液化天然氣場(chǎng)站氣損控制分析

李懷雷 尚飛飛 李 明 周曉莉 強(qiáng) 龍 劉曉杰 鮑習(xí)中

（1.華港燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，河北 任丘 062550；2.中國(guó)石油華北油田公司技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處，河北 任丘 062550）

0 引言

LNG加注技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)起步，部分技術(shù)和設(shè)備如儲(chǔ)存設(shè)備、工藝管路、保冷、低溫閥門、控制系統(tǒng)等基本可以滿足LNG場(chǎng)站發(fā)展的需要，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比仍存在一定差距。LNG場(chǎng)站在充裝過(guò)程中也常會(huì)由于設(shè)備、工藝、計(jì)量等原因產(chǎn)生氣損，這不僅影響了LNG場(chǎng)站的正常運(yùn)行，產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)造成LNG場(chǎng)站的安全隱患。目前，從事CNG加氣站的技術(shù)人員和學(xué)者研究并提出了解決氣損的方案以減少天然氣交易的輸差［1-7］，但對(duì)LNG場(chǎng)站氣損控制的研究相對(duì)較少。因此，必須提高對(duì)LNG場(chǎng)站氣損的重視程度，從專業(yè)技術(shù)的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)LNG場(chǎng)站氣損的有效控制。

1 氣損原因分析

從LNG場(chǎng)站運(yùn)營(yíng)的角度看，LNG產(chǎn)生的氣損與經(jīng)濟(jì)效益緊密相連，為保證場(chǎng)站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)、平穩(wěn)發(fā)展，合理控制氣損，節(jié)約成本是關(guān)鍵要素。為此必須合理分析氣損產(chǎn)生的原因，并針對(duì)原因提出針對(duì)性的解決措施。結(jié)合LNG場(chǎng)站的LNG加注計(jì)量、設(shè)備構(gòu)成及工藝流程等方面作出如下分析。

1.1 LNG場(chǎng)站計(jì)量器具的原因

LNG場(chǎng)站的計(jì)量器［8-13］一般選用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)［14-17］，它是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理制成的直接質(zhì)量流量?jī)x表。雖然其價(jià)格昂貴，但是準(zhǔn)確性高，無(wú)需進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，目前在LNG計(jì)量中應(yīng)用較廣。然而科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對(duì)氣液兩相要求高，由于LNG屬于深冷低溫介質(zhì)，對(duì)環(huán)境溫度極其敏感，易蒸發(fā)和氣化，LNG液體進(jìn)入LNG加注機(jī)中難免會(huì)有一些氣體，當(dāng)液體中含氣量超過(guò)某一限制時(shí)會(huì)顯著影響測(cè)量值。若不能持續(xù)加注LNG，便會(huì)產(chǎn)生較大誤差，甚至出現(xiàn)不能準(zhǔn)確計(jì)量的狀況；同時(shí)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對(duì)外界振動(dòng)的干擾較為敏感，為避免管道振動(dòng)的影響，流量計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)及安裝施工時(shí)的要求通常會(huì)比較高；另外外界的電磁干擾也會(huì)影響流量計(jì)的計(jì)量精度。

1.2 LNG場(chǎng)站設(shè)備的原因

1）若LNG儲(chǔ)罐、工藝管線等保冷效果不好，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐及管線內(nèi)的LNG氣化率升高，儲(chǔ)罐壓力升高到一定程度只能通過(guò)管線放空，產(chǎn)生氣損，且給整套裝置帶來(lái)不安全的隱患；工藝管線氣體增多，會(huì)導(dǎo)致加注機(jī)內(nèi)流量計(jì)計(jì)量誤差增大。

2）LNG場(chǎng)站的排污閥、放空閥、安全閥等因產(chǎn)品質(zhì)量、保養(yǎng)工作不及時(shí)、長(zhǎng)期操作且處于低溫環(huán)境等原因閥門密封不嚴(yán)也會(huì)產(chǎn)生氣損。

3）LNG場(chǎng)站儀表如壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)、壓力變送器、溫度變送器等長(zhǎng)期運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生誤差，連鎖相關(guān)閥門誤操作放出氣體；同時(shí)，儀表失準(zhǔn)往往會(huì)誤導(dǎo)場(chǎng)站員工的判斷分析，對(duì)后續(xù)的操作也會(huì)產(chǎn)生影響。

