LNG 接收站巡检设计与优化

时间：2024-05-18

郭红振，秦赛雷，周怀发

（1.中国石化青岛液化天然气有限责任公司，山东青岛 266000；2.北京燃气集团（天津）液化天然气有限公司，天津 300450）

LNG 接收站包含LNG 储存以及危险货物接卸作业，一般均构成国家一级重大危险源。区别于其他石化企业，LNG 接收站工艺管网所存有介质均为超低温，容器、钢材管道外表均覆盖有较厚的保冷层，一般的泄漏肉眼难以发现。LNG 泄漏气化后的天然气扩散迅速，遇到火源就会爆炸，危险性极大。为保障接收站平稳、安全运行，进行日常的巡检犹为重要。高效的巡检方案可以在最短的路径里，覆盖接收站区域内所有需要监控的设备状态和仪表参数，并能够第一时间内发现区域内任何安全隐患。日常巡检的设计优化既可以保障全场运营稳定、安全，也可以减轻现场操作人员的日常工作任务[1]。

为了方便巡检，提高效率，结合部门、班组岗位设置，可以给整个接收站分区，按照工艺流程相关、设备功能集中、地理位置相近的原则分区，以山东某LNG 接收站为例，可以将全场分为码头储罐区、工艺处理区、轻烃回收区、公用工程区、槽车充装区，如图1 所示。

图1 巡检区域划分图

1 码头储罐区

码头储罐区包括码头卸船区和LNG 储罐区，从全场的巡检区域划分图中可以看出，5 个分区中码头储罐区的面积最大，距中心控制室的距离最远。对于LNG接收站来说，码头储罐区作为接卸和存放LNG 的主要区域，其重要性可见一斑。码头储罐区完成接收站对LNG 的接收和储存，同时也可以对LNG 输出提供动力。其主要的工艺流程有卸船流程、保冷循环以及低压外输[2-4]。

1.1 码头卸船系统

接收站卸船码头上设有液相臂和气相返回臂。LNG 运输船到达卸船码头后，岸上人员通过操作面板对卸料臂进行液压操作，使之与船舶接口法兰相互连接。船岸连接完成后，LNG 通过船上的输送泵，经液相臂、卸料总管输送到LNG 储罐中。LNG 进入储罐后置换出的部分BOG 气体通过气相返回臂送回LNG船的货舱以维持系统的压力平衡。在对卸料臂排凝以及氮气吹扫置换后，断开卸料臂与船接口法兰的连接。非卸船期间低压总管内LNG 通过码头保冷循环管线进入卸料总管后回到低压总管及储罐，以维持卸料总管处于冷态。

1.2 LNG 储罐系统

LNG 储罐一般均为全容式储罐。同时根据进口LNG 组分的不同，将储罐分为贫液罐和富液罐。贫液罐只储存贫液，富液罐只储存富液。卸船时LNG 从进料管线给储罐进料，根据组分和密度的不同，选择从储罐的底部或顶部管口进料。使同一储罐内的介质密度尽量保持一致，从而有效防止分层。

2 工艺处理区

工艺处理设施区布置在储罐区的北部，从东往西依次布置了开架式气化器（ORV）、浸没燃烧式气化器（SCV）；北侧布置了BOG 压缩机、LNG 高压输送泵和再冷凝器。

2.1 LNG 气化外输系统

来自储罐的低压BOG 气体经过低温BOG 压缩机加压进入再冷凝器，被来自再冷凝器中上部的低压LNG 再冷凝变成液态，与直接低压外输的LNG 汇合后进入高压泵升压入口。一般在春季、夏季和秋季，升压后的LNG 送入开架式海水气化器，LNG 通过与海水交换热量汽化为气体进行外输。冬季气温较低时，升压后的LNG 送入浸没燃烧式气化器，燃料气燃烧加热水浴，LNG 通过与热水浴交换热量汽化为气体进行外输。

2.2 BOG 再冷凝系统

来自BOG 总管的气体首先进入BOG 压缩机入口单元减温器，自低压泵出口引出一股LNG 进入减温器，与BOG 气体换热后降低BOG 的温度。LNG 小液滴随着气体被带出减温器，在BOG 压缩机入口分液罐中实现气液分离。分离出来的LNG 自分液罐底部自流至LNG 排凝罐。分液罐分离后的气体自罐顶流出进入压缩机进行压缩，压缩后的BOG 从顶部进入再冷凝器，与来自低压泵出口总管的LNG 在不锈钢鲍尔环填料床中直接接触并充分换热，过冷的LNG 液体将BOG气体完全冷凝成LNG，再从再冷凝器底部排出进入通往高压泵的汇管。

