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(jié)構(gòu)在線檢測評估方法、設(shè)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(jié)構(gòu)在線裸管狀態(tài)下修復(fù)試驗工作，避免了傳統(tǒng)做法因LNG低溫管道修復(fù)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(fù)關(guān)鍵技術(shù)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(fù)提供了思路和借鑒。

關(guān)鍵詞：LNG低溫管道;保冷系統(tǒng);在線修復(fù)

中圖分類號：TE64 文獻標(biāo)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(dǎo)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(fù)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(xué)的診斷評估，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對保冷結(jié)構(gòu)進行修復(fù)，尤其是不停產(chǎn)情況下的在線修復(fù)技術(shù)尤為關(guān)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(fù)技術(shù)的首次研究，一旦技術(shù)攻關(guān)成功，可以直接推廣應(yīng)用，經(jīng)濟效益很高。

1 保冷結(jié)構(gòu)在線檢測、評估

1.1 思路及做法

為了做好保冷結(jié)構(gòu)在線評估和修復(fù)工作，對LNG低溫管道保冷結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計參數(shù)。根據(jù)《設(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價》（GB/T 8174-2008）相關(guān)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(shè)置一個測溫截面，每個測溫截面對稱設(shè)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(fēng)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(jié)果可以按照GB/T4272和GB/T8175的有關(guān)規(guī)定進行分析與評價[3]。允許冷損失量設(shè)計的保冷結(jié)構(gòu)外表面溫度換算后高于設(shè)計工況下露點溫度，同時冷損失量小于設(shè)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(fù)試驗管段，在風(fēng)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(biāo)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(biāo)準與試驗管段的原始設(shè)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(jié)果如表1所示。

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

2 在線修復(fù)專用工具開發(fā)

針對目前國內(nèi)LNG行業(yè)沒有用于LNG低溫管道在線修復(fù)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(fù)技術(shù)順利實施，建設(shè)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(fù)替換，并設(shè)計了專用的修復(fù)工具，吹掃表面冰霜（由于LNG低溫特性，當(dāng)管道外表面的保冷材料PIR拆除時，管道將結(jié)霜結(jié)冰，需要清理干凈才能進行修復(fù)）。管道在-162℃運行條件下，拆開最內(nèi)層保冷結(jié)構(gòu)后，利用設(shè)計的吹掃工具采用氮氣作為吹掃介質(zhì)進行吹掃，在保證不結(jié)霜的條件下安裝新的保冷材料。保冷結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)在線修復(fù)與替換。

3 試驗LNG低溫管道在線裸管狀態(tài)下全替換修復(fù)

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(jié)構(gòu)保在線裸管狀態(tài)下全替換修復(fù)工作，如圖1所示。

4 實施效果

4.1修復(fù)效果評估

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

4.2 修復(fù)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(shè)備運行電量約1.5萬度，若接收站保冷管道修復(fù)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(fù)造成的巨大經(jīng)濟損失，經(jīng)濟效益巨大，若修復(fù)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(fù)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(fù)技術(shù)首次應(yīng)用于在線LNG低溫管道上，在國內(nèi)、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(fù)技術(shù)的研究，一旦技術(shù)攻關(guān)成功，可以直接推廣應(yīng)用，經(jīng)濟效益很高。在線修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的攻破，改變傳統(tǒng)低溫管道修復(fù)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(shè)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(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價[S].

[3] GB/T4272-2008，設(shè)備及管道絕熱技術(shù)通則[S].