LNG模塊塔器設(shè)備罐內(nèi)施工工藝探討

張發(fā)，張晨曦，王楊健，劉佳，高指林

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

圖1 酸性氣體吸收塔

大型塔器設(shè)備在建造階段的完整的罐內(nèi)施工工藝不僅可以減少設(shè)備內(nèi)清潔的重復(fù)施工，優(yōu)化與各交叉工藝，節(jié)省成本，縮短工期，而且可以控制在建造階段其他作業(yè)對(duì)罐內(nèi)清潔的影響，保證罐內(nèi)的清潔，保證模塊在投產(chǎn)后的順利運(yùn)行。本文以YAMAL LNG項(xiàng)目脫酸氣體模塊酸性氣體吸收塔為例，探討LNG模塊在建造過(guò)程中大型塔器設(shè)備的罐內(nèi)施工工藝。在項(xiàng)目的建造階段，罐內(nèi)塔內(nèi)件的安裝，脫脂清洗工藝，罐嘴系統(tǒng)法蘭的恢復(fù)，系統(tǒng)的氣密性試驗(yàn)和系統(tǒng)最大壓力測(cè)試，以及管線(xiàn)的保溫，分屬于不同的專(zhuān)業(yè)，各專(zhuān)業(yè)施工會(huì)存在交叉影響，本文通過(guò)梳理罐內(nèi)施工的流程與交叉作業(yè)的影響，梳理出完整的罐內(nèi)施工工藝流程，同時(shí)通過(guò)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出注意事項(xiàng)。設(shè)備概況見(jiàn)表1。

表1

1 準(zhǔn)備工作

1.1 設(shè)備驗(yàn)收

根據(jù)設(shè)備到貨清單和技術(shù)文件，對(duì)設(shè)備及其零部件按名稱(chēng)、規(guī)格、型號(hào)逐一清點(diǎn)、登記和檢查，其中重要的零部件還需按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，形成檢驗(yàn)記錄。設(shè)備到貨后，檢查隨罐壓力表，必要時(shí)需開(kāi)罐檢驗(yàn)，防止設(shè)備在運(yùn)輸過(guò)程中造成設(shè)備內(nèi)積水、生銹，以防止影響設(shè)備在最終封罐時(shí)的檢查清潔。如有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)反饋業(yè)主或廠(chǎng)家進(jìn)行整改和處理。設(shè)備人孔和管口法蘭可以在設(shè)備吊裝、安裝完成后進(jìn)行單獨(dú)的法蘭檢查報(bào)驗(yàn)。設(shè)備的配件包括填料和人孔法蘭，對(duì)照技術(shù)文件，需確認(rèn)數(shù)量和規(guī)格型號(hào)，形成檢驗(yàn)記錄，登記提交相關(guān)部門(mén)。

設(shè)備入場(chǎng)開(kāi)罐檢查完成后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行充氮保護(hù)，壓力0.5bar，并安裝壓力表，設(shè)備入庫(kù)后，應(yīng)定期檢查設(shè)備內(nèi)壓力，并及時(shí)補(bǔ)充罐壓。

1.2 設(shè)備的吊裝和安裝

設(shè)備的吊裝作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，并按照技術(shù)方案進(jìn)行作業(yè)，酸性氣體吸收塔的吊裝作業(yè)編制了單獨(dú)的吊裝方案，設(shè)備吊裝完成后，通過(guò)對(duì)設(shè)備裙座的找正調(diào)平，以滿(mǎn)足設(shè)備的安裝精度要求，設(shè)備安裝精度報(bào)檢合格后對(duì)設(shè)備進(jìn)行灌漿。

2 填料及塔內(nèi)件安裝

設(shè)備安裝完成后，設(shè)備開(kāi)罐，進(jìn)行人孔法蘭的報(bào)驗(yàn)合格后，開(kāi)始設(shè)備內(nèi)填料及塔內(nèi)件安裝工作。

