胡 超，焦長(zhǎng)安，王世超，王福海

(1.中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東青島 266400 2.青島石化檢修安裝工程有限責(zé)任公司，山東青島 266043)

LNG接收站循環(huán)水系統(tǒng)清洗作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制

胡 超1，焦長(zhǎng)安1，王世超1，王福海2

(1.中國(guó)石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司，山東青島2664002.青島石化檢修安裝工程有限責(zé)任公司，山東青島266043)

針對(duì)某LNG接收站循環(huán)水系統(tǒng)管路結(jié)垢嚴(yán)重，水池內(nèi)積攢大量黏泥并滋生了菌藻，影響到全場(chǎng)儀表風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行等問(wèn)題，研究循環(huán)水系統(tǒng)清洗方案，根據(jù)水池內(nèi)生物類(lèi)型、管道和設(shè)備的材料類(lèi)別，確定了作業(yè)流程，即先進(jìn)行殺菌滅藻、黏泥剝離處理，再進(jìn)行除銹除垢；其次從安全生產(chǎn)的角度對(duì)清洗過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并提出了應(yīng)對(duì)措施。

LNG接收站 循環(huán)水 結(jié)垢 風(fēng)險(xiǎn)控制

青島LNG接收站循環(huán)水系統(tǒng)主要為儀表風(fēng)系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)的相關(guān)設(shè)備不間斷的提供冷卻用水，故其運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到接收站能否正常運(yùn)行[1-4]。國(guó)內(nèi)化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一般建議采用軟化水[5,6]，但該接收站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是采用市政自來(lái)水，而水質(zhì)有較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)達(dá)不到要求。另外，由于設(shè)置在室外冷卻塔受到灰塵雜質(zhì)的影響，所以工廠(chǎng)運(yùn)行僅2年，便發(fā)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)以及設(shè)備換熱器中結(jié)垢嚴(yán)重、滋生了大量微生物。近期，儀表風(fēng)系統(tǒng)一臺(tái)螺桿壓縮機(jī)因潤(rùn)滑油溫度過(guò)高已發(fā)生2次跳車(chē)，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)是由于潤(rùn)滑油換熱器的水路管束結(jié)垢堵死所導(dǎo)致。為防止更嚴(yán)重的生產(chǎn)事故發(fā)生，必須對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行清洗。值得注意的是，清洗作業(yè)開(kāi)始后，儀表風(fēng)，氮?dú)庀到y(tǒng)將處于一種不安全狀態(tài)，一旦出現(xiàn)任何波動(dòng)便會(huì)影響到生產(chǎn)，甚至導(dǎo)致全場(chǎng)停車(chē)。為此，本文專(zhuān)門(mén)研究清洗方案，對(duì)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對(duì)措施。

1 循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程

循環(huán)水系統(tǒng)主要用于空分與空壓2個(gè)系統(tǒng)設(shè)備冷卻，其工藝流程見(jiàn)圖1。

對(duì)于空壓系統(tǒng)：空氣進(jìn)入螺桿空壓機(jī)(C-01A/B/C)壓縮后，產(chǎn)生壓力為0.8 MPa、溫度為40 ℃的非凈化壓縮機(jī)空氣，然后進(jìn)入微熱再生干燥裝置(V-01A/B)經(jīng)脫水凈化后，一部分進(jìn)入凈化壓縮空氣管網(wǎng)；一部分經(jīng)往復(fù)式空氣壓縮機(jī)(C-04)升壓至3.6 MPa后，送至凈化壓縮機(jī)空氣儲(chǔ)罐作為備用，用于供應(yīng)整個(gè)接收站應(yīng)急儀表用氣，剩余部分凈化壓縮空氣送至非凈化壓縮空氣管網(wǎng)。

