LNG接收站低溫管道保冷結構在線修復關鍵技術探索與實踐

林建盛

摘 要：針對LNG行業(yè)低溫管道保冷材料老化、保冷效果變差的現(xiàn)狀開展研究，探索出LNG低溫管道保冷結構在線檢測評估方法、設計開發(fā)出用于LNG低溫管道除霜的專用工具、首次完成了LNG低溫管道直管段、伸縮縫、彎頭、三通保冷結構在線裸管狀態(tài)下修復試驗工作，避免了傳統(tǒng)做法因LNG低溫管道修復需要工藝隔離、排空而帶來停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟損失。LNG低溫管道保冷系統(tǒng)在線修復關鍵技術的突破，不僅可提高LNG低溫管道運行效率、降低企業(yè)能耗，而且為LNG行業(yè)低溫管道保冷在線修復提供了思路和借鑒。

關鍵詞：LNG低溫管道;保冷系統(tǒng);在線修復

中圖分類號：TE64 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0151-02

0引言

由于LNG低溫管道（-161℃）長期低溫運行，隨著其外部保冷材料PIR（聚異三聚氰酸脂）的老化、甚至失效，導致部分管線漏冷量加大，保冷效果顯著降低，產(chǎn)生了大量的BOG（液化天然氣蒸發(fā)氣）氣體，為了處理BOG氣體，耗費大量電能，與此同時，若進一步惡化，將影響安全運行。

按照傳統(tǒng)做法，需將要修復的LNG低溫管道進行工藝隔離、吹掃、排空后待管道溫度回升后方可進行作業(yè)，該做法方式將帶來LNG排空、甚至停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟損失。對于低溫管道保冷層進行科學的診斷評估，在現(xiàn)有基礎上對保冷結構進行修復，尤其是不停產(chǎn)情況下的在線修復技術尤為關鍵，不僅能夠提高整個管路的輸送效率、減少冷量損耗，降低能耗。而且低溫管道保冷層老化、失效是LNG行業(yè)普遍存在的問題，通過LNG低溫管道保冷系統(tǒng)在線修復技術的首次研究，一旦技術攻關成功，可以直接推廣應用，經(jīng)濟效益很高。

1 保冷結構在線檢測、評估

1.1 思路及做法

為了做好保冷結構在線評估和修復工作，對LNG低溫管道保冷結構保冷和保冷狀態(tài)進行測試，通過測試數(shù)據(jù)計算管道現(xiàn)狀結構是否滿足設計參數(shù)。根據(jù)《設備及管道絕熱效果的測試與評價》（GB/T 8174-2008）相關要求采用觸點測溫儀對現(xiàn)場低溫管道沿管道軸線每5m設置一個測溫截面，每個測溫截面對稱設置4個測溫點進行在線溫度檢測、測試管道周圍環(huán)境的溫度、露點溫度、環(huán)境濕度和風速。

1.2數(shù)據(jù)處理及保冷效果評價

1.2.1測試數(shù)據(jù)分析與處理依據(jù)

1.2.2保冷效果評價依據(jù)

測試結果可以按照GB/T4272和GB/T8175的有關規(guī)定進行分析與評價[3]。允許冷損失量設計的保冷結構外表面溫度換算后高于設計工況下露點溫度，同時冷損失量小于設計工況的允許冷損失量視為合格。

根據(jù)接收站的現(xiàn)場情況，選擇了3英寸LNG低溫管道作為修復試驗管段，在風速小，太陽輻射較小的條件下測試試驗管段的管托、三通、彎頭、直管段處的表面溫度、周圍環(huán)境參數(shù)并在現(xiàn)場做好標記，通過計算來評估測試管段的保冷狀況。依據(jù)GB/T 17357-2008、GB/T 8174-2008等標準與試驗管段的原始設計參數(shù)，對試驗管道測試的表面溫度和環(huán)境參數(shù)進行分析計算，結果如表1所示。

檢測段的表面溫度換算成設計條件的表面溫度后基本低于設計條件的露點溫度（29.2℃），測試條件的冷損失也大于設計要求的最大冷損失量（25w/m2），保冷效果不滿足防凝露的設計要求。

2 在線修復專用工具開發(fā)

針對目前國內LNG行業(yè)沒有用于LNG低溫管道在線修復專用工具的現(xiàn)狀開展研究，為保證LNG低溫管道保冷材料在線修復技術順利實施，建設了實驗平臺，模擬現(xiàn)場運行情況進行保冷材料的在線修復替換，并設計了專用的修復工具，吹掃表面冰霜（由于LNG低溫特性，當管道外表面的保冷材料PIR拆除時，管道將結霜結冰，需要清理干凈才能進行修復）。管道在-162℃運行條件下，拆開最內層保冷結構后，利用設計的吹掃工具采用氮氣作為吹掃介質進行吹掃，在保證不結霜的條件下安裝新的保冷材料。保冷結構替換后，保溫效果較好，無漏冷現(xiàn)象，滿足防凝露要求，實驗室狀況下實現(xiàn)了LNG管線保冷結構在線修復與替換。

3 試驗LNG低溫管道在線裸管狀態(tài)下全替換修復

依據(jù)在線檢測、評估情況，首次完成試驗管道直管段、伸縮縫、彎頭和三通保冷結構保在線裸管狀態(tài)下全替換修復工作，如圖1所示。

4 實施效果

4.1修復效果評估

管道保冷修復完成后，采用同樣的檢測方法在之前標記處重新檢測、分析計算，結果如表2所示，由表1可知，采用此方式修復后管道保冷效果滿足設計要求。

4.2 修復后管道運行效率 ??

管道保溫層厚度為100mm，管道的外徑0.3016m。試驗管線長25m，管道平均漏熱量51.28J/s/m2，LNG潛熱640kJ/kg，則每年多產(chǎn)生的BOG量為：

漏熱量=3.14×0.3016×25×（51.28-25）×365×24/1000×3600/640 =30.7t/a。

年可節(jié)約BOG回收設備運行電量約1.5萬度，若接收站保冷管道修復的長度延長的話，將節(jié)省更多的能耗。同時，可以避免停產(chǎn)修復造成的巨大經(jīng)濟損失，經(jīng)濟效益巨大，若修復管道變長則效益將更大。

5 創(chuàng)新性

（1）節(jié)能性：LNG漏冷管線在線修復完成后，可以提高整個管路的輸送效率、降低能耗、減少冷量損失和BOG氣體的產(chǎn)生，從而降低電耗;

（2）創(chuàng)新性：管道在線裸管狀態(tài)下保冷在線修復技術首次應用于在線LNG低溫管道上，在國內、尤其是在LNG行業(yè)是首次提出，具有很高的研究價值;

（3）經(jīng)濟性：低溫管道保冷層老化、失效是LNG行業(yè)普遍存在的問題，通過LNG低溫管道保冷系統(tǒng)在線修復技術的研究，一旦技術攻關成功，可以直接推廣應用，經(jīng)濟效益很高。在線修復關鍵技術的攻破，改變傳統(tǒng)低溫管道修復時需將管道隔離、排空的方式，避免了停產(chǎn)的巨大經(jīng)濟損失。

參考文獻

[1] GB/T 17357-2008，設備及管道絕熱層表面熱損失現(xiàn)場測定熱流計法和表面溫度法[S].

[2] GB/T 8174-2008，設備及管道絕熱效果的測試與評價[S].

[3] GB/T4272-2008，設備及管道絕熱技術通則[S].