一種大容積LNG儲罐珍珠巖優(yōu)化補(bǔ)填充工藝

1.目的

LNG儲罐投運(yùn)后，罐壁膨脹珍珠巖受內(nèi)罐預(yù)冷收縮、運(yùn)行期內(nèi)罐高—低液位循環(huán)、罐內(nèi)泵振動等因素的影響，開始發(fā)生自然沉降，當(dāng)珍珠巖沉降至吊頂鋁板側(cè)下方后，外罐罐壁上部區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)漏冷現(xiàn)象，外罐上部表面還會出現(xiàn)濕痕或青苔，長此以往將影響儲罐保冷性能和健康狀態(tài)，給儲罐運(yùn)營帶來安全隱患。相比常規(guī)16×104m3LNG儲罐，20×104m3及以上大容積儲罐內(nèi)罐直徑更大，預(yù)冷工況下內(nèi)罐徑向收縮量也更大，在運(yùn)行期間出現(xiàn)珍珠巖沉降的風(fēng)險也隨之增加。因此，有必要對大容積LNG儲罐珍珠巖補(bǔ)填充量、填補(bǔ)工藝進(jìn)行優(yōu)化，以降低大容積LNG儲罐運(yùn)行期內(nèi)珍珠巖的補(bǔ)填充次數(shù)，提升儲罐全生命周期的整體保冷效果，降低儲罐運(yùn)行期安全風(fēng)險。

2.方法

國內(nèi)LNG接收站（含儲罐）項目的整體開車調(diào)試時間一般為3～6個月。調(diào)試時，應(yīng)先對碼頭卸料管線和儲罐進(jìn)行預(yù)冷，這個過程一般在2～4周內(nèi)完成，與LNG接收站完成開車調(diào)試的時間間隔為2～3個月。隨后，接收站實(shí)現(xiàn)整體投運(yùn)。因此，可在儲罐冷卻剛完成后、儲罐及接收站投運(yùn)前開展儲罐珍珠巖在線補(bǔ)填充。該優(yōu)化補(bǔ)填充工藝施工周期約為1個月，不會影響LNG接收站的整體投運(yùn)時間。優(yōu)化珍珠巖補(bǔ)填充的具體過程為：大容積LNG儲罐完成冷卻后，在剛剛建立儲罐液位且液位維持在0.5～2.0 m時，隨即開展儲罐罐壁膨脹珍珠巖保冷層的在線補(bǔ)填充。補(bǔ)填充過程中，要求儲罐內(nèi)壓力保持穩(wěn)定，壓力變化小于1.0 kPa·G/h，LNG儲罐運(yùn)行壓力維持在12～24 kPa·G。可通過控制BOG(蒸發(fā)氣體)低溫壓縮機(jī)外輸流量來控制LNG儲罐操作壓力，以避免儲罐操作壓力過大引起儲罐環(huán)形空間珍珠巖粉塵漂浮，最終影響補(bǔ)填充實(shí)施效果。待膨脹珍珠巖補(bǔ)填充完成后，LNG儲罐再繼續(xù)進(jìn)液，直至儲罐高液位并穩(wěn)定后，再開展后續(xù)儲罐性能測試與接收站聯(lián)合調(diào)試等工作。

3.作用和效果

以國內(nèi)某22×104m3大容積LNG儲罐的尺寸為例，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26978—2021《現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣儲罐的設(shè)計與建造》要求，開展珍珠巖庫存預(yù)留量計算，結(jié)果顯示儲罐建設(shè)期填充庫存量中約60%用于儲罐首次冷卻期間沉降。若采用筆者提出的儲罐珍珠巖優(yōu)化補(bǔ)填充新工藝，可有效增加珍珠巖庫存量（增加量約為傳統(tǒng)工藝首次預(yù)冷后沉降量的2.5倍），確保儲罐運(yùn)行期間珍珠巖高度滿足安全運(yùn)行要求。實(shí)施本工藝后，可有效減少大容積LNG儲罐在25年運(yùn)行壽命內(nèi)的珍珠巖補(bǔ)填次數(shù)約2～3次，有效提升儲罐運(yùn)行期保冷整體效果，減少運(yùn)行期間補(bǔ)填充珍珠巖對儲罐生產(chǎn)運(yùn)行效率的影響。在實(shí)現(xiàn)上述珍珠巖庫存量的情況下，對比傳統(tǒng)儲罐設(shè)計方案實(shí)施效果，以22×104m3儲罐為例，實(shí)施該優(yōu)化補(bǔ)填充工藝的儲罐外罐高度低1～2 m，建設(shè)成本少2 000萬人民幣。

目前該工藝已申報國家發(fā)明專利《一種大容積LNG儲罐投運(yùn)前珍珠巖補(bǔ)填充方法（202111610329.6）》（已受理）、國家實(shí)用新型專利《一種大容積LNG儲罐投運(yùn)前珍珠巖補(bǔ)填充系統(tǒng)（202123311687.5）》（已授權(quán)），分別見圖1、圖2。

圖1 發(fā)明專利受理證書（目前實(shí)審狀態(tài)）

圖2 實(shí)用新型專利授權(quán)證書