LNG接收站壓縮空氣露點高故障排查與預防措施

尹 瞳

（中石油京唐液化天然氣有限公司，河北唐山 063200）

0 引言

唐山LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然氣）接收站于2013年11月15日建成投產，截止2018年12月11日，已實現安全平穩運行5周年。累計安全運行2795萬工時，接卸180艘LNG船，外輸185億m3天然氣，裝車16億m3，工藝流程合理，設備總體運行狀況良好。LNG接收站包括卸儲系統、LNG增壓氣化外輸系統、BOG（Boiled Off Gas，閃蒸汽）處理系統、槽車裝車系統和公用工程系統等[1]。壓縮空氣系統屬于公用工程，為接收站提供儀表用氣和工廠用氣。工廠用氣主要用于檢維修臨時吹掃，間斷使用；儀表用氣主要為全站氣動執行機構提供動力氣源和氣動控制信號，以及為浸沒燃燒式氣化器提供點火空氣和火焰檢測器提供吹掃氣，連續使用[2]。儀表用氣壓力低時首先關斷工廠用氣，儀表氣壓力超低限時會觸發全站聯鎖停車。

1 LNG接收站壓縮空氣系統

唐山LNG接收站壓縮空氣系統（圖1），設置空壓機（電機功率75 kW，排氣量11.6（m3/min），額定/最大排氣壓力1.00/1.05 MPa）4臺，原配置為3臺，為提高可靠性，接收站通過技術改造增設空壓機1臺，實現了2用2備；儲氣罐（容積1.5 m3,工作壓力1.3 MPa）1臺；高效除油器（最高允許工作壓力1.3 MPa，容積0.04 m3）2臺（1用1備）；無熱再生吸附式干燥機（處理量22（m3/min），成品氣露點-40℃，進氣含油量10-5（0.1 ppm），工作壓力 1.3 MPa）2套（1用1備）；過濾器（工作壓力，1.3 MPa，處理量22（m3/min））2臺（1用1備）。空氣壓縮、干燥系統流程如圖1所示。4臺空壓機聯控運行，8 h自動切換一次主備機。經過空壓機壓縮的空氣首先進入儲氣罐，然后分2路經除油器除油后進入無熱再生吸附式干燥機，每套干燥機均由干燥罐和再生罐組成，通過閥門切換實現壓縮空氣的干燥和干燥劑的再生，干燥后的壓縮空氣經過濾器除塵后外輸，為接收站供應儀表用氣和工廠用氣[3]。2套干燥機每8 h自動切換一次。

圖1 壓縮空氣系統

2 故障分析及處理

自2013年投產運行以來，壓縮空氣系統運行基本平穩，保證了LNG接收站的正常用氣，同時也出現了2次壓縮空氣露點不合格，嚴重影響接收站運行安全的事件。壓縮空氣設計壓力（0.5～1）MPa，溫度要求為環境溫度，壓力露點-30.9。

2.1 干燥機1工作時露點偏高

（1）故障現象。干燥機1工作時露點偏高。壓縮空氣系統正常工作時，壓力露點一般在-70左右，而干燥機1工作時，露點只有-20左右，嚴重影響接收站的安全運行。

（2）原因分析。從圖1可以看出，露點高的原因：①環境空氣濕度大，或儲氣罐、除油器與過濾器內積水未及時排除；②干燥機內干燥劑過期或高效除油器工作失效，除油未凈，污染了干燥劑；③干燥機閥門切換流程有誤，干燥劑未有效再生；④閥門內漏，造成濕空氣進入再生罐，影響再生效果。

（3）故障排查與處理。通過工藝切換隔離干燥機1進行故障處理。用排除法逐項排查。因為當時處在冬季，空氣較為干燥，并且切換到干燥機2工作時露點合格，原因①可以排除。盡管如此，仍加強儲氣罐、除油器、過濾器內積水的排放頻度；為排除原因②，更換干燥劑，同時更換除油器、過濾器濾芯，但情況仍然沒有好轉。跟蹤觀察發現干燥機閥門切換流程準確無誤，故原因③也被排除；只剩原因④閥門內漏問題。

