LNG 接收站巡檢設(shè)計(jì)與優(yōu)化

郭紅振，秦賽雷，周懷發(fā)

（1.中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東 青島 266000；2.北京燃?xì)饧瘓F(tuán)（天津）液化天然氣有限公司，天津 300450）

LNG 接收站包含LNG 儲(chǔ)存以及危險(xiǎn)貨物接卸作業(yè)，一般均構(gòu)成國(guó)家一級(jí)重大危險(xiǎn)源。區(qū)別于其他石化企業(yè)，LNG 接收站工藝管網(wǎng)所存有介質(zhì)均為超低溫，容器、鋼材管道外表均覆蓋有較厚的保冷層，一般的泄漏肉眼難以發(fā)現(xiàn)。LNG 泄漏氣化后的天然氣擴(kuò)散迅速，遇到火源就會(huì)爆炸，危險(xiǎn)性極大。為保障接收站平穩(wěn)、安全運(yùn)行，進(jìn)行日常的巡檢猶為重要。高效的巡檢方案可以在最短的路徑里，覆蓋接收站區(qū)域內(nèi)所有需要監(jiān)控的設(shè)備狀態(tài)和儀表參數(shù)，并能夠第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)任何安全隱患。日常巡檢的設(shè)計(jì)優(yōu)化既可以保障全場(chǎng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定、安全，也可以減輕現(xiàn)場(chǎng)操作人員的日常工作任務(wù)[1]。

為了方便巡檢，提高效率，結(jié)合部門、班組崗位設(shè)置，可以給整個(gè)接收站分區(qū)，按照工藝流程相關(guān)、設(shè)備功能集中、地理位置相近的原則分區(qū)，以山東某LNG 接收站為例，可以將全場(chǎng)分為碼頭儲(chǔ)罐區(qū)、工藝處理區(qū)、輕烴回收區(qū)、公用工程區(qū)、槽車充裝區(qū)，如圖1 所示。

圖1 巡檢區(qū)域劃分圖

1 碼頭儲(chǔ)罐區(qū)

碼頭儲(chǔ)罐區(qū)包括碼頭卸船區(qū)和LNG 儲(chǔ)罐區(qū)，從全場(chǎng)的巡檢區(qū)域劃分圖中可以看出，5 個(gè)分區(qū)中碼頭儲(chǔ)罐區(qū)的面積最大，距中心控制室的距離最遠(yuǎn)。對(duì)于LNG接收站來說，碼頭儲(chǔ)罐區(qū)作為接卸和存放LNG 的主要區(qū)域，其重要性可見一斑。碼頭儲(chǔ)罐區(qū)完成接收站對(duì)LNG 的接收和儲(chǔ)存，同時(shí)也可以對(duì)LNG 輸出提供動(dòng)力。其主要的工藝流程有卸船流程、保冷循環(huán)以及低壓外輸[2-4]。

1.1 碼頭卸船系統(tǒng)

接收站卸船碼頭上設(shè)有液相臂和氣相返回臂。LNG 運(yùn)輸船到達(dá)卸船碼頭后，岸上人員通過操作面板對(duì)卸料臂進(jìn)行液壓操作，使之與船舶接口法蘭相互連接。船岸連接完成后，LNG 通過船上的輸送泵，經(jīng)液相臂、卸料總管輸送到LNG 儲(chǔ)罐中。LNG 進(jìn)入儲(chǔ)罐后置換出的部分BOG 氣體通過氣相返回臂送回LNG船的貨艙以維持系統(tǒng)的壓力平衡。在對(duì)卸料臂排凝以及氮?dú)獯祾咧脫Q后，斷開卸料臂與船接口法蘭的連接。非卸船期間低壓總管內(nèi)LNG 通過碼頭保冷循環(huán)管線進(jìn)入卸料總管后回到低壓總管及儲(chǔ)罐，以維持卸料總管處于冷態(tài)。

1.2 LNG 儲(chǔ)罐系統(tǒng)

LNG 儲(chǔ)罐一般均為全容式儲(chǔ)罐。同時(shí)根據(jù)進(jìn)口LNG 組分的不同，將儲(chǔ)罐分為貧液罐和富液罐。貧液罐只儲(chǔ)存貧液，富液罐只儲(chǔ)存富液。卸船時(shí)LNG 從進(jìn)料管線給儲(chǔ)罐進(jìn)料，根據(jù)組分和密度的不同，選擇從儲(chǔ)罐的底部或頂部管口進(jìn)料。使同一儲(chǔ)罐內(nèi)的介質(zhì)密度盡量保持一致，從而有效防止分層。

2 工藝處理區(qū)

