液化天然氣低溫儲罐穹頂氣頂升工藝研究

張泉（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

液化天然氣低溫儲罐穹頂氣頂升工藝研究

張泉（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

建設(shè)液化天然氣（LNG）低溫儲罐是一項艱難的工程，其關(guān)鍵核心技術(shù)之一便是儲罐穹頂?shù)纳敼に?。本文以天津LNG儲罐項目30000方LNG低溫儲罐穹頂頂升為例探討了LNG低溫儲罐穹頂氣頂升工藝。

LNG低溫儲罐；穹頂；氣頂升

建設(shè)液化天然氣（LNG）低溫儲罐是一項艱難的工程，其關(guān)鍵核心技術(shù)之一便是LNG低溫儲罐穹頂?shù)纳敼に?。鋼制穹頂模塊在預(yù)制完成后通過氣體壓力頂升至儲罐頂部抗壓環(huán)，通過焊接與預(yù)埋在混凝土墻體上的抗壓環(huán)連接在一起。氣壓頂升是通過安裝在儲罐底部的風(fēng)機(jī)源源不斷地提供氣體壓力，在氣體壓力的作用下，將穹頂鋼結(jié)構(gòu)頂升至指定位置。為了保證頂升過程的安全性，需要配備平衡索具，以保持穹頂鋼結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)上升和只產(chǎn)生較小的傾斜，通過密封系統(tǒng)來保證頂升過程中氣體壓力維持較小的變化幅度或基本不變。由于穹頂輔助裝置安裝誤差導(dǎo)致穹頂重心偏移，需在穹頂板上增加配重，以保持頂升過程中穹頂?shù)钠胶夥€(wěn)定。

1 穹頂鋼結(jié)構(gòu)氣頂升工藝原理分析

氣頂升工藝原理是使用外部加壓設(shè)備—鼓風(fēng)機(jī)，對由穹頂結(jié)構(gòu)、混凝土外墻壁及承臺三者形成的密封空間送入大量低壓空氣加壓，使密閉空間與外部空間形成壓力差，在空氣的總浮力大于穹頂鋼結(jié)構(gòu)的重量并克服摩擦阻力后，穹頂模塊利用壓差產(chǎn)生上浮位移，從儲罐底部頂升至頂部，通過焊接與預(yù)埋在混凝土墻體上的抗壓環(huán)連接在一起。氣壓升頂示意圖如圖1所示。

穹頂鋼結(jié)構(gòu)通過平衡系統(tǒng)固定，混凝土墻體與穹頂鋼結(jié)構(gòu)邊緣通過密封系統(tǒng)保證氣壓的穩(wěn)定性。通過氣壓，使穹頂鋼結(jié)構(gòu)沿著混凝土罐壁逐步頂升至指定位置，并與預(yù)埋在墻體的抗壓環(huán)通過焊接連接。整個升頂過程不需要借助大型吊機(jī)，便可順利完成穹頂鋼結(jié)構(gòu)的安裝。

2 LNG低溫儲罐穹頂氣頂升工藝關(guān)鍵技術(shù)

LNG儲罐氣頂升成功的關(guān)鍵是平衡系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、平衡配重和測量系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行。為了保證氣升頂?shù)目煽啃院蜕數(shù)姆€(wěn)定性，必須確保這五個系統(tǒng)的完整性和可操作性。

平衡系統(tǒng)由上部平衡裝置，鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪、中心滑輪組和底部固定裝置組成。

動力系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)道、控制柜等構(gòu)成，為氣壓升頂提供動力。

密封系統(tǒng)包括臨時門洞的密封、管道的密封和拱頂邊緣的密封。管道使用法蘭和盲板進(jìn)行密封，臨時門洞使用鋼板進(jìn)行密封，拱頂邊緣使用薄鐵皮、防火布、粘性膠帶、壓條進(jìn)行密封。

為了保證升頂過程中拱頂?shù)钠胶?，必須?yán)格控制鼓風(fēng)機(jī)輸入的風(fēng)壓和風(fēng)量，需要準(zhǔn)確測量風(fēng)壓和風(fēng)量。測量使用U型壓差計，一套在風(fēng)機(jī)附近大門洞位置設(shè)置閥門與罐內(nèi)聯(lián)通，另一套在罐頂指揮平臺小門洞位置設(shè)置閥門與罐內(nèi)聯(lián)通。壓差計一端與罐內(nèi)相通，另一端與罐外大氣相通用透明塑料管連接成U型管形式，并固定在木板上，在木板上U型管兩側(cè)固定尺子作為刻度來對比觀察水柱的上升情況。

氣頂升開始前，需清除與氣壓升頂無關(guān)的雜物，確保拱頂和混凝土墻體之間沒有任何的雜物存在，確保拱頂上表面沒有在升頂階段可能滑落的物體。

氣頂升受氣象條件影響較大，需在無雨雪、平均風(fēng)速小于六級的天氣條件下進(jìn)行。氣頂升必須由各崗位相關(guān)人員分工協(xié)作，在總指揮的統(tǒng)一指揮下進(jìn)行。所有相關(guān)人員應(yīng)能夠隨時與總指揮取得聯(lián)系，接受指令。

3 氣壓升頂過程

氣壓升頂具備條件后，由總指揮下令開始升頂作業(yè)。依次啟動發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)；緩慢打開風(fēng)機(jī)控風(fēng)器；依次打開風(fēng)閘；檢查拱頂脫離狀態(tài)，控制拱頂以50㎜/min緩慢上升到350㎜高度，檢查平衡壓力、控風(fēng)板開啟角度，如拱頂傾斜度大于控制值，需調(diào)查原因并采取措施排除干擾，使拱頂恢復(fù)平衡；繼續(xù)以50㎜/ min的速度將拱頂緩慢上升至5米位置，然后增加上升速度，以200㎜/min的平均速度連續(xù)升頂直至到達(dá)最后5米位置，然后控制風(fēng)壓，以50㎜/min的平均速度通過最后5米高度，直至拱頂與抗壓環(huán)接觸。在拱頂接觸到抗壓環(huán)之后穩(wěn)住拱頂加壓，使拱頂與抗壓環(huán)緊密接觸，并開始進(jìn)行拱頂與抗壓環(huán)的組對、焊接?？箟涵h(huán)與拱頂全部焊接打底完成后，依次關(guān)閉風(fēng)機(jī)，使罐內(nèi)壓力下降至大氣壓力，升頂結(jié)束。

圖1 ：氣壓升頂示意圖

拱頂升頂結(jié)束后，進(jìn)行工裝拆除工作，拆除原則是先拆除張緊裝置，然后同步拆除導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及固定裝置。

4 結(jié)語

氣頂升工藝使儲罐穹頂升頂不再依賴大型起重機(jī)具，有效的節(jié)約了項目建設(shè)成本。通過天津LNG項目2個30000方低溫LNG儲罐穹頂鋼結(jié)構(gòu)氣頂升的操作實踐，我們掌握了儲罐穹頂鋼結(jié)構(gòu)氣壓頂升工藝技術(shù)，為今后類似工程項目積累了經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

[1]SH/T3537-2002,立式筒形低溫儲罐施工技術(shù)規(guī)程[s].