大型L N G低溫儲(chǔ)罐干燥過程技術(shù)探討

鄭義哲

（康泰斯（上海）化學(xué)工程有限公司，上海 200000）

大型L N G低溫儲(chǔ)罐干燥過程技術(shù)探討

鄭義哲

（康泰斯（上海）化學(xué)工程有限公司，上海 200000）

LNG儲(chǔ)罐在投用之前需要經(jīng)過干燥和預(yù)冷過程，如果干燥不合格，在預(yù)冷過程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，甚至破壞保溫材料，影響儲(chǔ)罐的保冷效果。結(jié)合華油廣安2萬m3單包容LNG儲(chǔ)罐的實(shí)例，介紹LNG儲(chǔ)罐的干燥流程，以及在干燥過程中遇到的問題及解決方案。

液化天然氣；大型LNG；低溫儲(chǔ)罐；干燥

近年來隨著國內(nèi)大氣污染的加重，國家更重視綠色清潔能源的使用。天然氣在常壓，-160℃的低溫下液化，體積縮小為原來的1/625，且天然氣的燃燒只產(chǎn)生水和二氧化碳，不產(chǎn)生其他污染物，因此，其作為一種清潔能源，越來越受到青睞。天然氣在世界一次能源的占比超過24%，而我國目前僅有6%，因此，天然氣在我國今后一定會(huì)得到飛速的發(fā)展。

LNG低溫儲(chǔ)罐作為沿海LNG接收站、內(nèi)陸中轉(zhuǎn)站、液化天然氣工廠等的存儲(chǔ)設(shè)施也得到越來越多的重視。LNG儲(chǔ)罐根據(jù)形式不同分為單包容、雙包容和全包容儲(chǔ)罐，而每種儲(chǔ)罐在投用之前都必須經(jīng)過儲(chǔ)罐干燥和預(yù)冷過程[1-2]。本文以華油廣安2萬m3單包容LNG儲(chǔ)罐為例，介紹LNG儲(chǔ)罐干燥過程所遇到的問題和解決辦法。

1 LNG大型低溫儲(chǔ)罐干燥介紹

LNG大型低溫儲(chǔ)罐干燥的目的是為了在預(yù)冷之前降低罐內(nèi)水含量，即降低罐內(nèi)系統(tǒng)的露點(diǎn)，防止預(yù)冷過程以及之后使用時(shí)氣態(tài)水凝結(jié)為固態(tài)水，破壞罐內(nèi)的保冷材料，減弱儲(chǔ)罐的保冷效果，甚至?xí)斐杀＠涫В沟蜏豅NG接觸外罐壁，造成外壁掛霜甚至損壞外壁，造成LNG儲(chǔ)罐的損壞。

LNG儲(chǔ)罐內(nèi)分三個(gè)區(qū)域，具體見圖1，A：內(nèi)罐與穹頂；B：環(huán)形保冷夾層；C：罐底保溫區(qū)域。該三部分都需要先用氮?dú)庵脫Q至氧氣含量不超過8%，然后干燥。其中A，B區(qū)域要求露點(diǎn)-20℃及以下，C區(qū)域要求露點(diǎn)0℃及以下[3]。

圖1 LNG儲(chǔ)罐區(qū)域

2 LNG儲(chǔ)罐干燥的具體流程

LNG大型低溫儲(chǔ)罐的置換與干燥流程包括初步檢查和臨時(shí)設(shè)施安裝、罐內(nèi)區(qū)域置換和干燥。

2.1 初步檢查和臨時(shí)設(shè)施安裝

（1）在置換和干燥前，完成LNG儲(chǔ)罐的所有測試和檢查。

（2）安裝好所有的臨時(shí)和永久的儀表和保護(hù)設(shè)施，包括真空閥、安全閥。

（3）LNG儲(chǔ)罐的保冷設(shè)施全部安裝完成。

（4）在封罐之前，要確保罐內(nèi)清潔，沒有其他任何的外來物品。（5）連接氮?dú)夤芫€至氮?dú)饨尤肟?，確保氮?dú)夥趴展芫€暢通。（6）檢查管路系統(tǒng)，保證氮?dú)忭槙沉魅?，且能從罐頂A區(qū)域正常放空。

2.2 內(nèi)罐和穹頂區(qū)域A置換和干燥

（1）從N15管口引入合格干燥氮?dú)?，?dāng)內(nèi)罐壓力到達(dá)400mm水柱壓力時(shí)打開管口N17，將氮?dú)庑狗胖链髿?，見圖2。（2）起始緩慢吹掃，4h后逐漸增大吹掃量至300～600m3/h。（3）監(jiān)測N17出口的O2含量，小于8%則說明A區(qū)域置換合格。

懷孕后準(zhǔn)媽媽要做很多種檢查，這些檢查分為常規(guī)檢查和特殊檢查，各種預(yù)防出生缺陷的高危篩查就屬于特殊檢查。出生缺陷是指嬰兒出生前在母體子宮里發(fā)生的發(fā)育異常以及身體某些部位存在的畸形，例如無腦兒、腦脊膜膨出、呆小癥、兔唇、先天性心臟病、先天愚型等，其中最主要的是預(yù)防先天性疾病和遺傳性疾病，唐氏綜合征就是其中最重要的一種。

