵控制點(diǎn)及溫度 變化趨勢，以及注意事項(xiàng)，為其他接收站試運(yùn)投產(chǎn)過程中LNG儲罐預(yù)冷提供技術(shù) 參考，進(jìn)一步完善優(yōu)化LNG儲罐冷卻投用技術(shù)。關(guān)鍵詞：LNG接收站儲罐預(yù)冷刖言：該接收站的主要功能是接卸、儲存、氣化、計(jì)量外輸，由專用LNG碼頭、卸 料臂、儲罐、工藝管道、低壓泵、高壓泵、ORV等工藝處理設(shè)施組成

2、。其中，儲 罐是接收站中關(guān)鍵設(shè)備，工程造價(jià)大，建設(shè)周期長，對設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行調(diào)試 等都有較高的技術(shù)要求。由于LNG的低溫特性，儲罐第一次投用前，需進(jìn)行預(yù)冷 處理，主要目的是使常溫儲罐逐漸達(dá)到低溫工作狀態(tài)，防止低溫液體突然大量進(jìn) 入，引起溫度驟降而產(chǎn)生應(yīng)力聚集，發(fā)生變形或損壞，甚至泄漏。一、大型LNG儲罐結(jié)構(gòu)本文以16萬方預(yù)應(yīng)力混凝土全包容式儲罐為例，主要結(jié)構(gòu)包括：鋼筋混凝土 灌注樁、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土承臺和外罐、保冷層、低溫鋼內(nèi)罐、半球形鋁吊頂和 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土罐頂構(gòu)成。本站LNG儲罐設(shè)計(jì)溫度為-165C，罐壁分為內(nèi)外兩層，內(nèi)罐直徑80m，高度 36.1m，內(nèi)罐是低溫儲罐的主要構(gòu)件，由具有良

3、好的低溫韌性(-165C )和抗裂紋 能力的9%Ni鋼板焊接而成；外罐采用鋼筋混凝土，內(nèi)徑為82m。內(nèi)外罐之間形 成環(huán)形空間，間隙為1m，填充膨脹珍珠巖作為保冷材料。儲罐絕熱保溫結(jié)構(gòu)由 罐頂保溫、罐壁保溫和罐底保溫三部分構(gòu)成，最大日揮發(fā)率控制在0.05%以內(nèi)。二、預(yù)冷方案和數(shù)據(jù)分析預(yù)冷前條件檢查在儲罐引入LNG之前徹底檢查，確保儲罐和附屬管線已做好預(yù)冷準(zhǔn)備，按照 工藝流程圖進(jìn)行閥門組對，做好各系統(tǒng)的導(dǎo)通和隔離。LNG儲罐經(jīng)過干燥吹掃和氮?dú)庵脫Q合格之后，便是預(yù)冷環(huán)節(jié)。LNG儲罐的預(yù) 冷與碼頭卸料管線冷卻聯(lián)系在一起。預(yù)冷過程本文討論在首船調(diào)試氣靠泊后，對卸料管線和儲罐的預(yù)冷過程。利用船方提供的蒸發(fā)

4、氣(BOG)通過卸料臂引至碼頭卸料總管，對卸料管線 進(jìn)行氮?dú)庵脫Q和預(yù)冷，產(chǎn)生的BOG排至儲罐，保證冷卻卸料管線末端，同時(shí)對儲 罐進(jìn)行置換及初步預(yù)冷。儲罐壓力保持在10KPag左右，儲罐中原有氮?dú)夂虰OG 通過儲罐頂部和環(huán)形放空口放空，直到排出氣體中CH4含量超過5vol%，緩慢關(guān) 閉罐頂放空閥，通過BOG管路上閥門排放，儲罐壓力通過BOG系統(tǒng)來控制。隨著LNG不斷填充卸料管線，當(dāng)LNG充滿卸料管線末端到達(dá)罐頂開始進(jìn)入儲 罐時(shí)，噴淋線的閥門緩慢開啟少量開度，大約30%左右，具體要通過儲罐的溫度 下降情況而調(diào)整閥門開度。LNG將通過儲罐D(zhuǎn)N100噴淋管線進(jìn)入環(huán)形噴霧管線， 直到所有的溫度監(jiān)測點(diǎn)均達(dá)