3 轻烃回收区

轻烃回收区为该接收站特有，轻烃回收单元包括流程相同的系列一、系列二的2 套装置，主要任务是将富LNG 进行分离，将富LNG 中的C2 及以上组分分离出来，得到高品质的LNG 产品、附加值较高的液态乙烷产品和LPG 产品。轻烃回收装置采用两级升压一级闪蒸无压缩流程，流程包括系列一、系列二2 套装置，每套装置包括3 部分，即LNG 升压泵部分、脱甲烷塔部分、脱乙烷塔部分。

4 槽车区

槽车装车系统主要包括LNG 装车总管、BOG 返回管线、LNG 保冷循环管线、C2 装车总管、C2 泄压管线、LPG 装车总管、LPG 气相返回管线、LNG/C2/LPG装车撬、凝液收集罐等。LNG 储罐内的LNG 经低压泵升压，经LNG 装车总管输送至LNG 装车撬，再充装至LNG 槽车内。C2 储罐内的C2 经升压泵升压，C2 换热器换热降温，经C2 装车总管输送至C2 装车撬，再充装至C2 槽车内。LPG 储罐内LPG 经装车泵升压，经LPG 装车总管输送至LPG 装车鹤管，再充装至LPG槽车内，LPG 气相通过LPG 气相鹤管返回至LPG 储罐。

5 公用工程区

公用工程区主要包括空压机、氮气系统、仪表风系统、循环水系统、软化水系统、生产给水系统、生活给水系统、污水处理系统、电解制氯系统等。

6 巡检方案的设计与优化

巡检方案主要包括巡检点和巡检路径的确定。巡检路线点的划分主要依据风险分级管控所判断的风险等级，包括设备设施和作业活动的各个级别的风险点等。根据各个分区的监控点的位置、监控点的数目、工艺监控要点要求，对巡检任务进行实地调研。该接收站结合日常安全管理经验，完成路线点优先等级的合理设置，提出了初步的巡检方案。

6.1 原始巡检方案

运行初期接收站设置了码头岗、储罐岗、工艺岗、公用工程岗。考虑到公用工程区的巡检任务相对较少，所以海水系统由公共工程岗进行巡检。槽车区及轻烃回收区由于是独立的运行部门，巡检相对独立，不进行统一分析。码头岗巡检路径依次为卸船管道排凝罐、码头控制室、码头排凝罐、码头四层平台、火炬。储罐岗巡检路径依次为TK-01 罐底操作平台、TK-01 罐顶操作平台、TK-02 罐底操作平台、TK-02 罐顶操作平台、TK-03 罐底操作平台、TK-03 罐顶操作平台、TK-04 罐底操作平台、TK-04 罐顶操作平台、罐区管廊操作平台。工艺岗巡检路径依次为再冷凝器、高压泵、BOG 压缩机、燃料气系统、ORV、ORV、外输计量撬。公用工程岗巡检路径依次为空分空压站、软化水站、循环水系统（含锅炉房）、污水处理厂、给水泵房、海水滤网间、海水泵房、海水制氯系统。

6.2 优化后的巡检模式

结合地方政策文件对危险源企业巡检的要求，对岗位级巡检任务及路径进行了优化。考虑到码头卸船巡检在非卸船期间任务量较少，同时储罐作为重大危险源，巡检频次要求较高，海水系统距离码头较近，故将码头卸船系统和储罐区、海水系统合并巡检。根据运行实际，将储罐岗占用时间较多的罐顶巡检频次适当减少，确保每天罐顶巡检一次。同时对各区域内的巡检顺序也进行了优化。优化后码头储罐岗巡检路径为火炬、TK-01 罐底操作平台、TK-04 罐底操作平台、TK-02 罐底操作平台、TK-03 罐底操作平台、罐区管廊操作平台、卸船管道排凝罐、码头四层平台、码头控制室，罐顶平台的巡检包含在一次巡检中。工艺处理岗巡检路径为外输计量撬、再冷凝器、高压泵、一起调整高压泵、BOG 压缩机、燃料气系统、12 m 平台、ORV、SCV、C2 换热器。公用工程岗巡检路径为给水泵站、空分空压站、循环水系统、软化水站、污水处理厂。