一種大容積LNG儲罐珍珠巖優化補填充工藝

1.目的

LNG儲罐投運后，罐壁膨脹珍珠巖受內罐預冷收縮、運行期內罐高—低液位循環、罐內泵振動等因素的影響，開始發生自然沉降，當珍珠巖沉降至吊頂鋁板側下方后，外罐罐壁上部區域將出現漏冷現象，外罐上部表面還會出現濕痕或青苔，長此以往將影響儲罐保冷性能和健康狀態，給儲罐運營帶來安全隱患。相比常規16×104m3LNG儲罐，20×104m3及以上大容積儲罐內罐直徑更大，預冷工況下內罐徑向收縮量也更大，在運行期間出現珍珠巖沉降的風險也隨之增加。因此，有必要對大容積LNG儲罐珍珠巖補填充量、填補工藝進行優化，以降低大容積LNG儲罐運行期內珍珠巖的補填充次數，提升儲罐全生命周期的整體保冷效果，降低儲罐運行期安全風險。

2.方法

國內LNG接收站（含儲罐）項目的整體開車調試時間一般為3～6個月。調試時，應先對碼頭卸料管線和儲罐進行預冷，這個過程一般在2～4周內完成，與LNG接收站完成開車調試的時間間隔為2～3個月。隨后，接收站實現整體投運。因此，可在儲罐冷卻剛完成后、儲罐及接收站投運前開展儲罐珍珠巖在線補填充。該優化補填充工藝施工周期約為1個月，不會影響LNG接收站的整體投運時間。優化珍珠巖補填充的具體過程為：大容積LNG儲罐完成冷卻后，在剛剛建立儲罐液位且液位維持在0.5～2.0 m時，隨即開展儲罐罐壁膨脹珍珠巖保冷層的在線補填充。補填充過程中，要求儲罐內壓力保持穩定，壓力變化小于1.0 kPa·G/h，LNG儲罐運行壓力維持在12～24 kPa·G。可通過控制BOG(蒸發氣體)低溫壓縮機外輸流量來控制LNG儲罐操作壓力，以避免儲罐操作壓力過大引起儲罐環形空間珍珠巖粉塵漂浮，最終影響補填充實施效果。待膨脹珍珠巖補填充完成后，LNG儲罐再繼續進液，直至儲罐高液位并穩定后，再開展后續儲罐性能測試與接收站聯合調試等工作。

3.作用和效果

以國內某22×104m3大容積LNG儲罐的尺寸為例，按標準GB/T 26978—2021《現場組裝立式圓筒平底鋼質低溫液化氣儲罐的設計與建造》要求，開展珍珠巖庫存預留量計算，結果顯示儲罐建設期填充庫存量中約60%用于儲罐首次冷卻期間沉降。若采用筆者提出的儲罐珍珠巖優化補填充新工藝，可有效增加珍珠巖庫存量（增加量約為傳統工藝首次預冷后沉降量的2.5倍），確保儲罐運行期間珍珠巖高度滿足安全運行要求。實施本工藝后，可有效減少大容積LNG儲罐在25年運行壽命內的珍珠巖補填次數約2～3次，有效提升儲罐運行期保冷整體效果，減少運行期間補填充珍珠巖對儲罐生產運行效率的影響。在實現上述珍珠巖庫存量的情況下，對比傳統儲罐設計方案實施效果，以22×104m3儲罐為例，實施該優化補填充工藝的儲罐外罐高度低1～2 m，建設成本少2 000萬人民幣。

目前該工藝已申報國家發明專利《一種大容積LNG儲罐投運前珍珠巖補填充方法（202111610329.6）》（已受理）、國家實用新型專利《一種大容積LNG儲罐投運前珍珠巖補填充系統（202123311687.5）》（已授權），分別見圖1、圖2。

圖1 發明專利受理證書（目前實審狀態）

圖2 實用新型專利授權證書