2 │中│華│技│術│

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專題報導

S P E C I A L R E P O R T

SUMMARY摘 要

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專題報導

壹、背景說明

　　「北部液化天然氣接收站工程」位於台中

港西13、14、15號碼頭及後線腹地，共計興建

三座160,000公秉液化天然氣儲槽、LNG船席、

卸收設施、氣化與供氣設施等，總佔地面積約

54.3公頃，接收站設計接收進口液化天然氣容

量為300萬噸/年，最大氣體輸出能量為900噸/

小時，其中168萬噸/年及600噸/小時用於供應

大潭電廠尖峰需求量，其餘則供應台灣北部地

區其他用戶。

貳、北部液化天然氣接收站工程概述

　　由國外進口的液化天然氣採行天然氣運

輸船運送方式，利用LNG卸料臂輸送至三座

　　「北部液化天然氣接收站工程」係為台灣中油公司投資新台幣109億元興

建，以供應台電大潭電廠、中北部區域發電、工業與一般用戶之天然氣用氣，其

中大型液化天然氣儲槽裝建工作之昇頂技術，為國內第一次使用吹浮工法，完成

總重1450公噸，昇頂吹浮高差31.27公尺，槽頂相對傾斜值控制在53mm(規範要

求≦150mm)的成功案例。採用吹浮工法，內外槽屋頂構件，可在低高程位置組

裝、銲接，節省組裝成本並增加施工品質，另可避免傳統吊裝工法風險，增加安

全性。本儲槽工程由中鼎工程公司(CTCI)與日本石川島播磨重工株式會社(IHI)聯

合承攬，本公司承辦監造工作，並協助台灣中油公司管控品質及進度，歷經三座

160,000公秉液化天然氣儲槽的裝建，施工品質好且安全高的吹浮工法已根留台

灣，成為國外技術轉移國內的優良典範，本工程亦於民國九十六年榮獲第八屆公

共工程施工品質設施類第一級特優金質獎。

160,000公秉地上型LNG儲槽儲存，儲存溫度約

零下160℃，天然氣外送時，以儲槽內一級輸出

泵先輸送至再凝器，與經BOG壓縮機(BOIL OFF

GAS COMPRESSOR)升壓之儲槽BOG回收氣體，

在再凝器內熱交換後，將BOG回收氣體冷凝為液

體，兩者LNG混和後，再利用二級輸出泵輸送至

ORV氣化器(OPEN RACK VAPORIZERS)，氣化後

的天然氣經過計量站，再利用海底管輸送至台

電大潭電廠及台灣北部用戶(詳圖1)，本工程之

ORV氣化器係利用大量的海水熱交換完成LNG氣

化。

關鍵詞：屋頂氣浮(Roof Air Raising) , 液化天然氣儲槽(LNG Tank) , BOG壓縮機(Boil Off

Gas Compressor) , ORV氣化器(Open Rack Vaporizer) , 預力混凝土牆(PC Wall ,

Prestressed Concrete Wall)

台灣世曦工程顧問股份有限公司／機械工程部／協理／林坤滄

台灣世曦工程顧問股份有限公司／機械工程部／經理／消防設備師／施亮輝

台灣世曦工程顧問股份有限公司／機械工程部／計畫經理／冷凍空調技師／李瑞墉1 2 3

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專題報導　　全廠區規劃下述六個區域(詳圖2)：

1000 UNIT：碼頭設施區

2000 UNIT：LNG儲槽區

3000 UNIT：氣化及公用設施區

4000 UNIT：倉儲，維修及行政辦公區

5000 UNIT：海水進口區

6000 UNIT：未來擴建區

參、LNG儲槽裝建流程

　　LNG儲槽是大型超低溫冷凍槽，儲存成份

以液態甲烷(Methane,CH4)(冷媒編號R-50)為主，

甲烷沸點溫度(Boiling Point)為零下161.5℃(at

101.3kPa)，凍結點溫度(Freezing Point)為零

下182.5℃，臨界點溫度(Critical Temperature)

為零下82.6℃，臨界點壓力(Critical Pressure)

