大型LNG储罐预冷技术应用

1、大型LNG储罐预冷技术应用摘要：目前，国内接收站建造投产技术水平日渐提高，LNG储罐是接收站中关键 静设备，储罐投用前的冷却是一个十分重要的过程，同时也是风险最大，最难控 制的一个过程，极易发生温度骤降导致内罐材料产生过大的温度应力而损坏和泄 漏等问题。通过广西某接收站建设及投产经验，分析预冷技术关键控制点及温度 变化趋势，以及注意事项，为其他接收站试运投产过程中LNG储罐预冷提供技术 参考，进一步完善优化LNG储罐冷却投用技术。关键词：LNG接收站储罐预冷刖言：该接收站的主要功能是接卸、储存、气化、计量外输，由专用LNG码头、卸 料臂、储罐、工艺管道、低压泵、高压泵、ORV等工艺处理设施组成

2、。其中，储 罐是接收站中关键设备，工程造价大，建设周期长，对设计、施工以及运行调试 等都有较高的技术要求。由于LNG的低温特性，储罐第一次投用前，需进行预冷 处理，主要目的是使常温储罐逐渐达到低温工作状态，防止低温液体突然大量进 入，引起温度骤降而产生应力聚集，发生变形或损坏，甚至泄漏。一、大型LNG储罐结构本文以16万方预应力混凝土全包容式储罐为例，主要结构包括：钢筋混凝土 灌注桩、预应力钢筋混凝土承台和外罐、保冷层、低温钢内罐、半球形铝吊顶和 预应力钢筋混凝土罐顶构成。本站LNG储罐设计温度为-165C，罐壁分为内外两层，内罐直径80m，高度 36.1m，内罐是低温储罐的主要构件，由具有良

3、好的低温韧性(-165C )和抗裂纹 能力的9%Ni钢板焊接而成；外罐采用钢筋混凝土，内径为82m。内外罐之间形 成环形空间，间隙为1m，填充膨胀珍珠岩作为保冷材料。储罐绝热保温结构由 罐顶保温、罐壁保温和罐底保温三部分构成，最大日挥发率控制在0.05%以内。二、预冷方案和数据分析预冷前条件检查在储罐引入LNG之前彻底检查，确保储罐和附属管线已做好预冷准备，按照 工艺流程图进行阀门组对，做好各系统的导通和隔离。LNG储罐经过干燥吹扫和氮气置换合格之后，便是预冷环节。LNG储罐的预 冷与码头卸料管线冷却联系在一起。预冷过程本文讨论在首船调试气靠泊后，对卸料管线和储罐的预冷过程。利用船方提供的蒸发

4、气(BOG)通过卸料臂引至码头卸料总管，对卸料管线 进行氮气置换和预冷，产生的BOG排至储罐，保证冷却卸料管线末端，同时对储 罐进行置换及初步预冷。储罐压力保持在10KPag左右，储罐中原有氮气和BOG 通过储罐顶部和环形放空口放空，直到排出气体中CH4含量超过5vol%，缓慢关 闭罐顶放空阀，通过BOG管路上阀门排放，储罐压力通过BOG系统来控制。随着LNG不断填充卸料管线，当LNG充满卸料管线末端到达罐顶开始进入储 罐时，喷淋线的阀门缓慢开启少量开度，大约30%左右，具体要通过储罐的温度 下降情况而调整阀门开度。LNG将通过储罐DN100喷淋管线进入环形喷雾管线， 直到所有的温度监测点均达

5、到-150C以下，储罐预冷结束。通过上、下进液阀门 及旁通阀门控制LNG流量，逐步建立液位。图1罐底测温点布置图 图2罐底温度监测点变化曲线图储罐内罐底设置多个温度监测点，如图1,预冷过程中严格监测各温度监测 点温度、温差、储罐压力、介质流量、冷却速率等数据，内操15分钟至30分钟 巡盘一次。平均温降速率为-3-5C/h，目标冷却温度为-150C，预冷完成。内罐 壁与罐底板上任意两个相邻温度监测点最大温差不超过20C，内罐任意两个温度 监测点之间最大温差不超过50C。罐底不同位置温度呈梯度变化，如图2。三、预冷注意事项（1）预冷期间，密切关注储罐内温度监测点的变化趋势，通过调节喷淋流量， 控制

6、预冷速度。避免急冷，防止温度骤降导致内罐壁材料产生过大的温度应力而 损坏，应随时监控内罐底部和罐壁温度。（2）罐顶的外操须辨别管线内介质流动声音变化，判断卸料管线内LNG液 体已经到达罐顶即将进入储罐，通知内操调整喷淋线阀门的开度，防止大量液体 进入储罐气化不完全，温度骤降。（3）预冷过程中.法兰连接处极易发生泄漏.应定时巡检，查看有无泄漏。 建议预冷期间法兰接头处暂不做保冷处理，宜检查并拧紧所有法兰接头螺栓。（4）加强对火炬系统的监测，密切关注火炬入口的温度以及液位，如果出现 液位过高停止操作，避免发生火雨现象。同时，关注长明灯，一旦发现长明灯熄 灭，立刻重新点燃。四、结论及建议LNG储罐的

7、冷却工作本身具有高风险性，必须做好各个环节的严格控制工作， 保证LNG储罐预冷工作的安全、平稳运行。（1）控制预冷速度，并保证温度、压力等参数在合理范围内，防止因为温度 骤降对储罐结构造成损坏和安全隐患。预冷前期过于谨慎将导致温降速率过小， 预冷效果不明显，相应预冷时间延长，BOG产生量过大而导致冷量损失问题。随 着温度的下降，需要增加LNG流量以保持冷却速率。（2）储罐预冷开始时，压力会有明显上升，需维持稳定的储罐压力，调节 BOG流量，达到充分预冷效果。参考文献：薛峰，张国中，姜永胜等.LNG低温储罐预冷技术研究J.天津科技，2018， 45（5）： 30-33.徐艳华，彭文山，李金娟等.

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