福建LNG項(xiàng)目新增儲(chǔ)罐調(diào)試組織管理及實(shí)施技術(shù)

陳功劍1，3，魯 亮2，張遠(yuǎn)杰3，段秋曉3，趙順喜3

（1.中海石油氣電集團(tuán)天津浮式LNG接收終端籌備組，天津 300452；2.中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心，北京 100027；3.中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建莆田 351100）

國內(nèi)LNG事業(yè)發(fā)展迅速，已建成LNG接收站的有廣東大鵬LNG、福建LNG、上海LNG等項(xiàng)目[1-3]。為滿足福建省能源發(fā)展的需求，福建LNG項(xiàng)目新增3#、4#儲(chǔ)罐，并于2010年5月8日預(yù)冷調(diào)試工作圓滿完成，目前新增儲(chǔ)罐已具備接卸LNG的條件，即將轉(zhuǎn)入試運(yùn)行。新增儲(chǔ)罐投用后，福建LNG接收站的存儲(chǔ)能力將增加到64萬m3。儲(chǔ)罐是LNG接收站的核心單元，占整個(gè)接收站的投資比例較高[4-5]，為了減少儲(chǔ)罐調(diào)試過程中對(duì)正常生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的影響，在儲(chǔ)罐BOG置換、預(yù)冷過程中，從調(diào)試的組織管理、預(yù)冷技術(shù)、應(yīng)急預(yù)案、安全措施實(shí)施等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，保證了接收站正常生產(chǎn)和儲(chǔ)罐調(diào)試過程中的零事故。

1 儲(chǔ)罐調(diào)試的組織管理

1.1 儲(chǔ)罐調(diào)試組織結(jié)構(gòu)

合理的儲(chǔ)罐調(diào)試人員組成和分工是調(diào)試成功的關(guān)鍵。福建LNG儲(chǔ)罐調(diào)試組織結(jié)構(gòu)見圖1，為保證調(diào)試過程統(tǒng)一指揮、分工合作、安全作業(yè)，福建天然氣有限責(zé)任公司領(lǐng)導(dǎo)總負(fù)責(zé)，運(yùn)行部副經(jīng)理分別擔(dān)任總指揮和副總指揮，各單位各專業(yè)工程師提供技術(shù)支持，調(diào)試負(fù)責(zé)人制訂調(diào)試計(jì)劃，協(xié)調(diào)和跟蹤各專業(yè)調(diào)試作業(yè)的進(jìn)度。

圖1 儲(chǔ)罐調(diào)試組織結(jié)構(gòu)

1.2 儲(chǔ)罐調(diào)試策略和方法

儲(chǔ)罐調(diào)試是福建LNG重點(diǎn)項(xiàng)目工程，調(diào)試過程除考慮調(diào)試工作自身安全外，還要考慮調(diào)試工作對(duì)整個(gè)接收站運(yùn)行系統(tǒng) （包括接收站工藝系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、公用工程系統(tǒng)等）的影響，即從整體角度考慮調(diào)試工作，保證調(diào)試工作安全，并使儲(chǔ)罐調(diào)試對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響最小化。

整個(gè)儲(chǔ)罐調(diào)試工作受控于調(diào)試計(jì)劃，所有調(diào)試活動(dòng)必須遵循福建LNG接收站運(yùn)行工作制度，各個(gè)調(diào)試工作必須嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行。

1.3 系統(tǒng)分解

根據(jù)系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)[6]，在查找危險(xiǎn)性時(shí)應(yīng)將系統(tǒng)進(jìn)行分解，按照系統(tǒng)、子系統(tǒng)、系統(tǒng)元一步一步進(jìn)行，這樣可以避免過早地陷入細(xì)節(jié)問題而忽視重點(diǎn)問題的危險(xiǎn)。調(diào)試開始前的準(zhǔn)備工作是調(diào)試的關(guān)鍵，保障新增儲(chǔ)罐具備調(diào)試條件后方可進(jìn)行調(diào)試。將系統(tǒng)分解后，再細(xì)分，有效保障不遺漏檢查項(xiàng)目。具體分解如下：