2.1 隔離鎖定

在塔器內(nèi)工作都屬于受限空間作業(yè)，需嚴(yán)格遵守國(guó)家關(guān)于受限空間的法律法規(guī)。進(jìn)入罐內(nèi)設(shè)備工作前，應(yīng)對(duì)設(shè)備執(zhí)行隔離鎖定，隔離點(diǎn)和隔離方式應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選取，在填料及塔內(nèi)件安裝作業(yè)時(shí)，隔離點(diǎn)選在設(shè)備罐嘴加盲板隔離。

進(jìn)罐工作前要有良好的通風(fēng)，并經(jīng)相關(guān)人員進(jìn)行氣體測(cè)試，確定密閉空間內(nèi)氧氣含量和可燃?xì)怏w、有毒氣體、蒸汽等成分的濃度合格后，方可進(jìn)罐工作。

2.2 罐內(nèi)腳手架的搭設(shè)

罐內(nèi)腳手架的搭設(shè)應(yīng)根據(jù)施工要求編制合理的腳手架搭設(shè)方案，滿(mǎn)足施工強(qiáng)度要求，同時(shí)腳手架不能損傷設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件，人孔法蘭需要使用膠合板、膠條、鋼板等保護(hù)。為避免刮傷容器內(nèi)表面，腳手架腿和容器殼體之間采用無(wú)釘木或其他保護(hù)措施。罐內(nèi)腳手架材料應(yīng)清潔無(wú)銹。

2.3 塔內(nèi)件的安裝

塔內(nèi)件是塔內(nèi)設(shè)備的簡(jiǎn)稱(chēng)。塔內(nèi)件的類(lèi)型和規(guī)格較多，不同的設(shè)備有不同類(lèi)型的塔內(nèi)件。但每種類(lèi)型的塔內(nèi)件，均由于尺寸限制，多為散裝到貨。在建造階段，為提高施工效率，應(yīng)編制預(yù)組裝方案以提前組裝零件，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足人孔尺寸和空間要求。酸性氣體吸收塔體積巨大，罐內(nèi)塔內(nèi)件和填料安裝工作量較大。如圖2、圖3，酸性氣體吸收塔填料床分為BED-1、BED-2、BED-3，罐內(nèi)施工從上部人孔到下部人孔。

圖2 BED-1、BED-2波紋板填料

圖3 BED-3環(huán)形填料

從人孔5安裝填料床BED-1，填料支撐格柵的安裝，BED-1波紋板填料的安裝，槽式分布器的安裝，收集管的安裝。填料床BED-1安裝完成后，移除罐內(nèi)工具，最終清潔檢查確認(rèn)，人孔5box-up，人孔螺栓按照要求分布打扭矩。

從人孔4安裝填料床BED-2，填料支撐格柵的安裝，BED-2波紋板填料的安裝，填料限位格柵的安裝，葉片式收集器的安裝。填料床BED-2安裝完成后，移除罐內(nèi)工具，最終清潔檢查確認(rèn)，人孔4box-up，人孔螺栓按照要求分布打扭矩[1]。

人孔3臨時(shí)關(guān)閉，人孔螺栓按照要求分布打扭矩。

移除隔離鎖定在設(shè)備管口所加的盲板，釋放配管專(zhuān)業(yè)恢復(fù)罐嘴與系統(tǒng)管線(xiàn)的連接。

注意事項(xiàng)：

(1)當(dāng)材料或設(shè)備進(jìn)入罐內(nèi)時(shí)要采取必要的安全保護(hù)措施。

(2)內(nèi)部件安裝前要對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行清潔和檢查。內(nèi)部件安裝時(shí)，應(yīng)做好防塵和防污保護(hù)；對(duì)已安裝的支撐環(huán)和附件表面，禁止熔渣、塵土、油脂和水垢與設(shè)備的接觸。

(3)BED-1、BED-2波紋板填料分層安裝，上一層與下一層的夾角為45°。

(4)內(nèi)部件每一層安裝完成后，均應(yīng)報(bào)檢，對(duì)照項(xiàng)目規(guī)格書(shū)或廠(chǎng)家資料檢查填料支撐格柵之間的螺栓扭矩等，每一步檢查都應(yīng)有相應(yīng)的記錄。