對(duì)于空分系統(tǒng)：空氣進(jìn)入螺桿空壓機(jī)(C-02A/B)壓縮后，產(chǎn)生的非凈化空氣進(jìn)入PSA(變壓吸附制氮裝置，V-02A/B)，生產(chǎn)出純度≥98%的氮?dú)猓宦匪椭?.6 MPa氮?dú)夤芫W(wǎng)；另一路經(jīng)往復(fù)式氮?dú)鈮嚎s機(jī)(C-03A/B)壓縮后產(chǎn)生的3.6 MPa氮?dú)?，送至高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐作為應(yīng)急之用。自槽車(chē)來(lái)的液氮送至真空液氮儲(chǔ)罐，經(jīng)空浴式氣化器氣化后，產(chǎn)生的0.6 MPa氮?dú)馑椭恋獨(dú)饪偣堋?/p>

由上分析，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行的好壞主要會(huì)影響到螺桿空壓機(jī)C-01A/B/C、C-02A/B、PSA制氮系統(tǒng)V-02A/B、往復(fù)式壓縮機(jī)C-03A/B與C-04，在清洗管路的同時(shí)，以上10臺(tái)設(shè)備的冷卻器也需要納入作業(yè)范圍之內(nèi)。

圖1 循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程示意

2 循環(huán)水系統(tǒng)清洗方案

2.1 清洗流程

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)循環(huán)水管道內(nèi)壁結(jié)了一層1mm左右的復(fù)合型污垢，其主要成分為：生物黏泥、碳酸鹽水垢、鐵銹等。由于菌藻、黏泥的存在，若直接進(jìn)行加藥除垢處理，會(huì)阻止緩蝕劑和除垢劑到達(dá)金屬表面，影響藥劑發(fā)揮正常的緩蝕與除垢作用。因此，首先須進(jìn)行殺菌滅藻、黏泥剝離處理，清洗流程為：殺菌滅藻、黏泥剝離處理→水置換→除銹除垢處理→水置換→正常運(yùn)行。

由于殺菌滅藻、生物黏泥剝離過(guò)程所添加的藥劑無(wú)腐蝕作用，所以該階段可以進(jìn)行整體循環(huán)清洗；在酸洗除垢階段，由于管道材質(zhì)、設(shè)備換熱器材質(zhì)不同(管道為碳鋼，設(shè)備為不銹鋼、黃銅)，所需清洗藥劑不同，故要求設(shè)備進(jìn)行停機(jī)隔離、分段、獨(dú)立清洗。

根據(jù)以上分析，確定具體清洗步驟為：

a)對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)投加藥劑，進(jìn)行殺菌滅藻、污泥剝離。

b)拆除螺桿壓縮機(jī)C-01B/C、PSA裝置V-02B循環(huán)水進(jìn)出口管線(xiàn)，法蘭口用臨時(shí)管道跨接。為保證在其它設(shè)備清洗過(guò)程中C-01B/C、V-02B一直處于運(yùn)行狀態(tài)，分別從生活區(qū)低壓消防管線(xiàn)、空分空壓站內(nèi)自來(lái)水管網(wǎng)接臨時(shí)冷卻循環(huán)用水。

c)對(duì)螺桿空壓機(jī)C-01A、C-02A/B、PSA制氮裝置V-02A以及C-03A/B、C-04分別進(jìn)行除垢處理，同時(shí)進(jìn)行冷卻水塔填料更換、循環(huán)水管網(wǎng)及循環(huán)水池除垢工作。

d)恢復(fù)已清洗完的系統(tǒng)(循環(huán)水池、冷卻水塔、系統(tǒng)管線(xiàn)、C-01A、C-02A/B、V-02A、C-03A/B、C-04)的正常工藝流程。

e)C-01B/C，V-02B單機(jī)進(jìn)行除垢處理，其余設(shè)備正常運(yùn)行，清洗完畢后恢復(fù)流程。

2.2 殺菌滅藻、黏泥剝離處理

通過(guò)大劑量殺生劑和剝離劑交替使用，把循環(huán)水管線(xiàn)、冷卻塔填料、水冷換熱器中菌藻殺死并將生物黏泥剝離出來(lái)，使得下一步添加的除垢劑與緩蝕劑能發(fā)揮正常作用。具體操作方案如下。