（1）消防系統(tǒng)，包括消防水栓炮、雨淋系統(tǒng)、火焰探頭、干粉滅火器、高倍泡沫等。

（2）公用工程系統(tǒng)，包括氮?dú)?、儀表空氣、工廠風(fēng)等。

（3）新增儲(chǔ)罐機(jī)械完工、儀表、電氣等。

（4）生產(chǎn)系統(tǒng)狀況及新儲(chǔ)罐PID流程。

（5）安全措施及應(yīng)急預(yù)案。

（6） 人員。

表1為按照系統(tǒng)分解方法分析歸納出的新增儲(chǔ)罐調(diào)試前檢查項(xiàng)目。

表1 儲(chǔ)罐調(diào)試前檢查項(xiàng)

2 儲(chǔ)罐BOG置換和預(yù)冷

2.1 儲(chǔ)罐BOG置換和預(yù)冷過程

在LNG接收站，LNG儲(chǔ)罐預(yù)冷有兩種方式。一種是接收站接收第一船LNG時(shí)，對(duì)接收站儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻，使LNG儲(chǔ)罐達(dá)到使用條件后進(jìn)行其他調(diào)試。第二種是接收站已經(jīng)投產(chǎn)，后續(xù)建成的LNG儲(chǔ)罐冷卻時(shí)可采用接收站其他儲(chǔ)罐的LNG，而且不影響接收站的正常外輸和卸船工作。利用已經(jīng)投入使用的1#和2#儲(chǔ)罐的LNG對(duì)3#和4#儲(chǔ)罐進(jìn)行預(yù)冷調(diào)試。3#和4#儲(chǔ)罐預(yù)冷調(diào)試的關(guān)鍵步驟分別為儲(chǔ)罐的BOG置換和儲(chǔ)罐預(yù)冷。本文以3#儲(chǔ)罐為例進(jìn)行說明。

3#儲(chǔ)罐BOG置換過程中的BOG來自接收站1#和2#儲(chǔ)罐的BOG匯管，此時(shí)需要用臨時(shí)金屬軟管將1#和2#儲(chǔ)罐BOG匯管與新增3#儲(chǔ)罐D(zhuǎn)N950 mm卸料管道連接，連接方式見圖2中 （虛線方框，標(biāo)號(hào)為1）。BOG置換過程中，通過閥V-1控制BOG流量，通過儲(chǔ)罐穹頂部和氮?dú)夤艿郎系拈y門以及儲(chǔ)罐環(huán)形空間閥門控制置換速度，即圖2中的 V-020150、 V-020136、 V-020129、 V-020130四個(gè)閥門。在BOG置換過程中，若儲(chǔ)罐壓力仍遠(yuǎn)低于25 kPa，使得氮?dú)庵脫Q無法在一個(gè)較高的壓力及流量下進(jìn)行，甚至壓力還在逐步下降，則打開3#儲(chǔ)罐底BOG匯管上DN600 mm的截?cái)嚅y至一定開度，增大BOG流量。當(dāng)所有放空口檢測(cè)到甲烷含量達(dá)70%時(shí)，氮?dú)庵脫Q完畢，關(guān)閉BOG置換閥門，拆除連接管道并回裝永久盲法蘭。

BOG置換完成后，進(jìn)行儲(chǔ)罐預(yù)冷。儲(chǔ)罐預(yù)冷方案有兩種，一種是利用1#或2#儲(chǔ)罐的LNG排盡管道的LNG預(yù)冷儲(chǔ)罐，一種是利用儲(chǔ)罐試車管道的LNG預(yù)冷儲(chǔ)罐。

方案一中管道的連接方式見圖2中虛線框 （標(biāo)號(hào)為2），采用臨時(shí)金屬軟管將2#罐D(zhuǎn)N50 mm的排盡管道和3#罐地面處的DN950 mm卸料管道連接。進(jìn)行儲(chǔ)罐預(yù)冷時(shí)，先完成DN950 mm卸料管道的預(yù)冷，DN950mm卸料管道預(yù)冷過程的溫度監(jiān)控點(diǎn)分別為 02TI0333A/B、 02TI0334A/B、 02TI0335A/B、02TI0336A/B、02TI0337A/B、02TI0338A/B及豎管段溫度監(jiān)控點(diǎn)02TIT3021、02TIT3022、02TIT3023，見圖2。通過控制閥V-2調(diào)節(jié)預(yù)冷速率，保證溫度監(jiān)控點(diǎn)上下溫差在50℃以下，預(yù)冷速率不超過15℃/h。儲(chǔ)罐預(yù)冷過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)冷速率在-3～-5℃/h。