(5)填料床BED-3位于罐底部，為避免設(shè)備在與系統(tǒng)脫脂清洗過(guò)程中在罐底沉積雜質(zhì)，無(wú)法清除，底部BED-3填料在脫脂清潔之后安裝，所以設(shè)備人孔MW3在脫脂之前需臨時(shí)關(guān)閉。

2.4 罐內(nèi)脫脂清洗

酸性氣體吸收塔位于脫酸氣體模塊，按照工藝要求，酸性氣體吸收塔所在系統(tǒng)需進(jìn)行整體脫脂，以除去設(shè)備表面和內(nèi)部件在加工時(shí)沾上的潤(rùn)滑油、防銹油，貯存期間的油封，模制時(shí)的脫膜劑以及磨拋光時(shí)沾上的拋光膏等，以防止油脂在投產(chǎn)后對(duì)工藝管線(xiàn)產(chǎn)生影響，甚至與輸送甲烷等與油脂混合而產(chǎn)生爆炸。

酸性氣體吸收塔脫脂前設(shè)備上所有罐嘴與管線(xiàn)均連接完成，脫脂劑從設(shè)備C口進(jìn)入，通過(guò)槽式分布器對(duì)填料床BED-1和BED-2塔內(nèi)件和填料進(jìn)行脫脂清洗，最終經(jīng)罐底管口D排出。脫脂清洗按照項(xiàng)目規(guī)格書(shū)要求達(dá)標(biāo)后釋放。

2.5 罐內(nèi)剩余塔內(nèi)件的安裝

酸性氣體吸收塔隨系統(tǒng)脫脂清洗完成后，可以進(jìn)行罐內(nèi)BED-3填料的安裝。

進(jìn)罐前的隔離鎖定保護(hù)，由于此時(shí)設(shè)備罐嘴法蘭已基本完成正式的法蘭管理，所以此次的隔離點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線(xiàn)的連接情況，在罐嘴之后的下一個(gè)閥門(mén)處，將閥門(mén)關(guān)閉并用鏈條和鎖配合將閥門(mén)鎖死，并懸掛警示標(biāo)志，防止閥門(mén)被打開(kāi)。完成進(jìn)罐前的隔離鎖定和其他準(zhǔn)備工作。

進(jìn)入罐內(nèi)，清潔由于系統(tǒng)脫脂清洗時(shí)在罐底沉積的鐵屑、焊渣或其它雜質(zhì)，完成清潔報(bào)驗(yàn)合格后開(kāi)始環(huán)形填料的安裝。填料必須均勻地分散在塔罐的整個(gè)區(qū)域，保證均勻分布。床上填料的水平度任何時(shí)候不能超過(guò)30°偏離，當(dāng)填料達(dá)到適當(dāng)床高，應(yīng)小心平整?？梢暂p耙填料，直至水平。填料安裝完成，報(bào)檢合格后方可安裝填料床限位器，填料床限位器按照要求打緊螺栓扭矩。移除罐內(nèi)操作工具等，最終清潔報(bào)驗(yàn)確認(rèn)，人孔3box-up，人孔螺栓按照要求分布打扭矩。

解除隔離鎖定移除進(jìn)入罐內(nèi)時(shí)，在與設(shè)備相連管線(xiàn)的所懸掛的警示標(biāo)志和鎖死閥門(mén)的鏈條和鎖。

3 系統(tǒng)測(cè)試和保護(hù)

3.1 氣密性試驗(yàn)和系統(tǒng)最大壓力測(cè)試

酸性氣體吸收塔會(huì)隨所在系統(tǒng)做氣密性試驗(yàn)和系統(tǒng)最大壓力測(cè)試，氣密性試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)所有法蘭連接的氣密性，同時(shí)也為系統(tǒng)下一步的最大壓力測(cè)試做準(zhǔn)備；系統(tǒng)最大壓力測(cè)試以保證系統(tǒng)滿(mǎn)足投產(chǎn)要求，為系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)壓力的1.25倍。

