LNG接收站低温管道保冷结构在线修复关键技术探索与实践

林建盛

摘 要：针对LNG行业低温管道保冷材料老化、保冷效果变差的现状开展研究，探索出LNG低温管道保冷结构在线检测评估方法、设计开发出用于LNG低温管道除霜的专用工具、首次完成了LNG低温管道直管段、伸缩缝、弯头、三通保冷结构在线裸管状态下修复试验工作，避免了传统做法因LNG低温管道修复需要工艺隔离、排空而带来停产的巨大经济损失。LNG低温管道保冷系统在线修复关键技术的突破，不仅可提高LNG低温管道运行效率、降低企业能耗，而且为LNG行业低温管道保冷在线修复提供了思路和借鉴。

关键词：LNG低温管道;保冷系统;在线修复

中图分类号：TE64 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0151-02

0引言

由于LNG低温管道（-161℃）长期低温运行，随着其外部保冷材料PIR（聚异三聚氰酸脂）的老化、甚至失效，导致部分管线漏冷量加大，保冷效果显著降低，产生了大量的BOG（液化天然气蒸发气）气体，为了处理BOG气体，耗费大量电能，与此同时，若进一步恶化，将影响安全运行。

按照传统做法，需将要修复的LNG低温管道进行工艺隔离、吹扫、排空后待管道温度回升后方可进行作业，该做法方式将带来LNG排空、甚至停产的巨大经济损失。对于低温管道保冷层进行科学的诊断评估，在现有基础上对保冷结构进行修复，尤其是不停产情况下的在线修复技术尤为关键，不仅能够提高整个管路的输送效率、减少冷量损耗，降低能耗。而且低温管道保冷层老化、失效是LNG行业普遍存在的问题，通过LNG低温管道保冷系统在线修复技术的首次研究，一旦技术攻关成功，可以直接推广应用，经济效益很高。

1 保冷结构在线检测、评估

1.1 思路及做法

为了做好保冷结构在线评估和修复工作，对LNG低温管道保冷结构保冷和保冷状态进行测试，通过测试数据计算管道现状结构是否满足设计参数。根据《设备及管道绝热效果的测试与评价》（GB/T 8174-2008）相关要求采用触点测温仪对现场低温管道沿管道轴线每5m设置一个测温截面，每个测温截面对称设置4个测温点进行在线温度检测、测试管道周围环境的温度、露点温度、环境湿度和风速。

1.2数据处理及保冷效果评价

1.2.1测试数据分析与处理依据

1.2.2保冷效果评价依据

测试结果可以按照GB/T4272和GB/T8175的有关规定进行分析与评价[3]。允许冷损失量设计的保冷结构外表面温度换算后高于设计工况下露点温度，同时冷损失量小于设计工况的允许冷损失量视为合格。

根据接收站的现场情况，选择了3英寸LNG低温管道作为修复试验管段，在风速小，太阳辐射较小的条件下测试试验管段的管托、三通、弯头、直管段处的表面温度、周围环境参数并在现场做好标记，通过计算来评估测试管段的保冷状况。依据GB/T 17357-2008、GB/T 8174-2008等标准与试验管段的原始设计参数，对试验管道测试的表面温度和环境参数进行分析计算，结果如表1所示。

檢测段的表面温度换算成设计条件的表面温度后基本低于设计条件的露点温度（29.2℃），测试条件的冷损失也大于设计要求的最大冷损失量（25w/m2），保冷效果不满足防凝露的设计要求。

2 在线修复专用工具开发

针对目前国内LNG行业没有用于LNG低温管道在线修复专用工具的现状开展研究，为保证LNG低温管道保冷材料在线修复技术顺利实施，建设了实验平台，模拟现场运行情况进行保冷材料的在线修复替换，并设计了专用的修复工具，吹扫表面冰霜（由于LNG低温特性，当管道外表面的保冷材料PIR拆除时，管道将结霜结冰，需要清理干净才能进行修复）。管道在-162℃运行条件下，拆开最内层保冷结构后，利用设计的吹扫工具采用氮气作为吹扫介质进行吹扫，在保证不结霜的条件下安装新的保冷材料。保冷结构替换后，保温效果较好，无漏冷现象，满足防凝露要求，实验室状况下实现了LNG管线保冷结构在线修复与替换。

3 试验LNG低温管道在线裸管状态下全替换修复

依据在线检测、评估情况，首次完成试验管道直管段、伸缩缝、弯头和三通保冷结构保在线裸管状态下全替换修复工作，如图1所示。

4 实施效果

4.1修复效果评估

管道保冷修复完成后，采用同样的检测方法在之前标记处重新检测、分析计算，结果如表2所示，由表1可知，采用此方式修复后管道保冷效果满足设计要求。

4.2 修复后管道运行效率   

管道保温层厚度为100mm，管道的外径0.3016m。试验管线长25m，管道平均漏热量51.28J/s/m2，LNG潜热640kJ/kg，则每年多产生的BOG量为：

漏热量=3.14×0.3016×25×（51.28-25）×365×24/1000×3600/640 =30.7t/a。

年可节约BOG回收设备运行电量约1.5万度，若接收站保冷管道修复的长度延长的话，将节省更多的能耗。同时，可以避免停产修复造成的巨大经济损失，经济效益巨大，若修复管道变长则效益将更大。

5 创新性

（1）节能性：LNG漏冷管线在线修复完成后，可以提高整个管路的输送效率、降低能耗、减少冷量损失和BOG气体的产生，从而降低电耗;

（2）创新性：管道在线裸管状态下保冷在线修复技术首次应用于在线LNG低温管道上，在国内、尤其是在LNG行业是首次提出，具有很高的研究价值;

（3）经济性：低温管道保冷层老化、失效是LNG行业普遍存在的问题，通过LNG低温管道保冷系统在线修复技术的研究，一旦技术攻关成功，可以直接推广应用，经济效益很高。在线修复关键技术的攻破，改变传统低温管道修复时需将管道隔离、排空的方式，避免了停产的巨大经济损失。

参考文献

[1] GB/T 17357-2008，设备及管道绝热层表面热损失现场测定热流计法和表面温度法[S].

[2] GB/T 8174-2008，设备及管道绝热效果的测试与评价[S].

[3] GB/T4272-2008，设备及管道绝热技术通则[S].