方案二是在DN950 mm管道預(yù)冷過程中出現(xiàn)法蘭連接處泄漏并影響整個(gè)預(yù)冷過程安全的情況下采取的臨時(shí)措施。管道連接方式見圖2虛線框 （標(biāo)號(hào)為3），采用臨時(shí)金屬軟管將DN76 mm試車管道和3#罐頂部DN950 mm的卸料管道的噴淋管相連。預(yù)冷過程中，通過02HV3001嚴(yán)格控制預(yù)冷速率在-3～-5℃/h。

2.2 置換和預(yù)冷過程應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）低溫管道在冷卻過程中會(huì)發(fā)生收縮，從冷卻開始到結(jié)束應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視管道的位移情況，尤其是要注意那些非正常的移動(dòng)及影響管道正常收縮的障礙。

（2）當(dāng)管道或管段的位移數(shù)據(jù)等不正常時(shí)，須及時(shí)停止該部分管道或管段的預(yù)冷，直到問題解決，才能繼續(xù)預(yù)冷。

（3）管道的預(yù)冷中，法蘭連接處極易發(fā)生泄漏，在儲(chǔ)罐預(yù)冷過程中應(yīng)定時(shí)檢查相關(guān)閥門和法蘭處有無泄漏，一旦泄漏要及時(shí)處理。

（4）BOG置換和儲(chǔ)罐預(yù)冷過程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)控儲(chǔ)罐壓力、LNG流量、儲(chǔ)罐內(nèi)壁溫度和儲(chǔ)罐底部溫度。

2.3 冷卻過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法

（1）在3#儲(chǔ)罐BOG置換完成后，進(jìn)行DN950 mm管道預(yù)冷過程中，3#罐D(zhuǎn)N950 mm管道和1#、2#罐預(yù)留頭碰口法蘭處出現(xiàn)泄漏。對(duì)連接處進(jìn)行緊固后問題仍未完滿解決，采取了第二套方案，即先預(yù)冷儲(chǔ)罐后，再預(yù)冷DN950 mm的管道，碰口處法蘭連接部位的泄漏問題得到解決。

（2）4#罐預(yù)冷過程中，DN950 mm管道位移過大，導(dǎo)致管廊上法蘭連接處泄漏。通過加固固定支撐，切割鋼結(jié)構(gòu)使管道有足夠位移空間，泄漏問題得到解決。

（3）由于預(yù)冷控制閥的開度控制不當(dāng)，導(dǎo)致噴嘴處壓力較低，噴嘴的液體掉入罐底中心位置，使得中心位置溫度比其他點(diǎn)的溫度都低得多，臨近溫度相差高達(dá)51℃，使得中心最大溫降達(dá)22.6℃/h。在保證儲(chǔ)罐預(yù)冷速度的前提下，預(yù)冷控制閥盡量保持大開度，以使罐底的溫度盡可能均勻下降。

3 儲(chǔ)罐調(diào)試過程安全管理措施

3.1 專項(xiàng)安全評(píng)價(jià)

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和儲(chǔ)罐調(diào)試作業(yè)過程的特點(diǎn)，組織技術(shù)人員編寫了 《新增儲(chǔ)罐調(diào)試前安全檢查表》，要求公司安全評(píng)價(jià)部按照事故原因、設(shè)備、操作、安全消防設(shè)施、周圍環(huán)境等方面進(jìn)行危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)分析；要求公司針對(duì)不同部門、單位、作業(yè)隊(duì)伍、周圍環(huán)境及應(yīng)急管理等進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)，完善儲(chǔ)罐調(diào)試過程的安全措施。

3.2 調(diào)試安全保障措施實(shí)施要點(diǎn)

突出現(xiàn)場(chǎng)的封閉式管理，儲(chǔ)罐調(diào)試過程中嚴(yán)禁未取得培訓(xùn)合格證及與作業(yè)無關(guān)人員進(jìn)入儲(chǔ)罐調(diào)試作業(yè)區(qū)。認(rèn)真做好接收站周邊群眾的告知工作。細(xì)化泄漏防護(hù)措施，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做好泄漏防護(hù)、氣體含量分析、報(bào)警設(shè)置、安全連鎖等工作。

