摘要：随着国家对清洁能源应用的倡导和国民环保意识的提高，LNG作为绿色能源，其需求量日益提高，应用范围不断扩大。常压下LNG的储存温度为－162℃，其输送温度很低。输送过程中LNG会不断从周围环境中吸收热量，导致LNG内部气化，不仅给管道的安全稳定性带来隐患，还造成了冷能的大量流失浪费，所以合理设计LNG的保冷层厚度有着十分重要的意义。
关键词：低温管道；保冷层厚度；分析研究
1保冷层的施工技术
1.1底部保冷层施工技术
在进行玻璃砖的实际铺设过程中，首先需要将其放置在热沥青中进行浸泡处理，随后再将其铺设到底板的合适位置上面，在顶层玻璃砖表面还覆盖有一层玻璃布，然后采用厚度为5mm的热沥青来进行粘贴处理。此外在玻璃布上面还需要进行一层PE膜的覆盖，并需要在PE膜上面覆盖以500mm以上的干燥细沙作为找平层，借此来获得良好的防潮效果。
1.2内外罐壁间保冷层施工技术
在该环节施工时主要有低温玻璃棉保冷以及珍珠岩保冷两种模式，其中低温玻璃棉保冷主要指的是在结合施工设计文件需求下，在罐壁上面安装固定销钉，然后在清除完了罐壁杂物之后通过胶接法等施工方式来进行销钉的安装跟固定作用，随后做好密封接缝处理。在采用珍珠岩保冷这一施工方法时，需要分层次的在内外罐壁间进行珍珠岩粉的充填作业，要求每层的充填厚度需要保持在3m以内，在每层珍珠岩粉充填完成之后，需要进行珍珠岩粉的振捣处理，借此来保障其密度能够充分满足相关的设计规范，并能够为后续的工程施工奠定良好的基础。
1.3工艺管线保冷技术
在管道水平位置进行聚氨酯管壳接缝设置，进行保冷层的严密拼接，随后利用沥青对接缝进行勾缝处理，避免有通缝等问题发生。采用16号铁丝进行硬质聚氨酯管壳的绑扎处理，绑扎间距需要控制在300mm之内，在保冷层捆扎时需要保持外形的规整性，捆扎时需要用力均匀、松紧适度。对于铁丝扣还需要轻轻砸进保冷层中，避免出现防潮层被扎破的情况。不管处于何种工作条件下，均需要单独进行保冷层的捆扎工作，严禁采用螺旋式缠绕捆扎模式进行工作。
1.4气体置换施工技术
在进行整体氮气置换工作之前，因为LNG接收站并没有进行收发球筒的设置，因此可以通过“气推气”方式来进行注氮操作。在进行氮气置换施工之前首先需要进行阀门状态的确认，在阀门状态之后，需要对相关人员联络准备就绪之后，可以在请示了组长之后再进行氮气置换操作工作。在该置换工作中，可以先启动液氮气以及汽化器，然后再采用液氮车氮气注入时，还需要在放散口处采用便携式气体测氧仪来进行检测工作，当该气的氧气体积含量低于8%的情况下，可以连续三次进行测定，如果测定结果均表明低于该数值，也就表明了线路跟站场的全线氮气置换合格，随后做好相关记录工作。在完成了管线全线氮气置换工作之后，要求将管线内氮气的压力保持在微正压力，随后在朝着管线内进行高纯度氮气的注入工作，在压力达到了相关设计标准之后需要禁止继续注入氮气，随后精置6h左右。
1.5液压仪表
LNG低温管道仪表系统中，还需要将低温管道液位测量工作作为一项重要内容。在低温环境下，需要做好液位的准确测量，并进行报警以及连锁功能的合理设置，这样也就能够运用液位计来对低温管道中的LNG液体状态进行合理的预测。在一套LNG低温管道系统中多时由1台LTD液位温度密度计、2台伺服液位器、2台平均温度及以及1台雷达液位计等构成。其中LTD液位温度密度计能够对低温管道的液位、温度跟密度等参数进行有效的测量。因为LTD是多点分布的模式，因此在测量过程中还可以从随意高度来进行，并能够实现温度跟密度的精准测量。通过将探头在罐高范围内自由移动的模式，还能够起到良好的液态液位计量效果，在完成测量工作之后，其所产生的数据可以通过相关通信协议来传递到控制室之中，借此来保障整个LNG低温管道系统的运行可靠性。伺服液位计能够实现精准计量，其灵敏度甚至能够达到0.1mm之内，因此在目前的LNG低温管道计量系统中得到广泛的应用。