a)將循環(huán)水池水pH值調(diào)整到7.5左右。

b)加入殺菌滅藻劑，將系統(tǒng)內(nèi)菌藻類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行有效殺生，共循環(huán)12 h。

c)加入黏泥剝離劑，進(jìn)行菌藻和黏泥的有效剝離，循環(huán)4 h后，每隔2 h補(bǔ)加一次，維持剝離劑的濃度，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，可以根據(jù)泡沫情況適量投加消泡劑，大致循環(huán)12 h。 該階段需要每0.5 h測(cè)定pH值、濁度、黏泥含量等數(shù)據(jù)，當(dāng)濁度基本不再增加時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行排污，污水排凈后再補(bǔ)水。

d)當(dāng)濁度降到20 mg/L以下或者生物黏泥量小于3 mg/L時(shí)，停止排污，可以進(jìn)行除銹除垢處理。

2.3 鐵銹和水垢的處理

其基本原理為：酸根離子與三氧化二鐵、碳酸鈣、磷酸鈣等污垢反應(yīng)后，會(huì)生成易溶于水的離子和絡(luò)合物，然后進(jìn)行置換將污垢排出循環(huán)水系統(tǒng)。雖然循環(huán)水管道與設(shè)備換熱器材質(zhì)不同，但清洗加藥步驟一致，具體如下：

a)先投加緩蝕劑，防止在清洗過(guò)程中管道、設(shè)備腐蝕速率過(guò)快，循環(huán)1 h。

b)將pH值調(diào)節(jié)到2左右，開(kāi)始循環(huán)酸洗，待pH值穩(wěn)定后，每0.5 h測(cè)一下數(shù)據(jù)。清洗過(guò)程中，pH值要確保穩(wěn)定，同時(shí)每0.5 h需檢測(cè)并記錄濁度、鈣離子、鐵離子的變化情況，以便控制清洗速度。

c)除垢清洗終點(diǎn)的判斷：在pH值維持不變的情況下，冷卻水的鈣離子濃度或總硬度維持1 h不變或者下降時(shí)，即為鈣垢的清洗終點(diǎn)；當(dāng)濁度和鐵離子濃度不再上升時(shí)即表示清洗結(jié)束。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析及措施

在循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行離線(xiàn)清洗過(guò)程中，整個(gè)空分空壓系統(tǒng)循環(huán)水將停止使用，為確保作業(yè)期間LNG接收站整個(gè)儀表風(fēng)系統(tǒng)及氮?dú)庀到y(tǒng)正常運(yùn)行，需提前考慮到各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)備好工藝應(yīng)急處置方案。

3.1 臨時(shí)供水不足

管道清洗期間，由于市政停水或者在廠(chǎng)區(qū)其它位置使用低壓消防水，引起臨時(shí)供水管線(xiàn)水量不足，從而會(huì)導(dǎo)致螺桿壓縮機(jī)出口溫度過(guò)高、PSA制氮裝置氣體露點(diǎn)升高而跳車(chē)。

應(yīng)對(duì)措施：①作業(yè)之前，先將1 000 m3的低壓消防水罐和生產(chǎn)水罐注滿(mǎn)并打開(kāi)2個(gè)罐的連通閥，如此2個(gè)罐中的水可互為備用，由于單臺(tái)螺桿壓縮機(jī)用冷卻水流量為10～13 m3/h，至少可確保2臺(tái)螺桿壓縮機(jī)市政停水情況下同時(shí)連續(xù)運(yùn)行約77 h；②密切監(jiān)控消防水罐及生產(chǎn)水罐液位，發(fā)現(xiàn)液位降低及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水，保證其不低于10 m；③當(dāng)外部停水，儲(chǔ)罐水量不足時(shí)，可以將PSA和1臺(tái)螺桿壓縮機(jī)停機(jī)，僅開(kāi)啟1臺(tái)螺桿壓縮機(jī)，首先確保全場(chǎng)儀表風(fēng)的供應(yīng)；④作業(yè)期間，嚴(yán)禁廠(chǎng)內(nèi)使用低壓消防水與生產(chǎn)水澆花、洗車(chē)；⑤注意臨時(shí)供水管線(xiàn)的正常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)漏水情況，及時(shí)報(bào)告處理。

