配套码头项目

2X20000m3LNG储罐

置换、预冷

施

工

方

案

    编制人： 

    审核人： 

    批准人： 

海南中油深南LNG储备库项目EPC项目经理部

2014年06月15日

1、编制依据（Basis of compilation）

《现场组装立式圆筒平底钢质液化天燃气储罐的设计与建造》GBT26978-2011

《大型焊接低压储罐设计与建造》API-620

《立式圆筒形低温储罐施工技术规程》SH/T3537－2002

《石道及储罐试运投产规范》SY6233-2002

《大型LNG低温储罐的干燥与置换》-《煤气与热力》 2012年07期 

《储罐区管道工艺流程图》

2、工程概况（Project profile）

本方案用于海南中油深南LNG储备库及配套码头项目2X20000m3LNG储罐机械完工后，进行储罐干燥与置换、预冷工作的技术要求及实施程序。

本方案（含所附简图）是一个主导性文件，针对储罐置换、预冷的关键控制点提出要求。置换、预冷的总体方案为2台储罐按顺序置换、预冷，置换采用干燥氮气，预冷采用液氮+LNG的组合介质方式对储罐进行冷却。

3、置换、预冷的目的（The purpose of displacement and precooling）

置换是指在LNG储罐机械竣工后，用干燥空气或氮气将储罐内潮湿空气（氧气、水分）置换出去，是储罐预冷工作的前提条件。

预冷是指储罐在置换完成后，将储罐从常温（环境温度）冷却至设计温度（-165℃），满足储罐进液投产的过程。

在储罐首次储存LNG之前，应对其进行干燥和置换，以降低储罐内的露点和氧气含量，防止LNG进入储罐时与空气混合引起爆炸。

4、氮气置换（Nitrogen  displacement）

4.1 氮气置换启动前准备及检查工作（Before starting the nitrogen replacement preparation and inspection work）

     检查和测试内容：

     4.1.1根据PID图检查装置各系统的设备、管道、阀门以及电气线路（接点）安装完成的质量；

     4.1.2根据逻辑图、联锁说明和PID图，对仪、电的联锁和控制系统进行检查；

     4.1.3根据仪、电控回路检查清单，对仪、电控的仪表及控制设备作回路的检查和测试；

     4.1.4对公用系统——氮气、仪表气、消防水和供电装置等进行试验与检查；

    4.1.5储罐压力维持在5～15kpa;

4.1.6置换所需的临时接管、阀门等已完成安装、清洁工作；

4.1.7确保储罐的正/负泄放系统已安装、调校并投入使用；

4.1.8全体工作人员已经过安全教育，技术交底；

4.1.9所需专用工具准备齐全；

4.1.10任何有窒息的危险的排放氮气位置已清楚地标明了危险标志和护栏；

4.2 氮气质量要求（Quality of nitrogen gas）

    置换中干燥的氮气将储罐内空气和罐内剩余的水分清除，用于置换的氮气应提供符合以下要求：

4.4.1全开氮气进入管线N2-0202A上的阀门，打开储罐N23出口管线上的手动阀门V020248;

4.4.2由仪控室控制氮气流量300～800Nm3/h，开始速率较低，从氮气系统N2-0202A管线引入，经罐顶接口N4充入罐的底部，置换后的氮气从罐顶接口N23至排放管线NG-0201A，最后至排放系统。（见图1）

4.4.3监控储罐的压力变化，置换过程中罐内压力维持在10kPa左右；

4.4.4置换过程进行24小时后，在N23管出口处(V020231)测量氧含量和露点，每间隔12小时检测一次，直至合格；

4.4.5合格后，最后打开与储罐相连的管道吹除阀和压力表、液位计、温度计安全阀的根部阀门（或法兰），对其相应管道进行吹扫和置换，直至合格；

4.4.6置换合格后，调整储罐压力至8kPa。

图1

4.5 内、外罐夹层的置换（Interlayer displacement）

内外罐夹层置换的氮气是来自内罐的氮气。

4.5.1内罐置换合格后，调节氮气以~300Nm3/h的流速进入储罐；

4.5.2关闭阀门V020248，打开接口N11A和N11B上的手动阀V020244和V020246，这样，氮气充入储罐的底部后，上升到储罐顶部导入储罐的环形空间（內罐与外罐之间的夹层），然后从接口N11A和N11B排至大气（见图2）；

