CN103791698B - Lng管线系统真空干燥方法及真空干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LNG管线真空干燥方法，采用抽真空机组从LNG管线系统内向外抽气，在此过程中，每5分钟记录一次真空度变化值，并通过氮气加入口向LNG管线系统内通入10℃以上的氮气，进入的氮气量与抽真空量相适应，经过长时间的抽真空过程，使LNG管线系统内露点达到规定要求；本发明LNG管线系统真空干燥装置包括罗茨水环真空泵机组和罗茨旋片真空泵机组，并配置有给抽真空机组供水的供水系统；所述抽真空机组的进口通过高真空蝶阀分别并联于抽真空管道上，所述抽真空管道通过闸阀连通LNG管线系统。本发明干燥LNG管线系统彻底，不受管径影响，能对管线、阀门及其它管线附件内的积水充分干燥。

Description

LNG管线系统真空干燥方法及真空干燥装置
(一)技术领域：
本发明涉及液化天然气(LNG)站场各类管线干燥技术，特别是一种LNG管线系统真空干燥方法及真空干燥装置。
(二)背景技术：
LNG是一种清洁、高效的能源，与其它能源相比，环境效益和能源利用效率高。随着国家对能源需求的不断增长，LNG产业的发展将对优化我国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。
LNG管线系统在投产运行前要进行管线(管道)压力试验，而此部分介质的管道设计压力均在1.79Mpa以上，有的设计压力更高达15.6MPa。根据GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》对管道压力试验的规定：“压力试验应以液体为试验介质，当管道的设计压力小于或等于0.6MPa时，也可采用气体为试验介质，但应采取有效的安全措施。当管道的设计压力大于0.6MPa时，设计和建设单位认为液压试验不切实际时，由设计文件提出和经建设单位同意，方可采用GB50235规范的第8.6.5条规定的气压试验来代替液压试验”。而在国内的某LNG项目高压管道采用气压进行压力试验时出现了严重的安全事故，所以现在LNG项目管道压力试验常采用水压试验。然而，LNG管道是低温介质管道(-165℃)，对于管道里的水分残留要求极严，否则将可能导致阀门冻结和造成管道低洼处的冰堵，阀门无法开关，影响输气量，严重时会造成停输的重大事故。因此，必须在LNG管道压力试验、严密性试验完成且管线吹扫排水合格后进行LNG管道系统干燥，使LNG管道系统投入运行之前管道内的露点达到规定的要求。
现有干燥技术方法一：
原有的管道干燥施工，最常采用干空气干燥法，干燥原理是指将干燥空气低压进入管道内进行吹扫,利用低露点空气对水分的吸附能力达到干燥的目的。在理想状态下管道内的水分会被低露点干空气吸附并被后面的干空气吹扫出管道。但在实际中干空气不可能将吸附水分的湿空气全部吹扫出管道。判断干燥的方法是，源源不断的输入干空气并检测管道出口空气湿度或露点,当其小于预定值时,表明已经干燥。另一种检测方法是同时检测管道出口和入口露点,当两者相等时表明已经干燥。
这种方法的缺点是对于大口径管道，设备占地面积很大，需消耗大量燃油或电力来制取干空气；此方法对阀门及管道上的“死角”的干燥效果不是很好；LNG管道干燥后还要进行氮气置换，程序多。
现有技术方法二：
目前，LNG管道多采用氮气干燥法，氮气干燥置换的原理是利用液氮槽车将液氮运送到需干燥的管道场站现场，与现场安装的液氮储罐连接，将液氮储存在液氮储罐内，液氮储罐与现场安装的空温式汽化器连接，将液氮气化成常温氮气，然后再经过电加热器加热，使常温干燥氮气加热到40℃～50℃，供给需进行干燥的管道系统，用露点分析仪或水分检测仪在管段末端对管道系统中气体水含量进行取样分析。
这种方法的缺点是液氮用量大，成本高，对阀门内的积水以及管道系统“死角”的干燥处理难度大。
(三)发明内容：
为此，本发明提出了一种LNG管线系统真空干燥方法及真空干燥装置，以解决现有技术方法一中存在的对大口径管道干燥所需设备占地面积很大、需消耗大量燃油或电力，和现有技术方法二中存在的液氮用量大、成本高，以及方法一和方法二共性的“对阀门内的积水以及管道系统死角的干燥处理难度大”等的技术问题。
