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        浙江LNG國產(chǎn)IFV異常情況分析與處理

        2021-06-23 10:33:24蔡主斌段小凱崔偉永中海浙江寧波液化天然氣有限公司浙江寧波315800
        化工管理 2021年16期
        關鍵詞:設備

        蔡主斌,段小凱,崔偉永(中海浙江寧波液化天然氣有限公司,浙江 寧波 315800)

        0 引言

        LNG氣化器是LNG接收站重要的氣化外輸設備,目前,LNG接收站常用的氣化器有三種:開架式氣化器(open rack vaporizer,簡稱ORV);浸沒燃燒式氣化器(submerged combustion vaporizer,簡稱SCV);中間介質(zhì)管殼式氣化器(intermediate fluid vaporizer,簡稱IFV)。其中IFV和SCV使用較為普遍,相較于SCV,IFV對海水水質(zhì)條件要求較低,與海水接觸部分采用了鈦合金材料。鈦合金材料具有良好的抗腐蝕性能,能在海水水質(zhì)較差的情況下使用,具有良好的低溫性能,使用溫度可達-269 ℃,其強度高,設計壓力可達35 MPa。在海水含沙量較大、重金屬離子超標的情況下,主要選用IFV[1]。IFV投資成本較高,再加上IFV生產(chǎn)基本都被日本壟斷,部分接收站又必須使用IFV,接收站建設中氣化器購買成本無法降低,為有效降低生產(chǎn)建設成本,設備國產(chǎn)化勢在必行,中海石油氣電集團研發(fā)中心成功將IFV國產(chǎn)化,并在浙江LNG接收站投入測試使用,通過運行測試發(fā)現(xiàn)設備的問題,并不斷改進。

        IFV是以丙烷作為中間加熱介質(zhì),采用海水作為加熱源進行氣化,氣化后的丙烷蒸氣加熱低溫LNG,使其在管程內(nèi)氣化為低溫天然氣,丙烷蒸氣同時被冷凝并在LNG氣化單元以氣液動平衡形式循環(huán)使用[2]。在天然氣加熱單元,被氣化的低溫天然氣再經(jīng)海水升溫后(不低于0 C)進入天然氣總管。IFV結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。在E1段換熱器中,海水(管程)加液態(tài)丙烷并氣化,丙烷氣在E2段換熱器中與管程中的LNG進行熱交換,LNG受熱氣化,而丙烷則被冷凝。在E3段換熱器中,管程中的海水和NG換熱,低溫NG再次升溫,最終滿足天然氣外輸溫度要求。丙烷始終在E1殼體中進行氣-液態(tài)的閉式循環(huán),運行過程中無需添加[3]。用丙烷作為中間介質(zhì)就是利用其較低的沸點這一特點,避免了直接用海水換熱時由于結(jié)冰對傳熱效果的影響。

        圖1 IFV結(jié)構(gòu)和工作原理圖

        1 IFV異常情況分析和處理

        1.1 涂層受損

        國產(chǎn)IFV自2016年5月開始在浙江LNG進行運行測試,運行半年時間后,2016年12月,例行對國產(chǎn)IFV停用檢查,在對海水管束清洗時,發(fā)現(xiàn)E3段內(nèi)部有一小塊銹蝕,最終確認涂層受損導致少量海水腐蝕,廠家通過涂層修復的方案進行處理,于2017年4月修復完成。

        1.2 國產(chǎn)氣化器換熱率降低

        2018年初,國產(chǎn)IFV在運行負荷相同的情況下,E3段外表面結(jié)霜情況較之前有增大情況,同時E2段出口溫度也較正常情況下有所下降。結(jié)合以上兩種現(xiàn)象判斷國產(chǎn)IFV換熱效果不佳,分析原因很大可能是丙烷氣相濃度降低,導致?lián)Q熱率降低,組織相關人員多次對國產(chǎn)IFV丙烷氣取樣分析,具體分析結(jié)果如表1所示。

        表1 2018年初出現(xiàn)問題后丙烷氣相分析結(jié)果表

        IFV換熱正常必須保證丙烷氣相中丙烷含量大于99%,分析結(jié)果中丙烷含量明顯不達標,可大致判斷E2段中的換熱管存在漏點,因管程的LNG壓力(約8 MPa)大于丙烷氣相壓力(約0.6 MPa),換熱管若破損甲烷就會進入丙烷腔內(nèi)。