酸性氣體吸收塔在隨系統(tǒng)做氣密性試驗(yàn)和系統(tǒng)最大壓力測(cè)試時(shí)，設(shè)備人孔處有泄漏，應(yīng)更換人孔墊片重新按照要求打緊螺栓扭矩。

由于系統(tǒng)體積巨大，系統(tǒng)最大操作壓力測(cè)試為氣壓試驗(yàn)，在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)的隔離防護(hù)，防止意外情況發(fā)生。按照項(xiàng)目要求，在一定的穩(wěn)壓時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)降壓達(dá)到要求通過(guò)測(cè)試。

3.2 系統(tǒng)的干燥惰化

酸性氣體吸收塔隨系統(tǒng)做脫脂清洗，系統(tǒng)的露點(diǎn)較大，同時(shí)罐內(nèi)在一些內(nèi)部件中會(huì)形成水分的沉積，露點(diǎn)較系統(tǒng)管線(xiàn)大，系統(tǒng)需進(jìn)行露點(diǎn)測(cè)試以達(dá)到項(xiàng)目要求，可以通過(guò)制氮機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干燥，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行惰化，由于系統(tǒng)巨大，可以將系統(tǒng)拆分為幾個(gè)小系統(tǒng)單獨(dú)進(jìn)行干燥和惰化，以加快施工進(jìn)度。系統(tǒng)的露點(diǎn)值和氧含量達(dá)到項(xiàng)目規(guī)格書(shū)要求。

3.3 海運(yùn)保護(hù)

大型LNG工廠(chǎng)采用模塊化建造，脫酸氣體模塊通過(guò)船運(yùn)往北極，海運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，為了防止系統(tǒng)生銹，在模塊海運(yùn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行惰化保護(hù)，同時(shí)在海運(yùn)過(guò)程中，會(huì)重現(xiàn)較大晃動(dòng)，酸性氣體吸收塔隨系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行充氮惰化保護(hù)，氣體壓力0.5bar，同時(shí)為避免在海運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)晃動(dòng)而影響設(shè)備管口的法蘭管理，設(shè)備管口A(yíng)和B會(huì)按照要求與相連管線(xiàn)脫開(kāi)，脫開(kāi)兩端分別安裝低壓盲板，管線(xiàn)通過(guò)綁帶固定。在船運(yùn)過(guò)程中，不可避免會(huì)發(fā)生氣體泄漏，而影響系統(tǒng)的惰化保護(hù)。但酸性氣體吸收塔體積巨大，可以在模塊出海前對(duì)罐內(nèi)充壓到6-7bar，在海運(yùn)過(guò)程中，系統(tǒng)壓力降低時(shí)可以將罐內(nèi)氣體補(bǔ)充到系統(tǒng)內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在LNG模塊化工廠(chǎng)建造中，封罐并非是通常意義上人孔的關(guān)閉，而是包括人孔關(guān)閉以及與設(shè)備罐嘴相連管線(xiàn)及儀表的恢復(fù)，以確保設(shè)備封罐后不會(huì)因人孔關(guān)閉，而罐內(nèi)清潔受到從罐嘴的二次污染而進(jìn)行重新開(kāi)罐清潔檢查。避免重復(fù)施工和資源的浪費(fèi)。同時(shí)由于與其他施工工藝的交叉影響，大型塔器設(shè)備的罐內(nèi)施工和封罐不能一次完成，而是伴隨著項(xiàng)目其它專(zhuān)業(yè)的進(jìn)度而不斷開(kāi)展，同時(shí)由于罐內(nèi)的施工屬于受限空間作業(yè)，易出現(xiàn)安全事故，在建造過(guò)程中，要嚴(yán)格區(qū)別與罐內(nèi)施工的交叉作業(yè)，本文梳理出罐內(nèi)施工工藝與其它工藝的作業(yè)流程，降低交叉作業(yè)施工難度，提高整個(gè)系統(tǒng)的施工效率。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.