本发明LNG管线系统真空干燥方法，其实施步骤如下：
1、利用水的沸点随压力降低而降低，即在压力很低的情况下水可以在很低的温度下沸腾汽化原理，采用抽真空机组从LNG管线系统内向外抽气，不断降低LNG管线系统内的真空度直至达到LNG管线系统内壁温度下水的饱和蒸汽压，使残留在LNG管线系统内的水沸腾而迅速汽化并被抽真空机组抽走，在此过程中，每5分钟记录一次压力变化值，如有泄漏发生则要计算泄漏率，当泄漏率引起的体积变化不超过水膜蒸发体积变化的5％时，才能进行下一步作业。
2、为使LNG管线系统内温度高于所述真空度条件下的水汽化温度，保证水不结冰和使LNG管线系统内的真空度恒定，需通过氮气加入口向LNG管线系统内通入10℃以上的氮气，进入的氮气量与抽真空量相适应。
3、经过长时间的抽真空过程，使LNG管线系统内露点达到规定要求。
所述露点是指空气湿度达到饱和时的温度(对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点)，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。
采用露点法对LNG管线系统的干燥质量进行验收，先向真空干燥后的LNG管线系统内充满氮气，直到管线内的压力达到0.1MPa～0.2MPa，然后静置12h～24h再测量气体的露点，测量值达到要求值，且测量值之间差值的绝对值不超过5℃为合格。
设置精密数字压力表检测LNG管线系统内的压力，其压力量程为-0.1MPa～2MPa，准确度为0.05％F.S。
对于LNG管线系统中各管线间连接的阀门采用电加热带进行加热，为确保各阀门不受损坏，加热温度控制在120℃以下。
与饱和蒸汽压对应的LNG管线系统内的真空度设定为-99400Pa～-99200Pa。
本发明LNG管线系统真空干燥装置，包括抽真空机组，所不同的是所述抽真空机组包括罗茨水环真空泵机组和罗茨旋片真空泵机组，所述罗茨水环真空泵机组包括前级泵2SK-3双级水环泵、中间泵ZJ30罗茨泵和主泵ZJ70罗茨泵以及对应设置的控制系统；所述罗茨旋片真空泵机组包括前级泵2X-4A双级旋片真空泵和主泵ZJ30罗茨泵以及对应设置的控制系统，并配置有给抽真空机组供水的供水系统；所述罗茨水环真空泵机组和罗茨旋片真空泵机组的进口通过高真空蝶阀分别并联于抽真空管道上，所述抽真空管道通过闸阀连通LNG管线系统。
所述LNG管线系统上设置有精密数字压力表，所述精密数字压力表的压力量程为-0.1MPa～2MPa，准确度为0.05％F.S。所述LNG管线系统上设置有氮气加入口。
所述供水系统(自来水系统)的水压至少为0.1MPa。
本发明的有益效果：
通过采取本发明LNG管线系统真空干燥方法及真空干燥装置之技术方案，达到了干燥彻底，不受管径多变的影响，能对LNG管线、阀门、三通、弯头、管台以及其它管道附件内的积水充分干燥，设备能自动控制，施工无污染，施工费用低，适用范围广，实用性强。
(四)附图说明：
图1为本发明一种实施方式的流程示意图。
图号标识：1、LNG管线系统；2、氮气加入口；3、精密数字压力表；4、阀门；5、罗茨水环真空泵机组；6、罗茨旋片真空泵机组；5-1、2SK-3双级水环泵；5-2、中间泵ZJ30罗茨泵；5-3、ZJ70罗茨泵；6-1、2X-4A双级旋片真空泵；6-2、主泵ZJ30罗茨泵；7、供水系统；8、高真空蝶阀；9、抽真空管道；10、闸阀。
(五)具体实施方式：
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明LNG管线系统真空干燥装置包括抽真空机组，所述抽真空机组包括罗茨水环真空泵机组5和罗茨旋片真空泵机组6，设置有供水系统7向罗茨水环真空泵机组5和罗茨旋片真空泵机组6供水，所述供水系统7为工厂的自来水系统，自来水系统的水压控制在0.1MPa以上，如图1所示。
