下载文档原格式
2020,37(2) 44 〜479管#$石油化工设计Petrochemicd DesignLNG 接收站低温管道保冷安全及效果评价F G ,杨HI ,吴仲昆，韩NO（中国石化青岛液化天然气有限责任公司，山东青岛266400）摘要：LNG 接收站保冷效果的好坏，直接关系到生产的安全平稳运行。
为了对低温管道保冷现状进行评价，从2个方面进行了研究：1）采用表面温度与热）计法，对管道冷损失量进行测量计算;2）以大跨距直管为例,采用有限元分析方法，对其进行强度校核与极限载荷分析。
通过现场测量与计算，发现135个检测点中，冷损失量超出允许范围的比率高达71.9%，而且所有管道表面温度均低于露点温度。
此种状况意味着应采取措施降低冷量损失。
此外，经过数值模拟计算，认为管道载荷在容许范围内，并经现场验证，未发现明显的管道变形情况$关键词：LNG 接收站保冷表面温度有限元分析露点doi ：10. 3969/j. issn. 1005 - 8168.2020.02.011青岛LNG 接收站自2014年11月14日正式 投产以来，已安全平稳运行4年，但近期陆续发现内管 性保冷设施存在管、变形下坠、保保护层开裂 "这些若不解决可能带来的是:1）保冷结构内 后， 管载，特别是 大的小口径管道,可能造成管裂的严重后果;2）保内部积水，接触钢管道后带来腐蚀 ；3 ）可能 低压 LNG 温度升高，甚至 分气化， 凝 及夕卜输机泵稳定控制;4）导致BOG （ B oi I Off Gas 蒸气体） ， BOG 系统压力控制;5）于BOG 总管保冷效果变差，进入BOG 系统，造成BOG 压缩机入口温度升高，降低BOG 压缩机处理能力，增加BOG 处理能耗，影响接收站经济运行。
因此，对LNG 接收站低温管道保冷效果以及管道变形 评价是十分必要的。
1保冷效果测试方法1.1测试评价依据本次对LNG 接收站低温管道进行冷损失检测主要工程量包括：BOG 总管、LNG 低压总管、LNG高压总管、6台高压泵管道、9台汽化器入口管道、乙烷换 管道（下 C 2换 管道）、保 环管道、测点 共135 。
多年来,国内已建大型液化工厂和接收工程的核心技术多依赖进口,LNG保冷绝热技术及产品被发达国家垄断.为加快我国LNG项目关键技术的国产化进程,提升LNG管道保冷材料的国产化程度,分析了目前国内LNG管道工程常用保冷材料的类型、性能、特点及技术发展现状,提出了LNG管道保冷材料性能和要求,进一步对绝热设计提出建议,展望LNG保冷材料技术的未来发展趋势.低温设备及管道保冷简称保冷，而热力设备及管道保温简称保温，两者在工程上合称为绝热。
通常按设备及管道贮存和输送的介质温度划分，把介质温度低于常温的绝热措施称为保冷，把介质温度高于常温的绝热措施称为保温。
绝热是利用一些具有特殊性能的工程材料构成的绝热结构来减少其结构内外因温差形成的热流传递的措施。
绝热的目的是满足工艺生产，保持和发挥生产能力；减少冷(热)损失，节约能源；以及防止表面凝露或烫伤，改善工作环境等。
因此，同属于绝热工程的保冷和保温具有基本相同的绝热原理、基本相同的绝热结构与绝热措施以及基本一致的绝热目的。
习惯上常将保冷与保温统称为保温。
保冷区别于保温，主要有三点：一是传热的方向相反，保冷是由外向里，保温则是由里向外，因此保冷工程不仅受到外部热流向内传递的影响，同时受到外部环境的湿空气所含的水蒸气向内渗透的影响；二是保冷采取的结构，由于要阻止外部水蒸气向内渗透，需要在保冷层外敷设防潮层；三是保温介质常用一次能源(指煤、油等)，保冷介质常用二次(蒸汽)或二次(电)能源，由于设备折旧及能源多次转换消耗，冷价一般为热价的4—6倍，因此减少单位冷损失对于节约能源具有更高的经济附加值。