1.3 LNG場(chǎng)站工藝流程的原因

1）LNG場(chǎng)站處于超壓或檢修狀態(tài)時(shí)，會(huì)將某一部分管道或設(shè)備中的氣體通過(guò)放空閥和排污閥排出，該氣體若無(wú)回收工藝，則只能放至大氣或通過(guò)排污系統(tǒng)處理，產(chǎn)生LNG場(chǎng)站的氣損。

2）在槽車向LNG場(chǎng)站低溫儲(chǔ)罐卸液的過(guò)程中，在不完全卸車或卸車時(shí)因儲(chǔ)罐壓力高而被迫放散時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致氣損。

3）生產(chǎn)過(guò)程中可能存在的“跑、冒、滴、漏”情況。

2 解決措施

2.1 加強(qiáng)計(jì)量裝置控制與管理

1）質(zhì)量流量計(jì)通常安裝在加注機(jī)內(nèi)，處于常溫環(huán)境中，若不是持續(xù)加注LNG，管線會(huì)逐漸復(fù)溫，管線里的LNG很容易氣化，另外裝車時(shí)低溫的LNG遇到復(fù)溫后的管線也很容易氣化形成氣液兩相流，此時(shí)若通過(guò)流量計(jì)計(jì)量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此，操作員工每次給氣瓶加注前都應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐至LNG加注機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)預(yù)冷，另外在工藝管線施工過(guò)程中要做好管道的保冷工作，減少管線內(nèi)LNG的氣化量，降低介質(zhì)氣液兩相流對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度的影響。

2）與流量計(jì)傳感器相連的工藝管道應(yīng)對(duì)中，兩側(cè)法蘭應(yīng)平行，傳感器要與管道處于同一軸線上，并且對(duì)工藝管線進(jìn)行應(yīng)力分析，在合理的位置增加支撐，盡量減少工藝管線的振動(dòng)，使傳感器不受應(yīng)力干擾，降低管線振動(dòng)對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度的影響。

3）質(zhì)量流量計(jì)的安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大的變壓器或電機(jī)場(chǎng)所，因?yàn)榱髁坑?jì)的傳感器與變送器之間的連接電纜如被較強(qiáng)的電磁場(chǎng)覆蓋或靠近就會(huì)造成干擾，使變送器誤讀傳感器送來(lái)的信號(hào)而產(chǎn)生誤差。為避免可能的電子干擾，不要將輸出接線安裝到傳感器電纜或電源接線所使用的導(dǎo)管或電纜槽中，傳感器電纜和輸出電纜也必須分開，以降低電磁干擾對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度的影響。

4）作好流量計(jì)的日常維護(hù)保養(yǎng)和定期校驗(yàn)工作。日常巡檢時(shí)要檢查流量計(jì)及工藝管道接口處有無(wú)滲漏，并及時(shí)清理流量計(jì)內(nèi)的污垢；定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)校以保證流量計(jì)的精確計(jì)量；另外為保證流量計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行還要定期對(duì)流量計(jì)的電儀接線和元件盒的密封情況進(jìn)行檢查。

2.2 抓好設(shè)備的定期檢查

1）LNG儲(chǔ)罐。定期對(duì)儲(chǔ)罐的整體外觀進(jìn)行檢查；日常巡檢時(shí)觀察儲(chǔ)罐是否存在結(jié)霜、“冒汗”情況；儲(chǔ)罐基礎(chǔ)是否存在沉降、傾斜、開裂等情況；罐體是否存在腐蝕現(xiàn)象，必要時(shí)可對(duì)焊縫進(jìn)行檢查；定期對(duì)真空絕熱儲(chǔ)罐夾層的真空度進(jìn)行測(cè)定并及時(shí)采取措施以保證儲(chǔ)罐的保冷效果；定期巡檢并記錄儲(chǔ)罐壓力、液位、溫度等參數(shù)，通過(guò)基本參數(shù)的對(duì)比來(lái)測(cè)算儲(chǔ)罐中LNG的閃蒸量，若出現(xiàn)LNG蒸發(fā)量突然增加或減小的情況，應(yīng)立即查找原因，并制定針對(duì)性的解決措施。