所述罗茨水环真空泵机组5主要由前级泵2SK-3双级水环泵5-1、中间泵ZJ30罗茨泵5-2和作为主泵ZJ70罗茨泵5-3以及对应设置的控制系统组成；罗茨旋片真空泵机组6主要由前级泵2X-4A双级旋片真空泵6-1和主泵ZJ30罗茨泵6-2以及对应设置的控制系统组成；罗茨水环真空泵机组5(即2SK-3双级水环泵5-1)的进口通过DN150手动高真空蝶阀8接通于抽真空管道9上，罗茨旋片真空泵机组6(即2X-4A双级旋片真空泵6-1)的进口通过DN100手动高真空蝶阀8接通于罗茨水环真空泵机组5与抽真空管道9的接通口上，所述抽真空管道9通过DN150闸阀10接通LNG管线系统1，如图1所示。
LNG管线系统1的各管线之间通过阀门4相互连通，采用电加热带对各阀门4进行加热，加热温度控制在120℃以下；在靠近抽真空机组以及远离抽真空机组的LNG管线系统1上安装LCD显示的精密数字压力表3，所述精密数字压力表3的压力量程为-0.1MPa～2MPa，准确度为0.05％F.S，对应于远处精密数字压力表3于LNG管线系统1上设置氮气加入口2，如图1所示。
所述抽真空机组与LNG管线系统1之间的连接管道在安装完后要进行清理和吹扫，确认管道内干净无杂物后方能与抽真空机组和LNG管线系统1连接；所述供水系统7的管道内也要吹扫清理干净，确认干净后方能投入使用。
本发明LNG管线系统真空干燥方法，其实施步骤如下：
1、采用抽真空机组(即罗茨水环真空泵机组5和罗茨旋片真空泵机组6)从LNG管线系统1内向外抽气，不断降低LNG管线系统1内的真空度直至达到管线内壁温度下水的饱和蒸汽压(对应的LNG管线系统1内的真空度设置为-99400Pa～-99200Pa)，使残留在LNG管线系统1内的水沸腾而迅速汽化并被抽真空机组抽走，在此过程中，每5分钟记录一次真空度变化值，如有泄漏发生则要计算泄漏率，当泄漏率引起的体积变化不超过水膜蒸发体积变化的5％时，才能进行下一步作业。
2、为使LNG管线系统1内温度高于所述真空度条件下的水汽化温度，保证水不结冰和使LNG管线系统1内的真空度恒定，需通过氮气加入口2向LNG管线系统1内通入10℃以上的氮气，进入的氮气量与抽真空量相适应。
3、经过长时间的抽真空过程，使LNG管线系统1内露点达到规定要求。
4、采用露点法对LNG管线系统1的干燥质量进行验收，先向真空干燥后的LNG管线系统1内充满氮气，直到管线压力达到0.1MPa～0.2MPa，然后静置12h～24h再测量气体的露点，测量值达到要求值，且测量值之间差值的绝对值不超过5℃为合格。
抽真空过程中，所述罗茨水环真空泵机组5与罗茨旋片真空泵机组6分别于不同时期工作，罗茨水环真空泵机组5主要用于前期快速干燥LNG管线系统1，抽真空的速度快；所述罗茨旋片真空泵机组6主要用于LNG管线系统1的后期精细抽真空干燥，罗茨旋片真空泵机组6要在LNG管线系统1真空度达到一定压力值后方可起动，此时罗茨水环真空泵机组5关闭。

Claims (4)

1.LNG管线系统真空干燥装置，包括抽真空机组，其特征在于：所述抽真空机组包括罗茨水环真空泵机组(5)和罗茨旋片真空泵机组(6)，所述罗茨水环真空泵机组(5)包括前级泵2SK-3双级水环泵(5-1)、中间泵ZJ30罗茨泵(5-2)和主泵ZJ70罗茨泵(5-3)以及对应设置的控制系统；所述罗茨旋片真空泵机组(6)包括前级泵2X-4A双级旋片真空泵(6-1)和主泵ZJ30罗茨泵(6-2)以及对应设置的控制系统，并配置有给抽真空机组供水的供水系统(7)；所述罗茨水环真空泵机组(5)和罗茨旋片真空泵机组(6)的进口通过高真空蝶阀(8)分别并联于抽真空管道(9)上，所述抽真空管道(9)通过闸阀(10)连通LNG管线系统(1)。
2.根据权利要求1所述的LNG管线系统真空干燥装置，其特征在于：所述LNG管线系统(1)上设置有精密数字压力表(3)，所述精密数字压力表(3)的压力量程为-0.1MPa～2MPa，准确度为0.05％F.S.。
3.根据权利要求1所述的LNG管线系统真空干燥装置，其特征在于：所述LNG管线系统(1)上设置有氮气加入口(2)。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的LNG管线系统真空干燥装置，其特征在于：所述供水系统(7)的水压至少为0.1MPa。
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