（4）監(jiān)測N17出口的露點(diǎn)，低于-20℃則說明A區(qū)域干燥合格。

圖2 LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐區(qū)域干燥

2.3 環(huán)形區(qū)域A置換和干燥

（1）繼續(xù)從N15管口引入合格干燥氮?dú)?，打開N16管口，從夾層放散至大氣，見圖3。

（2）控制吹掃量至約200m3/h。

（3）監(jiān)測N16出口的O2含量，小于8%則說明B區(qū)域置換合格。

（4）監(jiān)測N16出口的露點(diǎn)，低于-20℃則說明B區(qū)域干燥合格。

圖3 LNG儲(chǔ)罐夾層區(qū)域干燥

2.4 罐底區(qū)域C置換和干燥

（1）繼續(xù)從N15管口引入合格干燥氮?dú)?，打開N16管口，繼續(xù)吹掃和干燥環(huán)形空間；同時(shí)從N4管口吹掃罐底區(qū)域，打開N23A&B管口，泄放至大氣，見圖4。

（2）控制吹掃量至約200m3/h。

（3）監(jiān)測N23出口的O2含量，小于8%則說明C區(qū)域置換合格。

（4）監(jiān)測N23出口的露點(diǎn)，低于-10℃則說明C區(qū)域干燥合格。

圖4 LNG儲(chǔ)罐罐底區(qū)域干燥

3 實(shí)際干燥過程的問題及處理

廣安LNG儲(chǔ)罐的內(nèi)罐和穹頂區(qū)域A以及環(huán)形空間B的置換和干燥過程都較為順利，按照流程要求順利地將O2含量置換至8%以下，露點(diǎn)降至-20℃以下。

3.1 干燥過程中遇到的問題

罐底區(qū)域C的干燥卻一直未達(dá)標(biāo)，從2012年6月25日至2012年8月13日，罐底區(qū)域的放散口N23A/B的放散氣體露點(diǎn)一直在0℃以上。N2吹掃量從2012.6.25至2012.7.26一直維持在40m3/h，之后從2012.7.27至2017.8.13加大吹掃量至100m3/h。然而露點(diǎn)一直達(dá)標(biāo)。具體的露點(diǎn)數(shù)據(jù)見表1。

3.2 問題分析

對(duì)于罐底保溫區(qū)域水分過多，無法盡快干燥完成，進(jìn)行原因分析如下：

表1 2012.6.25—8.13 干燥情況

通過原因分析，施工過程中空氣中水分的殘留是最大的問題，因此，需要采取措施排除罐底水分，防止在LNG儲(chǔ)罐投用后導(dǎo)致低溫LNG水分凝結(jié)，損壞保溫材料，從而導(dǎo)致漏冷。

3.3 干燥措施

3.3.1 增加吹掃N2溫度

加熱吹掃氮?dú)庵?0℃，提高罐底溫度，加快罐底區(qū)域水分的揮發(fā)，從而加速罐底區(qū)域的干燥，N2吹掃氣量維持在100m3/h，干燥結(jié)果圖5。從干燥結(jié)果來看，露點(diǎn)不降反升，說明提高加熱溫度能夠加快罐底水分的帶出，為最終罐底的干燥合格加快進(jìn)程。

3.3.2 增大N2吹掃氣量

在維持LNG儲(chǔ)罐壓力不超過150mbar的情況下，維持N2溫度在70℃，增大N2吹掃氣量，加速罐底水分的帶出。具體干燥情況如圖6。

圖5 升溫之后干燥情況

圖6 增大吹掃量之后干燥情況

從圖6可以看出，在采用高溫N2和加大吹掃氣量后，干燥效果明顯改善。從2012.9.6開始，罐底露點(diǎn)已到0℃以下，滿足干燥要求。

4 結(jié)論

LNG大型低溫儲(chǔ)罐的干燥是儲(chǔ)罐投用前的關(guān)鍵一步，儲(chǔ)罐內(nèi)罐、罐頂、環(huán)形區(qū)域和罐底區(qū)域的干燥情況將直接影響LNG儲(chǔ)罐的使用結(jié)果。這其中由于罐底保溫區(qū)域是泡沫底磚，空隙流通量小，因此其干燥最為困難。且罐底泡沫底磚是LNG低溫內(nèi)罐與外罐和罐底水泥基礎(chǔ)之間的唯一隔熱設(shè)施。如果罐底區(qū)域干燥不合格，極容易造成漏冷從而損壞LNG罐底基礎(chǔ)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)LNG儲(chǔ)罐造成危害。

因此，在按照干燥程序的要求嚴(yán)格進(jìn)行的情況下，如遇特殊狀況難以干燥，需要提高N2吹掃溫度或增大N2吹掃量，從而達(dá)到快速徹底干燥的效果。

[1] 袁中立，嚴(yán)倫江.LNG低溫儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)及建造技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2007，33（5）：19-23.

[2] 駱曉玲，齊長勇，程換新.大型液化天然氣儲(chǔ)罐的發(fā)展研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，（9）：255-257.

[3] 顧安忠.液化天然氣技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

D i s c u s s i o n o n D r y i n g P r o c e s s o f L a r g e L N G C r y o g e n i c T a n k

Zheng Yi-zhe

LNG tanks need to be dry and pre cooled before they are put into use.If the drying is not qualif i ed，freezing phenomenon will occur in the pre cooling process，and even destroy the insulation material，which will affect the cooling effect of the tank.In this paper，the drying process of LNG tank and the problems encountered in the drying process and solutions are introduced based on the example of the 20 thousand cubic meter LNG tank of Hua Bei Guang’an.

liquef i ed natural gas；large LNG；cryogenic storage tank；drying

TE972

B

1003-6490（2017）08-0191-02

2017-05-29

鄭義哲（1983—），男，山東德州人，工程師，主要從事液化天然氣領(lǐng)域工藝技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用與工廠實(shí)際調(diào)試和問題處理工作。