3.2 氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力下降

由于PSA制氮裝置故障無(wú)法啟動(dòng)、液氮儲(chǔ)罐供應(yīng)不足等極端情況同時(shí)發(fā)生時(shí)，氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力下降，導(dǎo)致BOG壓縮機(jī)、罐內(nèi)泵、低壓泵等設(shè)備聯(lián)鎖停車(chē)，從而引發(fā)全廠(chǎng)停車(chē)。

應(yīng)對(duì)措施：①作業(yè)之前，將氮?dú)鈨?chǔ)罐充壓至3.0 MPa，作為應(yīng)急之用；②當(dāng)PSA制氮裝置不能正常使用時(shí)，迅速將氮?dú)庀到y(tǒng)切換至液氮儲(chǔ)罐供應(yīng)，保證全場(chǎng)氮?dú)夤?yīng)正常運(yùn)行；③將2臺(tái)液氮儲(chǔ)罐充裝滿(mǎn)罐，作業(yè)過(guò)程加強(qiáng)對(duì)液氮儲(chǔ)罐液位的監(jiān)控，當(dāng)儲(chǔ)量少于75%時(shí)，要立即報(bào)告及時(shí)采購(gòu)；④對(duì)整個(gè)氮?dú)庀到y(tǒng)進(jìn)行特殊管理監(jiān)控，每1 h巡檢一次，并記錄相關(guān)參數(shù)。

3.3 儀表風(fēng)管網(wǎng)壓力下降

作業(yè)過(guò)程中，C-01B/C兩臺(tái)螺桿壓縮機(jī)故障停車(chē)，導(dǎo)致全廠(chǎng)儀表風(fēng)管網(wǎng)壓力下降，從而引發(fā)全廠(chǎng)停車(chē)。

應(yīng)對(duì)措施：①作業(yè)之前將凈化壓縮空氣儲(chǔ)罐充壓至3.0 MPa，作為應(yīng)急之用；②在LNG碼頭根部，儀表風(fēng)與氮?dú)夤芫W(wǎng)預(yù)留了1個(gè)DN80接口，作業(yè)過(guò)程中在現(xiàn)場(chǎng)放置1條DN80金屬軟管及對(duì)應(yīng)螺栓、墊片、扳手；③在儀表風(fēng)不能短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常的情況時(shí)，用軟管將儀表風(fēng)與氮?dú)夤芫€(xiàn)跨接，用氮?dú)夤?yīng)儀表風(fēng)系統(tǒng)，向儀表風(fēng)管網(wǎng)注氮保證壓力維持在0.6 MPa以上；④加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行螺桿壓縮機(jī)以及循環(huán)水出口溫度的監(jiān)控，保證螺桿壓縮機(jī)冷卻水出口溫度不高于40 ℃，防止冷卻水量不足而導(dǎo)致跳車(chē)；⑤加強(qiáng)對(duì)儀表風(fēng)系統(tǒng)的巡檢，每1 h巡檢一次，尤其關(guān)注凈化壓縮空氣儲(chǔ)罐的壓力。

4 結(jié)論

按照文中闡述的方案，歷時(shí)5天便完成了LNG接收站整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)清洗除垢工作，但在實(shí)施過(guò)程中以下幾點(diǎn)值得重點(diǎn)注意：一是為了盡可能小的影響生產(chǎn)，要統(tǒng)籌規(guī)劃好設(shè)備的清洗流程，確保在最短時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)；二是要控制好銹除垢階段清洗速率，防止設(shè)備腐蝕穿孔；三是作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)提前考慮周全，相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施要落實(shí)到位。此外，該作業(yè)涉及到工藝、設(shè)備、儀表、電氣、安全等專(zhuān)業(yè)，需要各基層生產(chǎn)部門(mén)密切配合、通力協(xié)作。