工藝處理設(shè)施區(qū)布置在儲(chǔ)罐區(qū)的北部，從東往西依次布置了開架式氣化器（ORV）、浸沒燃燒式氣化器（SCV）；北側(cè)布置了BOG 壓縮機(jī)、LNG 高壓輸送泵和再冷凝器。

2.1 LNG 氣化外輸系統(tǒng)

來自儲(chǔ)罐的低壓BOG 氣體經(jīng)過低溫BOG 壓縮機(jī)加壓進(jìn)入再冷凝器，被來自再冷凝器中上部的低壓LNG 再冷凝變成液態(tài)，與直接低壓外輸?shù)腖NG 匯合后進(jìn)入高壓泵升壓入口。一般在春季、夏季和秋季，升壓后的LNG 送入開架式海水氣化器，LNG 通過與海水交換熱量汽化為氣體進(jìn)行外輸。冬季氣溫較低時(shí)，升壓后的LNG 送入浸沒燃燒式氣化器，燃料氣燃燒加熱水浴，LNG 通過與熱水浴交換熱量汽化為氣體進(jìn)行外輸。

2.2 BOG 再冷凝系統(tǒng)

來自BOG 總管的氣體首先進(jìn)入BOG 壓縮機(jī)入口單元減溫器，自低壓泵出口引出一股LNG 進(jìn)入減溫器，與BOG 氣體換熱后降低BOG 的溫度。LNG 小液滴隨著氣體被帶出減溫器，在BOG 壓縮機(jī)入口分液罐中實(shí)現(xiàn)氣液分離。分離出來的LNG 自分液罐底部自流至LNG 排凝罐。分液罐分離后的氣體自罐頂流出進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，壓縮后的BOG 從頂部進(jìn)入再冷凝器，與來自低壓泵出口總管的LNG 在不銹鋼鮑爾環(huán)填料床中直接接觸并充分換熱，過冷的LNG 液體將BOG氣體完全冷凝成LNG，再?gòu)脑倮淠鞯撞颗懦鲞M(jìn)入通往高壓泵的匯管。

3 輕烴回收區(qū)

輕烴回收區(qū)為該接收站特有，輕烴回收單元包括流程相同的系列一、系列二的2 套裝置，主要任務(wù)是將富LNG 進(jìn)行分離，將富LNG 中的C2 及以上組分分離出來，得到高品質(zhì)的LNG 產(chǎn)品、附加值較高的液態(tài)乙烷產(chǎn)品和LPG 產(chǎn)品。輕烴回收裝置采用兩級(jí)升壓一級(jí)閃蒸無壓縮流程，流程包括系列一、系列二2 套裝置，每套裝置包括3 部分，即LNG 升壓泵部分、脫甲烷塔部分、脫乙烷塔部分。

4 槽車區(qū)

槽車裝車系統(tǒng)主要包括LNG 裝車總管、BOG 返回管線、LNG 保冷循環(huán)管線、C2 裝車總管、C2 泄壓管線、LPG 裝車總管、LPG 氣相返回管線、LNG/C2/LPG裝車撬、凝液收集罐等。LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG 經(jīng)低壓泵升壓，經(jīng)LNG 裝車總管輸送至LNG 裝車撬，再充裝至LNG 槽車內(nèi)。C2 儲(chǔ)罐內(nèi)的C2 經(jīng)升壓泵升壓，C2 換熱器換熱降溫，經(jīng)C2 裝車總管輸送至C2 裝車撬，再充裝至C2 槽車內(nèi)。LPG 儲(chǔ)罐內(nèi)LPG 經(jīng)裝車泵升壓，經(jīng)LPG 裝車總管輸送至LPG 裝車鶴管，再充裝至LPG槽車內(nèi)，LPG 氣相通過LPG 氣相鶴管返回至LPG 儲(chǔ)罐。

5 公用工程區(qū)

公用工程區(qū)主要包括空壓機(jī)、氮?dú)庀到y(tǒng)、儀表風(fēng)系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)、生活給水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、電解制氯系統(tǒng)等。

6 巡檢方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

巡檢方案主要包括巡檢點(diǎn)和巡檢路徑的確定。巡檢路線點(diǎn)的劃分主要依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控所判斷的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，包括設(shè)備設(shè)施和作業(yè)活動(dòng)的各個(gè)級(jí)別的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等。根據(jù)各個(gè)分區(qū)的監(jiān)控點(diǎn)的位置、監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)目、工藝監(jiān)控要點(diǎn)要求，對(duì)巡檢任務(wù)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。該接收站結(jié)合日常安全管理經(jīng)驗(yàn)，完成路線點(diǎn)優(yōu)先等級(jí)的合理設(shè)置，提出了初步的巡檢方案。