5、到-150C以下，儲罐預(yù)冷結(jié)束。通過上、下進(jìn)液閥門 及旁通閥門控制LNG流量，逐步建立液位。圖1罐底測溫點(diǎn)布置圖 圖2罐底溫度監(jiān)測點(diǎn)變化曲線圖儲罐內(nèi)罐底設(shè)置多個溫度監(jiān)測點(diǎn)，如圖1,預(yù)冷過程中嚴(yán)格監(jiān)測各溫度監(jiān)測 點(diǎn)溫度、溫差、儲罐壓力、介質(zhì)流量、冷卻速率等數(shù)據(jù)，內(nèi)操15分鐘至30分鐘 巡盤一次。平均溫降速率為-3-5C/h，目標(biāo)冷卻溫度為-150C，預(yù)冷完成。內(nèi)罐 壁與罐底板上任意兩個相鄰溫度監(jiān)測點(diǎn)最大溫差不超過20C，內(nèi)罐任意兩個溫度 監(jiān)測點(diǎn)之間最大溫差不超過50C。罐底不同位置溫度呈梯度變化，如圖2。三、預(yù)冷注意事項(xiàng)（1）預(yù)冷期間，密切關(guān)注儲罐內(nèi)溫度監(jiān)測點(diǎn)的變化趨勢，通過調(diào)節(jié)噴淋流量， 控制

6、預(yù)冷速度。避免急冷，防止溫度驟降導(dǎo)致內(nèi)罐壁材料產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力而 損壞，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)控內(nèi)罐底部和罐壁溫度。（2）罐頂?shù)耐獠夙毐鎰e管線內(nèi)介質(zhì)流動聲音變化，判斷卸料管線內(nèi)LNG液 體已經(jīng)到達(dá)罐頂即將進(jìn)入儲罐，通知內(nèi)操調(diào)整噴淋線閥門的開度，防止大量液體 進(jìn)入儲罐氣化不完全，溫度驟降。（3）預(yù)冷過程中.法蘭連接處極易發(fā)生泄漏.應(yīng)定時(shí)巡檢，查看有無泄漏。 建議預(yù)冷期間法蘭接頭處暫不做保冷處理，宜檢查并擰緊所有法蘭接頭螺栓。（4）加強(qiáng)對火炬系統(tǒng)的監(jiān)測，密切關(guān)注火炬入口的溫度以及液位，如果出現(xiàn) 液位過高停止操作，避免發(fā)生火雨現(xiàn)象。同時(shí)，關(guān)注長明燈，一旦發(fā)現(xiàn)長明燈熄 滅，立刻重新點(diǎn)燃。四、結(jié)論及建議LNG儲罐的

7、冷卻工作本身具有高風(fēng)險(xiǎn)性，必須做好各個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制工作， 保證LNG儲罐預(yù)冷工作的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。（1）控制預(yù)冷速度，并保證溫度、壓力等參數(shù)在合理范圍內(nèi)，防止因?yàn)闇囟?驟降對儲罐結(jié)構(gòu)造成損壞和安全隱患。預(yù)冷前期過于謹(jǐn)慎將導(dǎo)致溫降速率過小， 預(yù)冷效果不明顯，相應(yīng)預(yù)冷時(shí)間延長，BOG產(chǎn)生量過大而導(dǎo)致冷量損失問題。隨 著溫度的下降，需要增加LNG流量以保持冷卻速率。（2）儲罐預(yù)冷開始時(shí)，壓力會有明顯上升，需維持穩(wěn)定的儲罐壓力，調(diào)節(jié) BOG流量，達(dá)到充分預(yù)冷效果。參考文獻(xiàn)：薛峰，張國中，姜永勝等.LNG低溫儲罐預(yù)冷技術(shù)研究J.天津科技，2018， 45（5）： 30-33.徐艷華，彭文山，李金娟等.

8、大型LNG儲罐預(yù)冷數(shù)值模擬J.石油與天然氣 化工，2018，47 （1）： 51-59.孔令海，黎文鋒，鄧文源等.LNG接收站儲罐冷卻過程中蒸發(fā)氣體的零排放 技術(shù)J.天然氣工業(yè)，2017，37（5）： 81-87.劉萬山，盧超，呂俊.LNG接收站儲罐預(yù)冷模擬研究J.煤氣與熱力，2014，34 （6）： B01-04.王良軍，劉楊，羅仔源等.大型LNG地上全容儲罐的冷卻技術(shù)研究J.集輸 工程，2010，30（1）：93-95.董文浩，鄭勁，許培林等.基于FLUENT軟件的大型LNG儲罐預(yù)冷研究J.天 然氣與石油，2015，33（4）： 70-76.鄧文源，田連軍，董文龍等.大型LNG儲罐預(yù)冷動態(tài)模擬J.化工學(xué)報(bào)， 2015， 66 （S2）： 399-404.王同吉，徐靜靜，趙金睿等.大型LNG儲罐預(yù)冷方案對比研究J.石化技術(shù)，2016，11：21-22.張震，佟弈凡，章妍等.大型全包容