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RiskControlofCirculatingWaterSystemCleaningOperationsinLNGTerminal

Hu Chao1, Jiao Chang′an1, Wang Shichao1, Wang Fuhai2

(1.SINOPEC Qingdao LNG Co.,Ltd., Shandong Qingdao 266400 2.Qingdao Petrochemical Maintenance and Installation Engineering Co.,Ltd., Shandong Qingdao 266043)

The circulating water system scaling seriously, and there have a mass of slime, plenty of bacteria and algae in the pool. Base on this, a special study launched for cleaning scheme of circulating water system. Primarily, according to the biological type in the pool, the material category of piping and equipment, the cleaning processes was determined which is to carry out sterilization and slime stripping process firstly, and then ablate the rust. Secondly, the risk of cleaning process was analyzed from the perspective of safety production, and proposed countermeasures.

LNG terminal; circulating water; scaling; risk control

2016-06-09

胡超，工程師，2011年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事LNG接收站設(shè)備管理工作。

“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目啟動(dòng)

8月26日，由中國(guó)石化安全工程研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)安工院)牽頭申報(bào)的“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品災(zāi)害事故應(yīng)急處置技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用示范”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在北京召開(kāi)，專(zhuān)家組組長(zhǎng)曹湘洪院士出席會(huì)議。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人曹永友代表項(xiàng)目組介紹了項(xiàng)目整體情況，各課題負(fù)責(zé)人圍繞課題目標(biāo)、任務(wù)分解、考核指標(biāo)落實(shí)、示范方案、進(jìn)度計(jì)劃等內(nèi)容分別進(jìn)行了匯報(bào)，專(zhuān)家組成員對(duì)課題組匯報(bào)進(jìn)行了質(zhì)詢(xún)，并提出建議。與會(huì)專(zhuān)家紛紛表示項(xiàng)目立項(xiàng)必要性強(qiáng)，創(chuàng)新性突出，研發(fā)意義重大，同時(shí)也提出了研究?jī)?nèi)容技術(shù)難度高，挑戰(zhàn)性強(qiáng)，需要抓緊實(shí)施推進(jìn)等具體要求，標(biāo)志項(xiàng)目研究正式啟動(dòng)。

“易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品災(zāi)害事故應(yīng)急處置技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用示范”項(xiàng)目是國(guó)家科技體制機(jī)制改革后實(shí)施的第一批項(xiàng)目之一，由安工院聯(lián)合清華大學(xué)、中國(guó)人民解放軍防化研究院、防化學(xué)院、公安部第三研究所、中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院等15家科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和救援基地共同承擔(dān)。項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容與天津港瑞海公司“8·12”危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)特別重大火災(zāi)爆炸事故暴露出的應(yīng)急處置問(wèn)題高度呼應(yīng)，重點(diǎn)針對(duì)爆炸品、壓縮氣體、液化氣體、易燃液體、易燃固體等危險(xiǎn)化學(xué)品燃爆事故現(xiàn)場(chǎng)，圍繞“偵檢洗消防”全流程，研究復(fù)雜環(huán)境下多災(zāi)種耦合的災(zāi)害事故演變規(guī)律，為易燃易爆災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)處置提供偵檢、個(gè)體防護(hù)、作業(yè)平臺(tái)、洗消、勘驗(yàn)等裝備，并為應(yīng)急處置各級(jí)人員提供培訓(xùn)演練系統(tǒng)和基于動(dòng)態(tài)推演的交互式?；啡急鹿蕬?yīng)急輔助決策支持系統(tǒng)，為易燃易爆?；窞?zāi)害事故處置提供全面、系統(tǒng)的技術(shù)與裝備支持。項(xiàng)目研究成果不但服務(wù)于我國(guó)國(guó)家?；肥鹿示仍兀卜?wù)于中國(guó)人民解放軍防化部隊(duì)和公安消防系統(tǒng)等易燃易爆?；窞?zāi)害事故的應(yīng)急處置過(guò)程。(張樹(shù)才)