LNG氣化站置換預冷方案

1概述天然氣作為目前世界上的優(yōu)質(zhì)能源我國城市燃氣氣源的選擇中已被高度重視大力推廣天然氣應用已成為我國的能源政策但由于天然氣長距離管道輸送工程規(guī)模大建設期長難以滿足各城市對天然氣的迫切需求而液化天然氣(LNG)能夠解決資源地域分布與市場需求之間的特殊矛盾，因此我國作出大規(guī)模引進液化天然氣以解決能源短缺問題的決策。可以預見，在未來～20年內(nèi)，LNG在能源供應中的比例將迅速增加。為了迎接LNG到來一些城市加緊了LNG站的建設由于低溫易燃的特點，在應用過程中涉及到一些新技術1]。許多城市都是第一次應用LNG，在工程投運時難免遇到一些困難，需要采取一系列行之有效的措施來解決為此本文結合廣西南寧管道燃氣公司LNG氣化站工程實踐就LNG氣化站投運前準備設備和管道預冷天然氣置換等方面的工作進行總結探討。2投運準備投運前準備工作可以分為成立組織機構、制定投運方案、投運前工程檢查、投運現(xiàn)場準備4部分內(nèi)容。2.1成立組機構總指揮一般由有經(jīng)驗的公司領導擔任主要負責投運工作的全面領導投運方案的審定、現(xiàn)場重大事務的決策及處理、現(xiàn)場領導工作。工程檢查組一般由工程管理部門施工單位保障人員關鍵設備技術人員組成。主要負責工程檢驗，投運前各設施儀表、閥門狀態(tài)等工藝檢查，投運過程中的工藝流程切換、檢查及核實，投運過程中工程維修。安全技術保障組：一般由技術管理部門、安全管理部門、生產(chǎn)管理部門、政府消防管理部門人員組成主要負責氣化站工程投運方案的編制員工的工作培訓，氣化站投運前消防器材到位情況、設備接地情況、安全措施檢查，置換過程中消防準備全檢查換過程中突發(fā)泄漏災等事故的消防等工作。后勤保障組一般由公司負責物資采購和后勤服務的部門組成主要負責液體氮氣的落實，工作人員生活保障，新聞媒體的接待等。組織機構成立后，應根據(jù)各自職責確定相關人員職責，制定各組工作程序、工作準則以及詳細工作實施計劃各小組應加強方案和應急預案學習做好投運前準備工作及置換過程中各小組職責范圍內(nèi)工作。2.2制定投方案投運方案重點確定以下5個方面的內(nèi)容：①確定工程投運范圍。一般主要包括氣化站工藝管道、卸車增壓器、儲罐增壓器、氣化器、LNG儲罐、BOG加熱器、EAG加熱器、調(diào)壓計量設備、出站燃氣管道[2]。②確定投運時間。為了節(jié)省人力、物力，制定出每臺設備和每條管道的預冷、置換時間，繪制氣化站設備管道預冷、置換時間表。③確定方案措施。根據(jù)預冷工藝流程圖，制定出包含每臺設備、每條管道在內(nèi)的預冷方案，并且制定出相應的應急措施。④確定操作人員。明確操作人員崗位，統(tǒng)一布置、統(tǒng)一指揮。尤其是操作人員要進行實際操作演練，一切要做到思想到位、人員到位、動作到位。⑤制定應急預案。2.3投運前程檢查

