LNG接收站罐區(qū)上罐平臺(tái)方位方案探討

張京周

(中海油石化工程有限公司,山東 濟(jì)南 250101)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的提高，液化天然氣(LNG)接收站的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展期。接收站的LNG存儲(chǔ)主要靠?jī)?chǔ)罐實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)已建設(shè)的大型LNG接收站項(xiàng)目，罐容分16萬(wàn)m3和20萬(wàn)m3，以16萬(wàn)m3為主。LNG具有超低溫特性，罐區(qū)管道采用不銹鋼材質(zhì)，管道布置的合理性，對(duì)整個(gè)罐區(qū)的安全性、造價(jià)、美觀方面都有重要的影響，本文將對(duì)儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)方位幾種方案從管道布置的合理性上進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 LNG接收站罐區(qū)設(shè)備布置

1.1 概況

在目前已建成的LNG接收站中，LNG儲(chǔ)罐的布置分為單排布置和雙排布置，上罐平臺(tái)的方位分為90°布置和45°布置。儲(chǔ)罐成單排布置，上罐平臺(tái)布置在儲(chǔ)罐90°的方位，如下圖1。

圖1 LNG儲(chǔ)罐單排布置圖

儲(chǔ)罐單排布置，上罐平臺(tái)部分布置在儲(chǔ)罐90°方位，部分布置在45°方位。如下圖2。

圖2 LNG儲(chǔ)罐單排布置圖

儲(chǔ)罐雙排布置，上罐平臺(tái)布置在儲(chǔ)罐90°方位。如下圖3。

圖3 LNG儲(chǔ)罐雙排布置圖

1.2 LNG接收站儲(chǔ)罐布置

某接收站原有4座16萬(wàn)m3儲(chǔ)罐，為滿足天然氣市場(chǎng)需求，兼顧應(yīng)急儲(chǔ)備功能，新增2座16萬(wàn)m3儲(chǔ)罐。原4座LNG儲(chǔ)罐為單排布置，新增的兩座LNG儲(chǔ)罐，與碼頭操作平臺(tái)的凈距要大于150m，儲(chǔ)罐的間距大于0.5D(D為儲(chǔ)罐直徑)。設(shè)備布置布置在原有LNG儲(chǔ)罐的西側(cè)，如下圖4。

圖4 LNG儲(chǔ)罐布置圖

2 LNG接收站罐區(qū)管道布置布置

2.1 管道布置原則

(1)符合現(xiàn)行國(guó)際、國(guó)家及行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的要求。

(2)管道布置做到統(tǒng)籌規(guī)劃、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、整齊美觀及滿足施工、操作和維修等方面的要求。

(3)在確定進(jìn)、出裝置設(shè)備的管道方位及敷設(shè)方式時(shí)，做到與整個(gè)接收站的內(nèi)外協(xié)調(diào)。

(4)管道成組、成排布置，支撐合理。

2.2 管道物料參數(shù)

LNG儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)的主要管線為卸料管線(LNG,38'')，BOG管線(天然氣，24''),外輸管線(LNG，12''),排凈管線(LNG，3'')。本文以卸料管線為例進(jìn)行管道方案的布置。卸料管道參數(shù)如下表1。

表1 卸料管道參數(shù)

2.3 管道布置方案

(1)方案1：新增儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)方向同原有儲(chǔ)罐，其整體布置與一期風(fēng)格一致，卸料管道接一期管道預(yù)留接口后，沿管墩敷設(shè)，一路至新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)，一路沿原有儲(chǔ)罐和新增北側(cè)儲(chǔ)罐中間的位置敷設(shè)至南側(cè)新增儲(chǔ)罐(下方)。此方案上罐平臺(tái)方位長(zhǎng)度與一期一致，平臺(tái)設(shè)置各工藝管線的切斷閥，空間充裕，操作方便。如下圖5。

圖5 方案1管道布置

方案1的管道具有良好的柔性，二次應(yīng)力最大值為管道許用應(yīng)力的64.4%，管道整體的柔性較好，管道應(yīng)力模型如下圖6。

圖6 方案1管道應(yīng)力模型

(2)方案2：新增儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)方向同原有儲(chǔ)罐旋轉(zhuǎn)90°，卸料管道接一期管道預(yù)留接口后，沿原有儲(chǔ)罐和新增北側(cè)儲(chǔ)罐中間的位置分別敷設(shè)至新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)和南側(cè)新增儲(chǔ)罐(下方)。南側(cè)新增儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)長(zhǎng)度較短，操作稍有不便。如下圖7。

圖7 方案2管道布置

方案2的管道具有良好的柔性，二次應(yīng)力最大值為管道許用應(yīng)力的77.6%，管道應(yīng)力模型如下圖8。

圖8 方案2管道應(yīng)力模型

圖9 方案3管道布置

方案2的布置，整體布置風(fēng)格與一期成90°布置，管道具有良好的柔性，較方案1節(jié)省管道約40m。

(3)方案3：新增儲(chǔ)罐上罐平臺(tái)方向同原有儲(chǔ)罐旋轉(zhuǎn)45°，卸料管道接一期管道預(yù)留接口后，沿原有儲(chǔ)罐和新增北側(cè)儲(chǔ)罐中間的位置分別敷設(shè)至新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)和南側(cè)新增儲(chǔ)罐(下方)。上罐平臺(tái)閥組設(shè)置的空間充裕，操作方便。如圖9。

上罐平臺(tái)45°彎頭處，管道二次應(yīng)力為許用應(yīng)力的68.7%，管道應(yīng)力模型如下圖10。

圖10 方案3管道應(yīng)力模型

方案3的管道布置，整體布置風(fēng)格與一期成45°布置，風(fēng)格差異較大，管道柔性能滿足要求，較方案1節(jié)省管道約90m。

(4)方案4：新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)上罐平臺(tái)方向同原有儲(chǔ)罐旋轉(zhuǎn)180°，新增南側(cè)儲(chǔ)罐(下方)上罐平臺(tái)方向同原有儲(chǔ)罐。卸料管道接一期管道預(yù)留接口后，沿原有儲(chǔ)罐和新增北側(cè)儲(chǔ)罐中間的位置分別敷設(shè)至新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)和南側(cè)新增儲(chǔ)罐(下方)。新增北側(cè)儲(chǔ)罐(上方)上罐平臺(tái)較短，閥組設(shè)置的空間有限，操作不方便。如下圖11。

方案4的管道具有良好的柔性，主管去往北側(cè)新增儲(chǔ)罐三通加強(qiáng)后，二次應(yīng)力最大值為管道許用應(yīng)力的77.7%，管道應(yīng)力模型如下圖12。

圖11 方案4管道布置

圖12 方案4管道應(yīng)力模型

方案4的管道布置，上罐平臺(tái)對(duì)稱布置，整體布置風(fēng)格差異較大，管道柔性能滿足要求，較方案1節(jié)省管道約60m。

3 結(jié)論

方案1，2，3，4管道布置均能滿足管道應(yīng)力的要求，方案1，3具有較好的操作便利性。具體差異如下表2。

表2 各方案比較

在管道安全性方面，方案1和方案2較方案3和方案4管道具有更好的柔性，在操作性上方案1具有更好的便利性，其外觀與一期的風(fēng)格，其管道長(zhǎng)度較方案2長(zhǎng)40m，造價(jià)較高，考慮本項(xiàng)目為擴(kuò)建項(xiàng)目，與整個(gè)接收站的協(xié)調(diào)一致更為重要，優(yōu)選方案1為最終方案。