3.3 嚴(yán)格施工區(qū)域管理制度

按照中海福建天然氣有限責(zé)任公司的施工單位管理辦法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐調(diào)試施工隊(duì)伍、人員、實(shí)施設(shè)備、安全設(shè)備等的檢查，確保施工隊(duì)伍具備高標(biāo)準(zhǔn)的素質(zhì)和高標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)設(shè)備。

3.4 制訂應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)安全措施

中海福建天然氣有限責(zé)任公司組織專門力量編寫了HSE管理體系，其中包括 《施工項(xiàng)目的HSE管理規(guī)定》、 《運(yùn)行與維護(hù)》、 《變更管理》、 《環(huán)境保護(hù)》、 《事故管理》、 《應(yīng)急預(yù)案》等詳細(xì)規(guī)則及操作管理制度。規(guī)范了現(xiàn)場(chǎng)操作，提高了調(diào)試作業(yè)質(zhì)量，確保調(diào)試安全快速開展。

3.5 認(rèn)真開展儲(chǔ)罐調(diào)試開工前的驗(yàn)收檢查

按照調(diào)試作業(yè)前確定的管理框架體系，人員分工安排，開展開工前的驗(yàn)收檢查工作，對(duì)接收站現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、動(dòng)力設(shè)備、管道、消防設(shè)備、報(bào)警設(shè)備及其他安全措施進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收，確保調(diào)試過程安全措施的逐步落實(shí)。

3.6 加強(qiáng)儲(chǔ)罐調(diào)試過程重點(diǎn)工序的現(xiàn)場(chǎng)檢查和監(jiān)控

BOG置換過程應(yīng)有專人在儲(chǔ)罐排放口進(jìn)行氣體含量測(cè)量并控制排放口的排放速度；中控人員應(yīng)建立儲(chǔ)罐壓力、溫度等檢測(cè)參數(shù)的趨勢(shì)曲線，控制儲(chǔ)罐壓力、溫度在合理范圍內(nèi)波動(dòng)，并按照規(guī)程向上級(jí)匯報(bào)情況。現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢，無工作證人員禁止進(jìn)入調(diào)試作業(yè)區(qū)。

儲(chǔ)罐預(yù)冷過程中，中控室應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控儲(chǔ)罐和管道溫度、壓力變化，協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)人員調(diào)整控制點(diǎn)閥門的開度。按照規(guī)程向上級(jí)匯報(bào)預(yù)冷過程情況。

儲(chǔ)罐充填LNG過程應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控LNG進(jìn)液速度、儲(chǔ)罐液位變化、儲(chǔ)罐壓力變化、儲(chǔ)罐環(huán)形空間溫度、儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度變化。按照規(guī)程向上級(jí)匯報(bào)填充過程情況。

4 結(jié)束語

儲(chǔ)罐預(yù)冷是LNG儲(chǔ)罐調(diào)試工作非常重要的一環(huán)，作業(yè)過程中風(fēng)險(xiǎn)較高。儲(chǔ)罐預(yù)冷過程中可能會(huì)有天然氣或LNG泄漏，處理不當(dāng)極有可能發(fā)生安全事故；同時(shí)，冷卻過程中儲(chǔ)罐內(nèi)罐會(huì)發(fā)生收縮，如果預(yù)冷過程控制不好，極有可能破壞儲(chǔ)罐，損失巨大。因此，儲(chǔ)罐調(diào)試過程中應(yīng)特別注意：

（1）編寫、審核調(diào)試規(guī)程，制訂具有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案，調(diào)試及工作人員應(yīng)熟練了解LNG、NG、N2的性質(zhì)，熟練掌握P&ID圖管路和儀表流程圖，管道、設(shè)備、閥門等設(shè)置情況與圖紙的位置應(yīng)充分對(duì)照，做到宏觀上科學(xué)把握。

（2）大管徑的管道預(yù)冷最好開始時(shí)用BOG進(jìn)行冷卻，使大管徑管道預(yù)冷均勻，并使溫度降低到最低溫度點(diǎn)，從而減小管道的位移，防止泄漏情況的出現(xiàn)。

（3）儲(chǔ)罐冷卻過程中應(yīng)仔細(xì)監(jiān)控儲(chǔ)罐壓力、儲(chǔ)罐LNG流量、儲(chǔ)罐罐壁和罐底的溫度參數(shù)，嚴(yán)格將預(yù)冷速度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

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