①檢查設計漏項。結合現(xiàn)場實際情況，對設計施工圖進行最后一次的嚴格審查查看是否有設計中的漏項是否有需要補充的設計是否有需要改進的設計。②檢查工程完工手續(xù)。檢查安裝工程壓力管道檢驗證書；檢查消防安全檢驗合格證書對于施工質(zhì)量的內(nèi)部檢查要求查看安裝材料的質(zhì)量證明書焊接材料的質(zhì)量證明書、檢焊接工藝評定及無損檢測報告、吹掃試壓報告。③現(xiàn)場工藝設備檢查。檢查工藝管道在施工過程中是否與設計施工圖有出入檢查各類設備閥門及管道是否嚴格按照要求進行試壓并驗證試壓記錄和檢查焊縫測試資料檢查儲罐真空度檢查設備是否按要求接地并驗證接地電阻記錄；流程管道掛牌、流向標定。檢查各類閥門、閥件是否配備齊全，閥門開啟是否靈活密查安全閥調(diào)校記錄證其啟跳靈活座嚴密無泄漏；檢查彎管質(zhì)量證明文件；低溫壓力管道焊縫外觀檢驗。④附屬工程檢查?，F(xiàn)場通信具備通話條件；站內(nèi)道路和裝置區(qū)地坪必須按設計要求建成以利于各種車輛通行各生產(chǎn)用儀表檢查儀表校驗合格證安放校驗完畢，具備使用條件；加臭裝置安裝完成，經(jīng)驗收合格，能投入使用；置換過程所需的檢測儀器(如便攜式可燃氣體監(jiān)測儀攜式露點監(jiān)測儀等)校驗合格，具備使用條件；生產(chǎn)及現(xiàn)場維修所需工具、設備按要求配備到位；供電設施按照要求安全齊備，處于隨時投運狀態(tài)；防雷、防靜電措施齊備；廠站應急照明措施完備；消防設施按要求配置到位并能正常運行。以上檢查由專人負責，需認真作好記錄，發(fā)現(xiàn)的問題及時報告總指揮，由總指揮向相關單位發(fā)整改命令，限期整改，整改后須經(jīng)檢查合格。2.4投運現(xiàn)準備①施工器具撤離現(xiàn)場，站內(nèi)場地清理干凈。②站區(qū)內(nèi)滅火器材按設計要求擺放，消防設施能夠正常運行并通過消防單項驗收。③所需預冷、置換用介質(zhì)按要求配置到位，具備使用條件。④相關組織機構成立，人員到位，參加置換人員經(jīng)過培訓、熟悉置換過程。⑤生產(chǎn)管理、操作人員必須熟悉氣化站工藝流程、各設備操作方法，能熟練地對站內(nèi)工藝設施進行操作。⑥通信要保持暢通，能進行有效地調(diào)度。⑦人員著裝、場地狀況、應急措施、救護條件、人員配備等情況符合要求。3設備、管道預冷LNG氣化站設備、管道施工完成后，雖然儲罐及管道為不銹鋼材料具有優(yōu)異的低溫性能但是由于LNG超低溫的特殊要求設備及管道在溫度變化速率較大時存在熱應力過大而使材料或連接部位產(chǎn)生損壞的問題。這就要求低溫設備和管道在LNG入前，先進行預冷操作，確保投運安全。經(jīng)過預冷檢驗并調(diào)試合格后方可接收預冷過程也是對設備和液氮作為預冷介質(zhì)。3.1預冷目預冷主要是為了檢驗和測試低溫設備和管道的低溫性能，包括：檢驗加熱器低溫材料質(zhì)量檢驗低溫管道材料及焊接質(zhì)量檢驗管道收縮量和管托支撐的變化，檢驗低溫閥門的嚴密性，使儲罐達到工作狀態(tài)。3.2預冷前準備工作3.2.1預冷材料、工具(1)液氮：根據(jù)儲罐容積配備。

