中石化北海液化天然气有限责任公司 广西北海 536000
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
前言：
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。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-165℃，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，由具有良好的低温韧性（-165℃）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
（1）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。
（2）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到-150℃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。
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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~-5℃/h，目标冷却温度为-150℃，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20℃，内罐任意两个温度监测点之间最大温差不超过50℃。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。
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