為4599.2kPa，臨界點密度(Critical Density)為

162.7kg/m3，儲槽操作溫度約零下160℃，由

甲烷特性得悉，LNG儲槽須考量低溫脆化與保

冷隔熱問題，本儲槽工程與LNG接觸之內槽構

件，均採富有良好低溫耐衝擊特性之9%鎳鋼板

(Nickel steel)，外槽構件則使用碳鋼，儲槽內

外槽間另以PU防水、真珠岩(PERLITE)及玻璃棉

毯(RESILENT GLASS WOOL BLANKET)等保冷材

料隔熱，以確保儲槽BOG產生量每天在0.05%以

下，另儲槽底部配置有電熱系統，以防止基礎

地質結冰膨脹隆起，破壞結構。LNG儲槽槽內

直徑為78.2公尺，高度為53公尺，整體儲槽建

造工期約需42個月(機械部分約27個月)，分成

土建及機械兩大區塊裝建，土建部分包括地質

改良之基樁打設與高達37.2公尺預力混凝土牆

(PC Wall , Prestressed Concrete Wall)(詳圖3)，

機械部分則包含內外槽構件組裝及保冷施作，

LNG儲槽裝建精準度要求甚高，而熔接管控亦相

當嚴格，從材料及構件進場檢查、銲條管控、

銲工管理、銲道檢查、組裝完成檢查、試壓測

漏到試俥等，均經雙道以上管制及檢驗，本公

司監造同仁在品質把關這一道，就扮演相當重

要角色，從完工成果的驗證，確實達成台灣中

油公司所指示「零洩漏」的目標，另LNG儲槽

屬大型超低溫冷凍槽，凡與LNG接觸之內槽構

件及銲接材料均需為9%Ni以上成份，以滿足超

低溫特性，為避免銲接材料誤用，除有一套完

善的銲接管理制度

外，在內槽現場組

裝完成時，本公司

監造同仁必須就

內槽銲道全面再

以PAMI (Positive

A l l o y M a t e r i a l

Identification)複

驗，以確認銲道成

份合乎品質要求，

儲槽機械施工流程

概要如圖４所述，

現場施工如圖５。

圖1 LNG生產流程簡介

圖2 LNG接收站平面配置

鋼筋網吊裝組立 預埋件檢驗及鋼筋檢驗

模板組立混凝土澆置

圖3 PC Wall施工照片

1.內槽屋頂組立

3.內/外槽側板/補強環/底部保冷，組立 4.珍珠岩(Perlite)填充

2.Air Lifting

圖4 儲槽機械施工流程示意圖

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肆、昇頂吹浮工法

　　LNG儲槽的裝建是整個接收站耗時最久造價

最高的分項工程，而昇頂工程又是儲槽裝建的

成敗關鍵所在，本工程採用之吹浮工法，係在

內外槽屋頂組立完成後，介於外頂及預力混凝

土牆間以密封材固定，再以鼓風機將壓縮空氣

送入槽內，使重達1450公噸的儲槽屋頂，沿著

預力混凝土牆內側，自槽底浮升至槽頂的永久

位置(頂部高程約53公尺)，再將該外槽屋頂固定

銲接於槽頂預力混凝土牆預埋鋼板上(詳圖6)，

總吹浮高差計31.27公尺，本吹浮工法為台灣大

型液化天然氣儲槽第一次使用，其可節省組裝

成本並增加施工品質，另可避免傳統吊裝工法

風險，增加安全性。

　　　　　　