        結(jié)合判斷結(jié)果,運行和維修人員開始確認漏點位置,丙烷排凈并置換合格后,對國產(chǎn)IFV丙烷腔注入約100 kg液氨,后通過注氮將丙烷腔壓力升至0.7 MPa,用酚酞試紙覆蓋在E2段U型集管進出口表面,進行測漏,原理為氨水遇酚酞溶液變紅色。發(fā)現(xiàn)為E2段換熱U形管束底部靠近中間的管子泄漏,該管對應的進出口酚酞試紙反應均為紅色,判斷為集管管體存在泄漏,同時發(fā)現(xiàn)E2-E3連接管段部分被發(fā)現(xiàn)有點蝕現(xiàn)象。考慮到不能進一步確認U型管的具體漏點,最終決定對U型管封堵,并且對整段Π管進行酸洗鈍化處理。

        處理完成后開始對國產(chǎn)IFV進行運行測試,并對丙烷氣相取樣分析,國產(chǎn)IFV在負荷100%運行情況下,E-2段出口溫度最低至-27 ℃,高于低報值-45 ℃,且海水進出口溫差均小于5 ℃,對其丙烷腔檢測甲烷濃度低于1%,具體分析結(jié)果和運行參數(shù)分別如表2和表3所示。

        表2 處理完成后丙烷氣相分析結(jié)果表

        表3 國產(chǎn)IFV運行參數(shù)表

        1.3 國產(chǎn)氣化器E3段內(nèi)部出現(xiàn)泄漏

        2019年2月1日,國產(chǎn)IFV的E-2段換熱效果不佳,與進口IFV相比相差-30 ℃。海水溫度10 ℃左右,1月10、11日,國產(chǎn)IFV的LNG流量270 Nm3/h, E-2段出口溫度-26 ℃左右。2月1日,國產(chǎn)IFV的LNG流量230 Nm3/h, E-2段出口溫度-31 ℃左右。國產(chǎn)IFV在海水溫度不變、LNG流量減小的情況下,E-2段出口溫度反而降低了5 ℃。同時,國產(chǎn)IFV丙烷腔連續(xù)三天檢查出甲烷含量分別為11.64%、20.28%、28.02%的情況,具體分析結(jié)果如表4所示。

        表4 2019年初出現(xiàn)問題后丙烷氣相分析結(jié)果表

        確認異常后,對國產(chǎn)IFV進行漏點檢測,發(fā)現(xiàn)E3段海水換熱管束經(jīng)氨氣檢查發(fā)現(xiàn)6處漏點,分別為一根鈦管穿孔,四處焊點滲漏。對穿孔鈦管兩頭進行封堵,四處滲漏焊點進行補焊處理。處理完成后,國產(chǎn)IFV重新投入使用,各項運行參數(shù)均正常,丙烷腔內(nèi)的丙烷含量大于99%,甲烷含量低于0.1%。

        2 國產(chǎn)IFV和進口IFV對比

        浙江LNG進口IFV投產(chǎn)運行至今,未出現(xiàn)過任何設備問題,且設備換熱效果良好,各項運行參數(shù)均高于設計要求。而國產(chǎn)設備運行三年不到的時間出現(xiàn)諸多問題,且設備E2段出口溫度偏低,換熱效果稍差。從出現(xiàn)的問題可以看出,國產(chǎn)IFV設備制造精細度上有待改善,其中E2段和E3出現(xiàn)換熱管漏點,說明設備焊接強度不足,在IFV正常運行過程中,由于海水和LNG的流動對換熱管束形成沖擊和振動,對換熱管束造成損壞,同時IFV內(nèi)部涂層也可能脫落,導致IFV本體腐蝕,因此國產(chǎn)IFV在以后生產(chǎn)過程中必須重點關注換熱管束的焊接強度,以及涂層的有效性。

        3 結(jié)語

        隨著國內(nèi)LNG的快速發(fā)展,LNG相關設備國產(chǎn)化勢在必行,只有這樣才能有效降低生產(chǎn)建設成本。但在設備國產(chǎn)化的進程中,會面臨諸多難題需要攻破,國產(chǎn)設備在某些設計方面還不夠完善,需要不斷地進行改進。

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