绝热材料是一种轻质的绝热性能优良的材料。
在工程上，通常把室温下导热系数低于0.2W/( m·K)的材料称为绝热材料。
而对于设备及管道绝热，相关国家提出了更严格的限定：当用于保温时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于623K(350℃)时，导热系数值不得大于0.12W/( m·K)；当用于保冷时，其绝热材料及制品在平均温度小于等于3OOK(27℃)时，导热系数值不得大于0.064W/( m·K)。
30、LNG管道为什么要绝热？
由于LNG管道是典型的低温介质输送管道（-162℃），管输LNG 一般呈低温液态，外界热量一旦侵入，就很容易使之汽化，进而使单相液流变为气液两相流，甚至发生气塞，结果导致局部管段压力增大、流量减小，严重影响LNG的正常输送。
因此，必须严格控制LNG的汽化。
然而，LNG管道绝热保冷可防止外界热量的侵入和LNG的汽化，其有效性主要取决于LNG管道的绝热质量。
因此，LNG管道必须采取绝热措施，其质量不仅影响LNG的输送效率，而且对整个系统的正常运行都将产生重要的影响。
LNG管道的绝热结构常用常规的保温材料包覆型和真空夹套结构。
图1 不同容量的LNG储罐甲烷含量与BOG日蒸发率的关系图2 纵坐标截取值的线性拟合
是每种材料最高温度表面的温度，是最低温度表面的温度：
式中，
图3 等效传热示意图
其中，为太阳辐射；为对流传热；为考虑的对流系数；为罐顶材料的吸收率。
为进入混凝土层的热量；是通过容器壁和罐体底部的热量；度；为罐顶和绝缘层之间的温度；
和分别为混凝土层和绝热层的热传导率。
储罐罐顶的表面温度：
为管道的长度；为环境温度；
为绝缘材料的传导率。
为
对于计算通过装卸泵进入的热量，传热过程的计算
为通过泵传递给为每的蒸发率和温度的改变不会影响
蒸发率增大时，从
（a）整体结构 （b）动力部分结构
图1 皮带式抽油机整体及动力部分结构示意图
三相异步电机经减速器后，将动力输出至下链轮从而驱动链轮及传动链的转动，由于皮带式抽油机传动链条始终保持同一方向转动，为了实现井下抽油杆及其配套工具的往复运动，采用了曲拐与滑车架相结合的机械式换向结构，图2所示为机械换向结构示意图。
曲拐头部与传动链相连接，相当于传动链条的一个特殊链节，始终与传动链条保持运动且保持相对静止，曲拐圆轴部
的成本的比较提供了基础。
LNG 低温管道保冷结构及保冷施工技术分析摘要：文章针对LNG低温管道技术进行研究分析，首先阐述保冷材料的结构类型与应用性能，其次指出LNG低温管道的保冷施工技术，最后提出相应的施工注意措施，旨在促进LNG低温管道的应用质量与效率，希望对相关研究人员提供参考与借鉴。
关键词：LNG低温管道；保冷技术；结构；性能前言：随着国家综合经济体系的不断完善，各行业对能源的应用需求都在不断提升，例如基本负荷型天然气（LNG）装置，作为天然液化气的接收端，需要保证天然液化气的运输环境与温度，因此对其外部构造与保冷效果具有较高的要求，同时保冷结构的科学性与可行性对LNG低温管道而言也是十分重要的，在调整优化保冷技术时，不仅要从保冷性能方面入手，还要从防潮环节入手，这样才能全面促进LNG低温管道的应用效率。
因此，文章重点对LNG低温管道的实际应用进行研究，通过对其保冷结构进行分析，并且提出保冷施工技术的优化措施，对LNG低温管道的高效应用具有重要作用。