4.5.3置换时要控制储罐内压力在10kPa左右，置换过程进行24小时后，在N11A、N11B管出口处（V020244、V020246）测量氧含量和露点，每间隔12小时检测一次，直至合格。

4.5.4合格后，停止进氮，然后关闭进氮气管线上的所有阀门以及V020244、V020246；

4.5.5在仪控室调整储罐压力至8kPa。

图2

4.6 置换结果要求（The displacement results）

置换后内外罐应符合以下要求：

本项目储罐预冷采用液氮+LNG的组合介质方式对储罐进行冷却。即第一步先用液氮把储罐冷却到-80℃；第二步用LNG置换并冷却到约-165℃,并积累LNG液位到50毫米；在预冷过程中根据分析结果适时启动BOG压缩机，将置换出的天然气利用BOG系统回收，以节约天然气。

5.1置换冷却启动前准备及检查工作（Before starting the replacement cooling preparation and inspection work）

检查和测试内容：

5.1.1储罐及相关系统管线已置换达标；

    5.1.2储罐压力维持在5～15kpa;

5.1.3置换与冷却所需的临时接管、阀门等已完成安装、清洁、置换工作；

5.1.4所需专用工具准备齐全；

5.1.5任何有窒息危险的排放氮气位置及冻伤危险的液氮、LNG管路位置已清楚地标明了危险标志和护栏；

备注：与储罐相连的管线必须在实气置换预冷前完成置换工作；避免管道中的空气进入已经置换好的储罐。

5.2 内罐的置换冷却（Replacement of cooling of the inner pot）

第一步：液氮冷却到-80℃

1）打开NG-0201A管线上的阀门 (接口N23根部阀门处于关闭状态)；

2）打开LNG-0211A管线上的阀门,控制液氮以～1m3/h流速通过低温管道LNG-0211A引入，经N3进入储罐；冷却蒸发气体（氮气）从罐顶的N24排入BOG回收管道，送至焚烧炉/火炬。（见图3）

3）內罐的冷却速度控制～3℃/h左右，最大不超过5℃/h；罐壁或罐底上两个相邻温度测点之间的温差不大于15℃，任意两个温度测点之间温差不大于50℃。

4）在冷却过程中，罐内压力控制在8kPa左右。

从管口N24排出的气体可同时用于BOG回收系统的置换与冷却。

当罐底温度达到-800C后，停止进液氮，转入第二步。

图3

第二步：液态LNG置换并冷却到饱和温度

1）LNG以～1m3/h的流速通过进液管线LNG-0211A引入，从接口N3进入储罐。在开始阶段，置换、冷却后的气体包括天然气和氮气，并且罐内氮气含量较大，此时氮气和天然气混合气体从罐顶的N24排入焚烧炉焚烧。

2）储罐的冷却速度控制～3℃/h左右，最大不超过5℃/h；罐壁或罐底上两个相邻测温点之间的温差不大于15℃，任意两个温度测点之间温差不大于50℃。

3）在置换和冷却过程中，罐内压力控制在10kPa左右；

从管口N24排出的气体可同时用于其他管线的置换与冷却。

图4

第三步：起动BOG系统，冷却储罐至工作温度并积液50毫米。

1）液态LNG引入的管线连接模式同第二步；当天然气含量比例满足BOG回收系统启动条件后，可启动BOG回收系统。继续进液，直至置换冷却过程完成。当罐底温度达到LNG的饱和温度附近时，注意罐内的压力控制，以防发生压力波动（通过DCS操作BOG压缩机负荷阀，来平衡罐内压力）。（见图5）

2）储罐的冷却速度控制～30C/h左右，最大不超过5℃/h；罐壁或罐底任意两个相邻测温点之间的温差不大于15℃，任意两个温度测点之间温差不大于50℃。

3）在置换和冷却过程中，罐内压力控制在8kPa左右。

图5

5.3 置换冷却结果要求（Replacement of cooling results）

冷却后应符合以下要求：