與干燥機相連接的閥門包括塔頂部單向閥和截止閥及罐底部切換閥組（每個罐1個供氣閥、1個排氣閥）。首先分析塔頂部單向閥和截止閥，干燥機2個罐交替工作，其中1個罐工作（干燥空氣）時，另一個罐（干燥劑）再生，交替運行[4]。截止閥用于將處于工作的罐內合格空氣引入再生罐內，實現干燥劑的再生（恢復活性），該閥開度偏小會影響再生速度，所以適度開大該截止閥有利于干燥劑的再生。單向閥的作用是阻止工作罐的合格空氣進入再生罐，如果單向閥出現反向內漏，并不影響再生罐內干燥劑的再生。罐底的4個閥門通過開關切換實現干燥工作與再生。如果再生罐供氣閥關閉時出現內漏，濕空氣進入再生罐，則罐內干燥劑無法再生，程序切換到該罐干燥時無法完成干燥空氣的功能，造成露點偏高。對干燥機底部2個供氣切斷閥逐一檢查，發現其中1個供氣閥關閥時未關位，調整后測試不再有內漏。再次投用干燥機1，壓縮空氣露點合格。

2.2 干燥機2工作時露點偏高

第二次事件是干燥機2工作時露點總是偏高。排查前一次分析出的所有原因，問題仍未解決。通過擴大排查范圍，問題很快被找到。干燥機2整個系統沒有問題，問題出在干燥機1進氣管路的切斷閥。從圖1可以看出，壓縮空氣從2路高效除油器出來后分別進入2組干燥機，同時有一根連通線把2路連在一起，當干燥機2運行時，干燥機1進氣管路的切斷閥V1-2未能按要求關閉，始終處于打開狀態，罐底的2個進氣閥必有1個處于打開狀態，因此，未經干燥的壓縮空氣進入不工作的干燥機1后又和干燥機2輸出的干燥的壓縮空氣混合輸出。盡管干燥機2輸出的空氣露點合格，與未經干燥的空氣混合后露點偏高。圖2是從DCS（Distributed Control System，分布式控制系統）調出的露點曲線，從圖中可以看出，在程序切換到干燥機2工作時，開始露點合格（-40℃），因為干燥機1塔內干燥劑初始合格，經過一段時間后，由于干燥機1處于非工作狀態，沒有流程切換實現干燥劑的再生，流過的壓縮空氣無法繼續得到干燥，混合后的空氣露點開始升高。經過檢查，切斷閥V1-2未關閉的原因是控制該閥的電磁閥故障，雖然程序發出了關閥信號，但由于電磁閥故障，未能使切斷閥關閉，更換故障電磁閥后，再次投用干燥機2，干燥系統工作正常，露點合格。

圖2 實時露點曲線

3 總結與改進措施

唐山LNG接收站壓縮空氣系統陸續出現2次空氣露點偏高情況，第一次是干燥機罐底閥門設備本身的問題，按常規排查方法容易解決。第二次是因為備用干燥機管路閥門故障影響了輸出空氣的露點，提醒我們處理問題時要開拓思路，不能局限在局部小范圍內。同時，為了防止類似情況再次發生，應采取相應措施。

（1）管理措施。要求巡檢人員在檢查時除了查看在用設備的狀態，處于備用狀態的設備也要檢查；按規定對空氣緩沖罐和除油器定期排污，潮濕天氣增加排污次數；定期更換除油器、除塵器濾芯及干燥機內干燥劑，確保設備正常運行。

（2）技術措施。完善中控室DCS，壓縮空氣由生產廠家提供的PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）控制系統運行，設備和閥門狀態通過RS485通信到DCS系統，切斷閥只有控制信號而沒有閥門狀態反饋信號，從控制室DCS上看到的閥門狀態實際上是閥門的控制信號，并不是閥門的實際狀態。當控制閥門的回路上有部件損壞時，閥門可能并沒有動作，容易造成誤判斷。經過技術改造，增加切斷閥的開關狀態反饋，把切斷閥的實際開關狀態信號引入到DCS，以便遠程監控閥門狀態，確保生產安全。