(2)測氧儀：1臺。(3)真空計：1臺。(4)紅外線溫度計：1套。(5)便攜式可燃氣體報警儀：臺。(6)露點儀：臺。(7)銅制緊固工具、銅錘2套。(8)與液氮槽車卸車口連接的快裝接頭。(9)預冷工作人員專用的工作服、工作鞋、防凍手套若干套。(10)預冷過程記錄表格。(11)消防滅火器材若干。3.2.2閥門開閉認①關閉所有閥門。②打開所有壓力表根部閥門、安全閥根部閥門、一次儀表閥門。保持放空系統(tǒng)暢通。③打開所有氣動閥門，保持緊急切斷閥打開。④所有預留管道用盲板封堵。⑤在每次用軟管連接槽車與卸車口之前，需用常溫氮氣對卸車口相連管道進行吹掃。⑥用軟管連接槽車與卸車口，進入準備狀態(tài)。⑦將液氮槽車增壓到。3.3安全檢①在現(xiàn)場預冷隔離區(qū)域樹立警告標志和警示彩帶，未經(jīng)許可人員禁止入內(nèi)。預冷開始前，在通往作業(yè)區(qū)的所有進口道路設置警示標志。②所有現(xiàn)場預冷人員必須佩戴安全帽、防低溫手套，穿純棉工作服。③各崗位人員在預冷過程中應堅守崗位，不得隨意串崗。3.4預冷流及步驟預冷流程一般首先利用氣相氮氣對設備及管道進行初級預冷然后用液相氮氣對設備及管道進行深度預冷。預冷流程見圖。一般預冷順序為：液氮槽車、卸車增壓器、氣相管道、進液管道、儲罐、出液管道、氣化器、BOG加熱器、EAG加熱器、儲罐增壓器。①低溫氣相氮氣對系統(tǒng)進行預冷將氮氣槽車氣相管LNG氣相管連接打開閥門將低溫氮氣引入氣相管道，

通過BOG加熱器、計量橇后在放散塔放空BOG加熱器和管道系統(tǒng)正常后，將低溫氣相氮氣接到進液管上，將氣相氮氣緩慢引入液相管和儲罐，觀察儲罐壓力，當壓力達到0.2MPa，關閉下進液管閥門，保冷15min。打開溢流管閥門，使用露點儀檢測排出氣體露點。重復以上工作，直至露點低-40。緩慢打開儲罐出液閥門將儲罐內(nèi)低溫氣相氮氣緩慢引入氣化器通過計量橇后放空氣化器預冷正常后再對EAG加熱器、儲罐增壓器、卸車增壓器、剩余管道進行預冷。檢查該步驟完成后，將本步驟已打開的所有閥門關閉，然后方可進行下一步驟。②液氮預冷氣相氮氣預冷后，系統(tǒng)溫度大約在40℃左右。為使系統(tǒng)達到運行狀態(tài)，還必須再進行液態(tài)氮氣預冷，直至溫度降至160℃。將槽車液相管與進液管連接，然后緩慢打開儲罐上進液閥門，使槽車內(nèi)的低溫氮氣進入儲罐內(nèi)在儲罐內(nèi)液相氮氣迅速氣化打開儲罐氣相管出口管道上的閥門使氣化后的氮氣通過BOG管道和放散塔放散及時測量儲罐溢流口處的氣體溫度當儲罐內(nèi)的溫度下降到-100℃以下可以關閉儲罐上進液閥此后由于儲罐和液氮間不斷地換熱還會排放大量氣體此時利用排放的氣體對管道進一步冷卻。打開下進液閥，觀察液位計，當液位計顯示約液位時，停止充裝。關閉下進液閥門，冷卻儲罐30min。當儲罐壓力穩(wěn)定，氮氣氣化量極少的情況下，可以判定儲罐預冷基本完成。然后對氣化器進行預冷，打開氣化器后閥門、計量橇入口閥門、放空閥門。緩慢打開儲罐出液閥門，液氮進入氣化器氣化器進行預冷察氣化器情況氣化器蛇管是否有泄漏。最后對其他設備和管道進行預冷。當所有設備和管道經(jīng)過液氮預冷后，整個預冷過程完成。4天然置換4.1天然氣換技術求(1)置換過程應保持連續(xù)平穩(wěn)。(2)置換不得在雷雨天及夜間進行。(3)置換過程應在放空系統(tǒng)集中排放不得使用閥門井放散管直接將混合氣體排至閥門井內(nèi)。(4)置換過程使用的工具必須是防爆型或有安全防爆措施)。(5)置換時應保證設備接地良好。(6)放散點必須有專人負責，發(fā)現(xiàn)問題及時報告和處理。(7)放散點周圍設置安全警戒線，要有專人負責，通氣置換合格后方可解除。