此外伺服液位计还具备有可靠的报警功能，现阶段还具备有高、高高、低以及低低液位报警机制，并能够直接将信号输送到控制室之中，实现对LNG低温管道系统的有效控制。平均温度计能够在温度补偿过程中得到良好的应用信号，并能够对LNG的温度分布信息进行有效的测量，测量精度责可以控制在0.1℃范围内。在测量完成平均温度之后，其数据可以采用HART协议接入到伺服液位计之中，随后根据平均温度计来实现对伺服液位的粗略校对处理，对于一些温度不正常的LNG低温管道可以给与及时的优化处理，以保障LNG低温管道的运行可靠性。
2保冷层厚度影响因素分析
保冷层厚度D受管道内径D0、介质最低操作温度T0、环境温度Ta以及环境相对湿度φ的影响，对于管道输送某种介质，其T0是确定的，如输送LNG，T0约-160℃；输送液氮，T0约-190℃等，同时，一般说来，工程设计中工程规模一旦确定，则输送介质的管道内径D0也随之确定，因此，真正影响保冷厚度D的因素就是Ta和φ，现以输送LNG为例，取T0=-160℃，D0=50mm，Ta=0℃、10℃、20℃及30℃，60%≤φ≤85%作图，如图2所示。
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图1 相对湿度、环境温度对保冷层厚度的影响
由图1可知，环境温度Ta及相对湿度φ对保冷层厚度D均有一定的影响。φ在约72%~77%之间，成为保冷厚度的突变点，Ta相同的情况下，φ在小于72%时，φ对D几乎没有影响，在大于77%时，随着φ的增加，D会急剧增大；φ相同的情况下且小于72%时，随着Ta的升高，D会有一定程度的增加，但增加幅度较小，约3mm/10℃，在大于77%时，随着Ta的升高，D会有所降低，但幅度非常小，约0.5mm/10℃，可认为没有影响。
由上述分析可知，Ta对D的影响可以忽略，起着决定性作用的是φ，尤其是在φ大于77%时对D的影响尤其明显，究其原因是采用最大冷损进行保冷厚度计算时，若均以不结露为计算基准，则根据GB20564—2013中平面型单层防结露保冷层厚度计算式可知，同一冷介质温度下，相对湿度较低的地区（如克拉玛依，φ=32%），其保冷厚度较小，从而导致冷损失会非常大，不经济。因此，GB50264—2013给出以约φ=75%为计算分界点，当φ<75%时，Ta-Td＞4.5，最大冷损[Q]=-4.5αs进行计算，当φ>75%时，Ta-Td≤4.5，最大冷损[Q]=-（Ta-Td）αs进行计算，从而出现了图1所示的结果。实际保冷层厚度的确定可以遵循以下原则：
（1）相对湿度φ≤60%时，保冷层厚度按理论计算结果再取标准化整数；
（2）相对湿度60%<φ<75%时，保冷层厚度按理论计算结果加10mm再取标准化整数；
（3）相对湿度φ≥75%时，保冷层厚度按理论计算结果加20mm再取标准化整数；
结语
近年来我国的天然气行业得到了迅速的发展，而LNG低温管道保冷工程作为天然气系统中的重要环节，其施工质量直接影响到整个天然气系统的运行可靠性跟安全性，就要求相关施工企业能够加强对该施工环节的重视程度，并能够严格遵循相关施工标准来进行作业，借此来获得良好的施工效果，并促进我国的天然气行业得到更进一步的发展。
参考文献
[1]宋庆双.石油化工管道保冷计算方法讨论[J].化工设备与管道，2015，52（4）：77-81.
[2]GB50264—2013，工业设备及管道绝热工程设计规范[S].
论文作者:谷远海
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：厚度论文; 管道论文; 低温论文; 氮气论文; 相对湿度论文; 温度论文; 工作论文; 《基层建设》2020年第1期论文;