一、LNG低温管道的保冷结构与性能特点LNG低温管道在应用过程中需要保证防火性能、导热系数、吸湿系数以及吸水系数等，同时还要对自身的线性收缩能力与机械强度作出保证，这样才能保证低温管道的持续作业温度。
此外，随着生态环保口号的提出，LNG低温管道还要符合相应的健康与环保要求。
当泡沫塑料及其制品处于25℃时，其管材的热导率应该低于0.044W/（m K），并且将吸水率控制在4%以下，这样才能有效防止外界温度环境对低温管道内部造成的温度侵蚀。
根据石油化工设备和管道隔热技术规范中的规定，保冷管道应选用闭孔型材料及其制品，不宜选用纤维材料或其制品，而且最好将保冷材料的含水率控制在1%左右。
管道在保冷时，确保冷结构表面温度高于环境的露点温度，防止凝霜结冰破坏保冷结构，有机硬质成型制品抗压强度不应小于0.15MPa，无机硬质成型制品的抗压强度不应小于0.30MPa。
二、LNG低温管道保冷施工技术的优化措施（一）直管与弯头段保冷施工优化措施针对LNG低温管道开展高质量的保冷施工，可以有效促进管道的保冷效率。
38目前，我国的能源结构仍旧以煤炭为主，保护环境、控制温室气体排放的任务十分艰巨。
天然气作为一种优质、高效、方便的清洁能源和化工原料，具有巨大的应用潜力，其中市场化程度较高的液化天然气（LNG）作为传统气源的补充也开始备受关注。
一、LNG 管道保冷材料性能及选择常见的保冷绝热材料有聚氨酯泡沫（PU）、聚异氰脲酸脂泡沫 (PIR)、酚醛泡沫、聚乙烯泡沫、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩、丁晴橡胶和二烯烃泡沫等。
从导热系数看，硬质聚氨酯泡沫最小；从耐燃性看，有机材料中 PIR、酚醛泡沫、丁晴橡胶和二烯烃泡沫较好，无机材料中膨胀珍珠岩和泡沫玻璃最佳；从吸水率看，聚乙烯泡沫和泡沫玻璃较好，膨胀珍珠岩最大。
而LNG管道保冷材料选则基本原则如下：（一）保冷材料及其制品的性能，应符合下列要求:1.保冷性能良好，有明确的导热系数方程式或导热系数图标；2.阻燃型保冷材料及其制品的氧指数不应小于30；3.含水率不大于1%。
（二）保冷材料及制品的允许使用温度应低于设备和管道的最低设计温度。
（三）用于奥氏体不锈钢设备和管道上的保冷材料及其制品中的氯离子含量，应符合GB/T 17393中的有关规定。
（四）保冷材料及其制品不应含有石棉。
二、LHG管道绝热材料性能对比1.聚异氰脲酸酯（PIR）。
聚异氰脲酸酯（以下简称PIR）是一种新型的有机高分子绝热材料，是以异氰酸脂（Isocyanate）与聚醚（Ployol）为主原料，再加上触媒、防火剂及环保型发泡剂，经专门配方和严格工艺条件下充分混合"反应"发泡生成的泡沫聚合体!2.泡沫玻璃（FG）。
泡沫玻璃（以下简称FG）是一种性能优越的无机发泡材料!虽然其他新型隔热材料层出不穷，但是泡沫玻璃以其永久性"安全性"高可靠性在低热绝缘"防潮工程"吸声等领域占据着越来越重要的地位!它的生产是废弃固体材料再利用，是保护环境并获得丰厚经济利益的范例！3.纳米隔热材料（SA）。
一种LNG管路保温装置摘要:介绍青岛绿科汽车燃气开发有限公司针对LNG超低温介质卸车、调压、加液开发的一种管路保温装置。
阐述了其集约化、操控便捷、高可靠性等方面的特点,有着广阔的市场潜力。
关键词:真空箱体高真空超低温高可靠性天然气作为清洁能源受到青睐,随着国家对能源需求的不断增长,LNG对优化中国的能源结构,有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题。
