LNG接收站试运投产中储罐冷却的问题分析

LNG接收站试运投产中储罐冷却的问题分析

张书豪王伟

中石化北海液化天然气有限责任公司

LNG储罐是接收站中重要的单元设备，投资比例非常大，同时对设计、施工以及调试等都具有较高的要求。在LNG储罐的调试过程中需要对罐体进行冷却处理，必须要保证冷却流量以及速率的精确性，同时在冷却前需要对管道是否会发生变形进行预判，并做好问题的应对措施。如果对冷却过程的控制不良，将会导致LNG储罐的性能被破坏，从而造成巨大的经济损失。但是在LNG储罐冷却的过程中具有造成气体泄露的风险，如果不能妥当处理必然会造成安全事故。因此必须要加强对LNG接收站试运投产中储罐冷却问题的研究。

一、LNG储罐的冷却方式与注意事项

（一）LNG储罐的冷却方式

如果是分期建设的LNG接收站，LNG储罐也是分期进行，因此在LNG储罐的冷却中可以分为两种方式。第一，在试运投产中，通过接卸首船的方式对前期已经完成的储罐进行冷却，在冷却完成符合应用条件后，再进行调试。第二，在正式运行后，可以通过LNG接收站自身存储的LNG对后期需要进行投用的罐体进行冷却。我国当前的很多学者也针对LNG储罐的冷却方式进行分析和探讨。对后期的LNG储罐冷却方式进行分析，包括需要具备的条件以及注意事项，并对LNG罐体冷却中的调试技术进行分析。通过对两种LNG储罐冷却方式的分析可知，第1种冷却方式中的影响因素更多。LNG接收站试运行投产时，可以与接卸首船同时开展，通过与船方的沟通和协调共同完成，同时结合天气以及气候等因素合理选择储罐冷却作业方式，防止LNG储罐受天气因素影响[1]。因此如何提升LNG储罐冷却作业效率，减少首船卸载时间，对LNG接收战试运投产具有非常重要的作用。

（二）LNG储罐冷却注意事项

对LNG储罐冷却必须要具有几个前提条件，首先做好工艺管道N2的置换和干燥工作，然后对储罐的内罐、夹层、穹顶等进行N2的置换和干燥。通过相关工艺对管道进行连通，将压力控制在7.5千帕左右。再开始使用火炬，点燃长明灯。同时通过船上的BOG对卸料管进行冷却处理，完成N2的置换，罐内的BOG通过管路向火炬系统进行排放和燃烧[2]。当储罐顶部和地面卸料总管中LNG同时充满，根据图纸的要求对所有的阀门进行检查。包括工艺、安全、仪表隔离等阀门。最后做好喷淋管道的安装工作。

在LNG储罐冷却中，管道冷却时由于温度过低可能会导致管道出现收缩变形，或者由于冷却的速度快造成严重的变形情况。因此在对管道的冷却过程中必须要对管道的情况进行定期巡检，观察管托的位置或者会导致管道出现收缩的物体。如果在冷却的过程中发现管托位移过大，超出预设范围，必须要停止冷却操作，在管道恢复后再进行。同时对阀门以及法兰等位置的连接进行检查，如果发现泄露必须要立即处理，防止泄露范围扩大。此外LNG储罐在冷却的过程中需要进行严密、持续的监视，包括储罐冷却过程中LNG的流量、储罐的压力以及底板的温度等。在LNG储罐的冷却中还需要加强对火炬系统的观察，对火炬入口的温度以及液位进行密切的观察，如果发现液位过高需要立即停止操作，避免火雨的现象发生。在冷却过程中还需要时刻关注长明灯，如果发现长明灯熄灭，必须要重新点燃。此外，加强对天气情况变化的观察，如果由于天气原因使卸船停止，需要立即启动紧急措施停止冷却工作。

二、LNG储罐冷却过程及数据分析

（一）管道冷却过程

LNG储罐冷却过程中必须先进行卸料、低压输送总管等方面的冷却，防止管道上下温差加大从而造成管道变形。如果管道发生变形会由于巨大的应力作用对管道支架等附属体都受到损害。这也决定在管道的冷却过程中，速率必须要控制在每小时10摄氏度以内，上下温差控制在50摄氏度以内。

为了防止由于管道冷却应力大导致变形，必须要符合冷却要求，通过LNG船上汽化器的应用，对进料管、卸料总管以及输送管等进行冷却。BOG通过卸料壁经过总管进行冷却，到达卸料总管尾端后分成两条路线，其中一条通过XV1到进料管中，再经过阀门进入储罐进行冷却；另一条线路则是经过输送管路进行冷却，通过低压输送管到高压输送管再到高压排净管，最后进入到LNG储罐[3]。两条线路的BOG气体在汇入到LNG储罐后经过总管系向火炬系统排入，进行点燃。如果进料管末端与低压输送管末端的温度达到-100摄氏度，需要通过船上的LNG对卸料总管、进料管以及低压输送管充液处理。

（二）储罐冷却过程

船上汽化器BOG气体冷却管道时，通过BOG在储罐内进行氮气置换。当进料管末端温度为-150摄氏度，需要对LNG储罐的进料伐进行关闭，并对卸料管和进料管进行充液。如果低压输送末端的温度为-150摄氏度，需要对手阀进行关闭，并对低压输送管进行充液。卸料总管通过船上喷射泵施压，将卸料管的压力提高到0.3MPa，同时对喷淋管道的手阀进行启动，通过喷淋的方式冷却LNG储罐。当温度降到-150摄氏度停止冷却。在LNG储罐的冷却过程中需要对管壁以及管底的温度进行密切的观察，并保证冷却的速度，控制在每小时3摄氏度左右，最高不得超过每小时5摄氏度。为了使储罐能够平稳的进行冷却，需要通过专人对手阀进行调节，进而控制喷淋量。卸料的压力需要维持在0.3MPa左右，如果船上LNG供应量过快，超过喷流量，需要利用低压输送管的末端汽化器进行转化，转化后的BOG通过高压输送总管的冷却后，最后都汇入到储罐中。

（三）数据分析

LNG储罐冷却过程中会涉及到很多的数据，通过对这些数据的监控和控制才能够保证储罐冷却的顺利进行。这些数据包括温差、储罐压力、冷却速率等，针对储罐的压力可以利用控制阀进行调节，如果发现压力增长速度快，需要利用放空阀调节。对于LNG储罐温度的变化以及冷却喷流等，为了使罐底不同位置温度能够进行梯度变化，需要设置多个不同的探测点，并绘制出冷却温度的变化图。在冷却过程中，如果速度过快需要调大喷淋流量，使得储罐的温度上升。

结语：

综上所述，LNG储罐的冷却工作本身具有高风险性，因此在冷却的过程中必须要做好对各个环节的控制工作，保证温度、冷却速度等都在合理的范围内，并通过这些参数的观察做出相应发的调整。严格控制各个环节的阀门，保证温度、压力、温差以及冷却速度都在合理的范围内，保证LNG储罐冷却工作的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]薛峰,张国中,姜永胜,等.LNG低温储罐预冷技术研究[J].天津科技,2018,45(5):30-33.

[2]徐艳华,彭文山,李金娟,等.大型LNG储罐预冷数值模拟[J].石油与天然气化工,2018,47(1):51-59.

[3]孔令海,黎文锋,邓文源,等.LNG接收站储罐冷却过程中蒸发气体的零排放技术[J].天然气工业,2017,37(5):81-87.