LNG卸料臂气体置换系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种LNG卸料臂气体置换系统，系统包括：由上至下依次串联的置换系统上管段、置换系统中管段和置换系统下管段，所述置换系统上管段、置换系统中管段之间通过分隔管板分隔开，所述分隔管板的下端悬挂有若干微孔分离器，所述微孔分离器的顶部对应设置有能量聚集装置，在靠近所述置换系统中管段的下端处设置有置换气体进口，所述置换系统上管段设置有置换气体出口。本实用新型专利技术所建立的与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计，对于LNG低温卸料输送系统的总体结构设计优化和安全稳定运行提供参考。计优化和安全稳定运行提供参考。计优化和安全稳定运行提供参考。

LNG unloading arm gas replacement system

【技术实现步骤摘要】
LNG卸料臂气体置换系统


[0001]本技术涉及一种LNG卸料臂气体置换系统，属于油气开发


技术介绍

[0002]浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Production Storage and offloading Unit,FLNG)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置，通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，并通过与液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船搭配使用，实现海上天然气田的开采和天然气运输。利用FLNG进行海上气田开发结束了海上气田只能采用管道运输上岸的单一模式，节约运输成本，且不占用陆上空间。此外，FLNG还可以在气田开采结束后二次使用，安置于其他天然气田，经济性能较高。
[0003]LNG卸料臂是一种安装在码头上或FLNG上的用于LNG卸料的刚性铰接管道系统，主要结构包括旋转接头、外臂、内臂、顶端旋转接头、基础立管以及连接内臂和基础立管之间的旋转接头等工艺管道及其支撑结构和附件。大型LNG卸料臂矗立在LNG接收站码头区最前端，这一高约50m，重达80吨的庞然大物，作为接收站连接LNG船舶与陆上管线及存储设施的关键核心装备，是整个接收站的“咽喉”。当LNG运输船抵达接收站专用码头后，通过液相卸料臂和卸料管线，利用船上的低温泵将LNG送进接收站的储罐内，同时储罐内的BOG气体通过回气管线和气态回气臂，返回到LNG运输船。LNG卸料臂作业过程中，通过牵引线来引导卸料臂的端部和LNG船接收端互连，以保证相对运动情况下能够准确对接，操控卸料臂的液压系统，使其能够承受船体运动导致的速度和加速度影响。
[0004]综上，LNG刚性卸料臂系统关键技术都涉及低温材料选型、成型制造及密封、试验验证等诸多环节。材料选型与结构设计难度大，加工制造及性能测试工作难，超低温密封、连接和泄漏监测难度高，以及整套低温输送系统结构复杂，安全性要求高。其中气体置换系统作为LNG低温输送系统的关键组成单元，其性能优劣直接影响LNG低温卸料系统的安全稳定运行。现有技术主要存在以下技术缺陷：
[0005]气体置换系统是LNG卸料臂的关键结构，通常气体置换系统单元与LNG卸料臂的快速连接装置互联，作为独立的单元，用于对LNG卸料臂在投产运行前或维护检修时对其内部进行气体置换，置换气体采用氮气，保障内部处于干燥及惰性气体状态。
[0006]通过对现有技术进行分析及LNG卸料臂实际运行过程的经验可知，现有技术采用的气体置换系统单元存在的技术缺陷是主要依靠经验来设置气体置换系统的工况参数，气体耗量大、能耗高，操作持续时间长，导致气体置换效率低，亟需建立一种与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题，本技术提供一种LNG卸料臂气体置换系统，该系统对LNG低温卸料输送系统的总体结构设计优化和安全稳定运行提供参考。
[0008]为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：
[0009]一种LNG卸料臂气体置换系统，包括：
[0010]由上至下依次串联的置换系统上管段、置换系统中管段和置换系统下管段，所述置换系统上管段、置换系统中管段之间通过分隔管板分隔开，所述分隔管板的下端悬挂有若干微孔分离器，所述微孔分离器的顶部对应设置有能量聚集装置，在靠近所述置换系统中管段的下端处设置有置换气体进口，所述置换系统上管段设置有置换气体出口。
[0011]所述的LNG卸料臂气体置换系统，优选地，所述微孔分离器为中空管状结构，其管壁上设置有通气孔。
[0012]所述的LNG卸料臂气体置换系统，优选地，所述通气孔均匀或离散分布在所述微孔分离器的管壁上。
[0013]所述的LNG卸料臂气体置换系统，优选地，所述通气孔的孔径为30μm
‑
50μm。
[0014]所述的LNG卸料臂气体置换系统，优选地，所述微孔分离器的平均渗透率为1
×
10
‑
12
m2。
[0015]本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0016]本技术针对现有技术缺陷主要依靠经验来设置气体置换系统的工况参数，气体耗量大、能耗高，操作持续时间长，导致气体置换效率低等一系列问题，建立一种与气体置换系统相适配的计算模型来指导方案的优化设计，对于LNG低温卸料输送系统的总体结构设计优化和安全稳定运行提供参考。
附图说明
[0017]图1为本技术一实施例提供的LNG卸料臂及其气体置换系统的整体结构示意图；
[0018]图2为本技术一实施例提供的LNG卸料臂气体置换系统的结构示意图；
[0019]图3为本技术该实施例提供的微孔分离器和分隔管板的俯视图；
[0020]图4为本技术该实施例提供的LNG卸料臂气体置换系统模型的建立方法流程图；
[0021]图5为本技术该实施例提供的气体置换系统各个取值点的示意图；
[0022]图6为本技术该实施例提供的气体置换系统各个取值截面的示意图；
[0023]图7为本技术该实施例提供的气体置换系统中气相流场静压分布云图，y＝
‑
8.87mm；
[0024]图8为本技术该实施例提供的气体置换系统中剖面气相流场静压分布云图，z＝1000mm；
[0025]图9为本技术该实施例提供的气体置换系统中剖面气相流场速度分布图，y＝
‑
28.87mm，其中a为合速度分布云图，b为轴向速度分布云图；
[0026]图10为本技术该实施例提供的气体置换系统中剖面湍动能(图a)、湍流黏度(图b)和湍流强度(图c)的分布云图，y＝
‑
28.87mm；
[0027]图11为本技术该实施例提供的气体置换系统中横截面上的速度矢量图，图a中z＝100mm，图b中z＝1400mm，图c中z＝1000mm。
[0028]附图标记如下：
[0029]1‑
置换系统下管段；2
‑
置换系统中管段；3
‑
置换系统上管段；4
‑
置换气体进口；5
‑
置换气体出口；6
‑
微孔分离器；7
‑
分隔管板；8
‑
能量聚集装置；9
‑
卸料臂；10
‑
立柱；11
‑
旋轮机构；12
‑
快速连接接头；13
‑
紧急脱离装置；14
‑
主管线；15
‑
外壁支承；16
‑
平衡传动机构。
具体实施方式
[0030]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG卸料臂气体置换系统，其特征在于，包括：由上至下依次串联的置换系统上管段(3)、置换系统中管段(2)和置换系统下管段(1)，所述置换系统上管段(3)、置换系统中管段(2)之间通过分隔管板(7)分隔开，所述分隔管板(7)的下端悬挂有若干微孔分离器(6)，所述微孔分离器(6)的顶部对应设置有能量聚集装置(8)，在靠近所述置换系统中管段(2)的下端处设置有置换气体进口(4)，所述置换系统上管段(3)设置有置换气体出口(5)。2.根据权利要求1所述的LNG卸料臂气体置换系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，宋坤，毕晓星，肖立，许佳伟，陈海平，范嘉堃，邱灶杨，明红芳，黄宇，郝思佳，张彧，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：