2）LNG氣化器。檢查L(zhǎng)NG氣化器的整體外觀狀況，日常巡檢時(shí)觀察設(shè)備氣化結(jié)霜是否均勻、翅片有無(wú)變形、焊口是否有開裂、介質(zhì)有無(wú)滲漏現(xiàn)象等，必要時(shí)可對(duì)焊口進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)；定期檢查設(shè)備基礎(chǔ)是否存在沉降、傾斜、開裂等情況；多組并聯(lián)的氣化器要嚴(yán)格按照維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行切換，避免個(gè)別氣化器長(zhǎng)期過(guò)度使用造成翅片間結(jié)霜過(guò)多“漲壞”氣化器，翅片上的霜要及時(shí)進(jìn)行清理。

3）LNG工藝管線。檢查槽車卸液管線、潛液泵進(jìn)出口管線、儲(chǔ)罐及氣化器相連管線及設(shè)備到LNG加注機(jī)往返管線的保冷情況是否完好，若出現(xiàn)某段結(jié)霜等問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或更換；日常巡檢時(shí)檢查整套工藝中的焊口、閥門、法蘭等位置是否存在滲漏或結(jié)霜現(xiàn)象；管線保冷施工時(shí)必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求做好保冷工作，涉及需拆除保冷的作業(yè)在工作完成后一定要及時(shí)對(duì)管線保冷進(jìn)行修復(fù)；定期檢查不銹鋼裸管的滲碳情況。

4）安全附件。定期對(duì)整套裝置的設(shè)備及工藝管線上的安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液位計(jì)、壓力變送器、溫度變送器及連鎖裝置等進(jìn)行校驗(yàn)，以保證其正常使用。

2.3 作好生產(chǎn)過(guò)程中的工藝控制

1）定時(shí)巡檢，及時(shí)處理生產(chǎn)過(guò)程中的“跑、冒、滴、漏”情況。根據(jù)對(duì)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的分析，找到影響系統(tǒng)內(nèi)外泄漏的關(guān)鍵因素，包括管線或設(shè)備上的閥門外漏及不當(dāng)操作造成的天然氣損耗。因此，場(chǎng)站操作工必須定時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，并作好相關(guān)記錄，若在巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問題，一定要采取針對(duì)性的措施及時(shí)處理。

2）生產(chǎn)工藝設(shè)備缺陷的處理，通過(guò)對(duì)工藝系統(tǒng)中卸車系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、回收系統(tǒng)及潛液泵裝車系統(tǒng)存在的缺陷進(jìn)行完善處理，減小天然氣輸差，并解決設(shè)備長(zhǎng)期存在的漏氣隱患，確保設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3）加強(qiáng)LNG場(chǎng)站工藝閥門的日常維護(hù)和保養(yǎng)，避免因閥門損壞造成天然氣損耗。

4）盡量減少BOG（蒸發(fā)氣）的產(chǎn)生，主要措施包括：① 低溫泵的流量、LNG貯槽的儲(chǔ)存容量與日加注量應(yīng)合理匹配；② 盡可能縮短低溫液體儲(chǔ)運(yùn)管線的長(zhǎng)度，采用可靠而經(jīng)濟(jì)的保冷方式，減少低溫液體的蒸發(fā)損失；③ 盡量集中加注，盡可能減少低溫液體泵的啟動(dòng)頻次，減少需使用預(yù)冷泵的次數(shù)；④縮短卸液間隔時(shí)間，用新液給儲(chǔ)罐降溫降壓，減少氣損。

5）控制LNG的氣壓。在LNG場(chǎng)站實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，氣壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使氣損增加，因此要通過(guò)工藝操作解決調(diào)壓過(guò)程中的氣化問題。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于計(jì)量工作、設(shè)備工藝、技術(shù)運(yùn)用等原因，加之LNG場(chǎng)站特殊的工作種類和技術(shù)類型， LNG場(chǎng)站經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生氣損，因此應(yīng)該在對(duì)計(jì)量器具合理選型安裝并定期校驗(yàn)，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、工藝優(yōu)化和新技術(shù)推廣運(yùn)用的基礎(chǔ)上，減少LNG場(chǎng)站的氣損，為L(zhǎng)NG場(chǎng)站的進(jìn)一步建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供節(jié)能、減損、確保安全的技術(shù)基礎(chǔ)和運(yùn)行環(huán)境。