6.1 原始巡檢方案

運(yùn)行初期接收站設(shè)置了碼頭崗、儲(chǔ)罐崗、工藝崗、公用工程崗。考慮到公用工程區(qū)的巡檢任務(wù)相對(duì)較少，所以海水系統(tǒng)由公共工程崗進(jìn)行巡檢。槽車區(qū)及輕烴回收區(qū)由于是獨(dú)立的運(yùn)行部門，巡檢相對(duì)獨(dú)立，不進(jìn)行統(tǒng)一分析。碼頭崗巡檢路徑依次為卸船管道排凝罐、碼頭控制室、碼頭排凝罐、碼頭四層平臺(tái)、火炬。儲(chǔ)罐崗巡檢路徑依次為TK-01 罐底操作平臺(tái)、TK-01 罐頂操作平臺(tái)、TK-02 罐底操作平臺(tái)、TK-02 罐頂操作平臺(tái)、TK-03 罐底操作平臺(tái)、TK-03 罐頂操作平臺(tái)、TK-04 罐底操作平臺(tái)、TK-04 罐頂操作平臺(tái)、罐區(qū)管廊操作平臺(tái)。工藝崗巡檢路徑依次為再冷凝器、高壓泵、BOG 壓縮機(jī)、燃料氣系統(tǒng)、ORV、ORV、外輸計(jì)量撬。公用工程崗巡檢路徑依次為空分空壓站、軟化水站、循環(huán)水系統(tǒng)（含鍋爐房）、污水處理廠、給水泵房、海水濾網(wǎng)間、海水泵房、海水制氯系統(tǒng)。

6.2 優(yōu)化后的巡檢模式

結(jié)合地方政策文件對(duì)危險(xiǎn)源企業(yè)巡檢的要求，對(duì)崗位級(jí)巡檢任務(wù)及路徑進(jìn)行了優(yōu)化。考慮到碼頭卸船巡檢在非卸船期間任務(wù)量較少，同時(shí)儲(chǔ)罐作為重大危險(xiǎn)源，巡檢頻次要求較高，海水系統(tǒng)距離碼頭較近，故將碼頭卸船系統(tǒng)和儲(chǔ)罐區(qū)、海水系統(tǒng)合并巡檢。根據(jù)運(yùn)行實(shí)際，將儲(chǔ)罐崗占用時(shí)間較多的罐頂巡檢頻次適當(dāng)減少，確保每天罐頂巡檢一次。同時(shí)對(duì)各區(qū)域內(nèi)的巡檢順序也進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后碼頭儲(chǔ)罐崗巡檢路徑為火炬、TK-01 罐底操作平臺(tái)、TK-04 罐底操作平臺(tái)、TK-02 罐底操作平臺(tái)、TK-03 罐底操作平臺(tái)、罐區(qū)管廊操作平臺(tái)、卸船管道排凝罐、碼頭四層平臺(tái)、碼頭控制室，罐頂平臺(tái)的巡檢包含在一次巡檢中。工藝處理崗巡檢路徑為外輸計(jì)量撬、再冷凝器、高壓泵、一起調(diào)整高壓泵、BOG 壓縮機(jī)、燃料氣系統(tǒng)、12 m 平臺(tái)、ORV、SCV、C2 換熱器。公用工程崗巡檢路徑為給水泵站、空分空壓站、循環(huán)水系統(tǒng)、軟化水站、污水處理廠。

6.3 2 種巡檢模式的比較

優(yōu)化后的巡檢模式，解決了巡檢路徑交叉問題、巡檢效率不高、巡檢工作量差異較大的問題，同時(shí)也滿足了一些法律法規(guī)制度上的新要求。崗位合并后，巡檢人員的休息時(shí)間更加充足，同時(shí)還可以留有更多的機(jī)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行工藝操作或者應(yīng)急處置，優(yōu)化后的巡檢模式效率得到提高。優(yōu)化前后對(duì)比如表1 所示。

表1 優(yōu)化前后對(duì)比

7 結(jié)論與建議

本文對(duì)接收站巡檢任務(wù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，得到了更優(yōu)的巡檢模式。建議在技術(shù)措施上進(jìn)行改進(jìn)，提高巡檢的智能水平，降低員工巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度。比如關(guān)鍵崗位自動(dòng)化巡檢，采用視頻信號(hào)AI 識(shí)別，自動(dòng)識(shí)別裝置異常情況并及時(shí)報(bào)警。改善巡檢裝備與條件，儲(chǔ)罐上安裝防爆電梯以提升巡檢效率等。