可以预见,在未来10～20年的时间内,LNG将成为中国天然气市场的主力军。
LNG低温输送管路设计中,其管道绝热保冷无疑是一个非常重要的问题。
真空绝热管(高真空)以其绝热性能好,被应用于空分设备的液化天然气、液氧、液氮的输送管路上,但出现了保冷周期短的普遍问题,使用2～3年需重新抽真空。
一种新型保温装置,即真空绝热阀箱结构,以下简称真空阀箱,充分利用真空保温绝热效果,设计更大的真空绝热腔,更少的焊接接口,理论上其真空绝热周期达到10年以上。
该产品通过了液氮试验检测,并已申请了国家发明专利,国家专利局已正式受理,申请号:201210237808.2。
2012年青岛绿科推出LNG保温管路装置,该产品以其集约化的设计、便捷的操控、更佳的绝热效果、安全可靠的性能,逐渐得到了用户的认可,截止2013年底投入市场50多台,客户反映效果良好,达到了预期功能效益。
1 产品特点1.1 结构形式提供一种空间小、焊口少、保温效率高、热损失少、阀门操作便利的管路保温装置。
其基本思路是:将撬装上的工艺真空绝热管路化零为整,打破现行真空绝热管路分支走向设计、阀门分散布局。
将内管路连接完毕后,将所有管线均置于箱体中,对管路整体进行真空绝热处理。
真空阀箱,内层全部采用SUS304不锈钢抛光管,箱体外板采用5 mm厚SUS304钢板。
抽真空技术保证其具有极高真空度,真空度达到5×10-3(实际抽至5×10-4)的高真空,可最大限度的减少冷源的损失。
在真空度为1.33×10-4Pa时,气体分子数密度只有3.24×1016/m3[1],远低于标态(0℃,101325 Pa)下的分数数密度2.687×1025/ m3。
研究液化天然气输送管道低温绝热施工要点绪论随着我国对能源需求的日益增加，LNG（液化天然气）作为一种新型、对环境友好的能源在国内逐步得到广泛应用，由于液化天然气储存温度为-162℃，在储存和运输的过程中，为了减少冷损，提高运转的经济性，其对保冷的要求也相当严格，本文主要针对管道的保冷施工做简要阐述。
一、保冷材料选用1.LNG接收站主要包括码头卸料设施、LNG储罐、工艺管网、装车设施、工艺处理设施、计量外输设施，其中站场码头卸料设施及LNG储罐一般使用硬质保冷材料，其余设施由于结构复杂，为了施工方便，增强输送过程中隔热效果宜采用柔性保冷材料。
2.硬质保冷材料使用的主材为PIR和泡沫玻璃，辅材包括FOSTER95-50、FOSTER81-84、耐磨剂、黑色玛蹄脂、PAP铝箔、压敏胶带、不锈钢捆扎带钢扣、玻璃纤维棉、丁基橡胶、镀铝钢板、汽阻层所用FOSTER90-66及网格布、金属密封胶、阀门法兰发泡用PUR发泡材料。
3.柔性保冷材料施工使用主材为丁腈橡胶（LT黑色）和二烯烃弹性体发泡材料（LTD蓝色），辅材包括阿乐斯专用胶水520胶水、MASTIC密封剂、耐磨铝箔、铝箔自粘胶带、黑色LT自粘胶带、不锈钢钢带钢扣、镀铝钢板、FOSTER95-44金属密封胶、汽阻层用FOSTER90-66及网格布。
二、采用硬质保冷材料施工技术要点1.绝热施工前管道预处理安装绝热材料之前，所有管道和管件应焊接完成并经过水压和气压试验。
需要绝热的管道表面应不含油污、松动的氧化皮、灰尘及其它杂质，管道表面应防潮，在安装绝热材料之前应充分晾干。
2.管道保冷施工2.1保冷施工前查对设计提供单线图，确认保冷厚度。
2.2使用两层或三层预成型硬质PIR或FG泡沫作为绝热材料，异层应压缝，压缝宽度宜为200mm。
2.3第一层为PIR材料弧板贴紧并包覆于管道表面，使用钢扎带扎紧，与保冷管托接触的PIR，需用FOSER95-50密封胶密封。