(8)作業(yè)人員必須熟悉握作業(yè)方案流程清換凈責明(9)置換過程中警戒區(qū)內(nèi)不得有明火區(qū)為氣化站周圍各50m范圍。(10)置換過程中，置換警戒區(qū)內(nèi)所有施工必須停止。(11)置換前，在放散管道立管上安裝DN40mm取樣管，其上安裝DN40mm球閥。4.2前期準①確保置換前關閉所有閥門。②打開所有安全閥根部閥以及所有儀表根部閥開氣動緊急切斷閥。③打開儲罐至計量橇之間的閥門，利用設備預冷時儲罐內(nèi)儲存的液氮對儲罐后的低溫管道進行冷卻。

4.3氦氣放①依次打開管道手動放散閥、計量旁通路上切斷閥、調(diào)壓路上調(diào)壓器前后切斷閥、設備至放散塔之間的閥門。②利用儲罐增壓器為儲罐進行增壓，并緩慢打開儲罐出液閥門，將儲罐中液氮進行氣化并放散，當液位計顯示為后關閉液相出液閥門。③打開儲罐氣相閥門進行氮氣放散，直到儲罐壓力降低至后關閉閥門。④關閉所有閥門。4.4天然氣置換①LNG槽車就位并接靜電接地線，接卸車金屬軟管。②打開LNG槽車自增壓管道出口閥以及BOG管道閥門，為槽車進行增壓。③當槽車壓力達到0.6MPa時，打開槽車出液口閥門，并緩慢打開進液液相管道閥門待液相管道結霜后全開閥門緩慢打開儲罐下進液閥門同時觀察儲罐壓力。④當槽車液位趨近于0槽車壓力與儲罐壓力基本持平時視為卸車完畢閉槽車出液閥開卸車增壓器中管道槽車中約～0.02MPa的剩余氣相氣體輸送到BOG總管中進行管道置換。⑤打開儲罐增壓器，當儲罐壓力達到時，關閉儲罐增壓器。打開儲罐氣相管道放散，對氣相管道進行置換。置換完成后關閉氣相管道閥門。⑥重新為儲罐增壓至開出液管閥門液相管道進行置換。⑦打開管道出口處手動放散閥進行放散并檢測放散氣體中甲烷的濃度[3]，直至合格后認為置換合格。⑧打開調(diào)壓路上所有閥門，關閉調(diào)壓旁通路上閥門；打開計量路上計量儀表前后閥門，關閉計量旁通路上閥口確保出站總閥關閉。⑨以上所有工作完成后，相關單位人員對置換資料成果整理及驗收，整個置換工作結束。5經(jīng)驗和教訓①液氮預冷是預冷環(huán)節(jié)中最為核心的部分，這個過程中會伴隨著劇烈的管道收縮和嘭嘭的響聲由于劇烈的管道收縮法蘭與設備連接處會產(chǎn)生局部氮氣泄漏現(xiàn)象指揮人員應有充分的思想準備指揮維修人員進行有序的維修。②液氮開始進入儲罐時液氮的氣化率很高，產(chǎn)生的氣體使儲罐內(nèi)壓力迅速上升，應密切注意壓力上升速度，控制液氮充裝速度，當壓力上升0.45MPa時打開BOG手動放空閥從而降低儲罐壓力在儲罐進液態(tài)氮氣過程中觀察儲罐壓力如果壓力上升至高于輸送壓力或者接近儲罐安全閥放散壓力必須用手動放空閥對儲罐泄壓，如果壓力繼續(xù)升高，需要中斷充裝使壓力下降。③氣化器預冷過程中如果發(fā)現(xiàn)有局部嚴重凝霜可能是氣化器有泄漏點，需立即關閉進液閥，對氣化器進行仔細檢查。④管道、閥門在液氮預冷過程中如果發(fā)現(xiàn)有結冰現(xiàn)象，可能有漏氣點，需要仔細檢查。⑤預冷過程中，一旦發(fā)生異常，首先關閉液氮卸車閥門。如果發(fā)生管道泄漏，應先停止充液，關閉儲罐的進出口閥門，關閉相應管段的閥門，然后人員應迅速撤離泄漏點周圍3m之外，以防凍傷，等待指令處理。若能將泄漏管段隔離，在總指揮批準的情況下，方可繼續(xù)其他管道和儲罐的預冷。⑥