　　LNG儲槽昇頂吹浮過程是一種不可逆性程

序，也就是正式啟動吹浮施工，必須於當日

內完成，絕不容許昇頂至一半再往下降重新再

來，因這將造成密封材金屬網折損破裂氣壓外

洩，導致儲槽屋頂不平衡傾斜而卡在預力混凝

土牆上動彈不得，整個儲槽工程可能報廢，所

以昇頂吹浮是儲槽建造最關鍵的重點工作。在

吹浮前的規劃、準備與檢查須相當嚴謹，氣象

的蒐集與研判也須相當注意，雨量多寡與風速

強弱，都會影響成敗及固定銲接品質，昇頂日

以避開雨季，挑選風和日麗的日子為宜，正式

吹浮期間，統包商必須依品質計畫所規定之查

檢表項目，逐一自主查檢並記錄，續由本公司

監造同仁抽驗。有關吹浮昇頂工法之施工程序

(詳圖7)及吹浮工法各要項說明如後：

圖7 昇頂吹浮工法施工流程圖

一、平衡裝置之安裝與調整

　　平衡裝置由位於槽頂的中心滑車滾輪組(詳

圖8)、位於預力混凝土牆頂部的A型架(詳圖9)與

在內槽底板之固定座(詳圖10)三項裝置組成，再

以鋼索串緊以求平衡，整體平衡裝置組合(詳圖

11)，槽頂的滑車滾輪組包含中央滑車組(Center

Sheave)、中間滾輪(Intermediate Roller)與抓起

裝置(Snatch Block)，A型架除支架外包含有張力

計(Tension Meter)、迫緊器(Turnbuckle)、鋼索固

定器(Bracket)，串聯三項裝置之鋼索自A字架穿

過開口滑車、抓起裝置、中間滑輪、中心滑車

組，再將鋼索固定於槽底固定座之地板上，鋼

索共計30條，平均配置於槽頂，平衡裝置能使

吹浮時屋頂保持一定的水平及導引垂直上升。

鋼索張力之調整順序，必須依對角方式依序調

整，並使用張力計確認每條鋼索所需之張力已

達到，大調整使用吊鏈(Chain block)粗調，小調

整使用螺栓鬆緊器(Turn-buckle)微調，調整完成

時，應使用鋼索固定器固定之，調整及固定妥

當之鋼索，使用膠帶予以編號以利鑑別。

二、槽頂平衡與配重

　　儲槽屋頂之浮力中心點在圓槽頂蓋內側正

上方，而儲槽重心點須在浮力中心點正下方，

才能保持浮升平衡(詳圖12)，由於儲槽屋頂構

件尚包含噴嘴、人孔走道及其他雜項材料之重

量，其重心點絕不會在浮力中心點正下方，為

控制儲槽重心點在浮力中心點正下方，以求浮

升平衡，必須於昇頂前以配重(Balance Weight)

材料／設備收料

平衡裝置安裝

鋼索安裝

密封裝置安裝／所有開口之封閉

風機及發電機安裝

水平計安裝

吹浮前準備

吹浮前測試

正式之吹浮施工

臨時附件、夾痕及弧擊等位置之處理

完　　　成

槽頂與頂部角鐵之固定及銲接

圖6 昇頂吹浮工法示意圖

圖5 儲槽機械施工

Inner Roof Fit-up 內槽頂組銲

圖8 中心滑車組

圖9 A型架

圖10 內槽底板固定座

圖11 平衡裝置與鋼索組合

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來調整，由儲槽屋頂重心電腦模擬圖(圖13)可

知，屋頂構件重心點係偏在槽頂上方，所以必

須藉由配重方式，在其對側的同軸線上，製造

出一個重心點，使重心偏移點至浮力中心點的

力距，與由配重重心點到浮力中心點的力距兩

者相等，這時儲槽浮升重心點就會拉回浮力中

心點正下方，儲槽屋頂重心點之電腦模擬分

析，是LNG儲槽昇頂的核心技術，配重現場裝置

如圖14四所示。

三、密封裝置之安裝

　　為防止浮頂之氣壓外洩，儲槽內部所有對

外開口或間隙，都需封閉固定及補強，其中有

兩處配合浮頂所需無法封閉，一處為進入槽內

之工作口，另一個地方就是介於外槽頂板及預

力混凝土牆之間隙(10∼50mm)，工作口在浮頂

期間，除緊急狀況人員不得進出，其採緩衝室

(Buffer Chamber)設計，配置兩道氣密門，進出

時兩道氣密門不得同時打開(詳圖15)，至外槽

頂板及預力混凝土牆之間隙，其須配合浮頂滑

升，使用鋁箔(玻璃纖維)金屬網密封材，本密封

材網須與預力混凝土牆直接接觸摩擦，所以在

昇頂前預力混凝土牆內側須做全面檢查，檢查

預力混凝土牆是否平滑，不得有任何會鉤損密

封材之鐵件，密封材金屬網安裝，是將不可燃

之鋁箔(玻璃纖維)材質放至先前已銲接之固定夾

上，以固定至槽頂外圍之內側上，密封材金屬

網需搭接，且至少需有150mm之相接部分重疊

(詳圖16)。另當槽頂升至定位時，為適當排放過

量之空氣，於槽頂人孔處裝設緊急釋壓閥，緊

急釋壓閥在槽頂到達永久位置，進行槽頂與頂

部角鐵固定銲接時十分重要，其可讓鼓風機繼

續運轉持壓，以保持儲槽屋頂浮力。

四、鼓風機及發電機之安裝

　　儲槽屋頂浮升所需之空氣是由鼓風機提

供，依案例不同，鼓風機有以三部規劃(其中

二台為正常使用，一台為備用)，也有以四部

規劃(其中三台為正常使用，一台為備用)，

而每台鼓風機均以一對一方式，配置一台發

電機，究竟是以二部(50%+50%)或以三部

(33.3%+33.3%+33.3%)何者為優？以筆者淺見，

需考慮槽頂升至定位時，槽頂人孔緊急釋壓閥

之洩壓排放能力與昇頂速度控制之難易，原則

上33.3%比50%的步階調控(Step Control)較為

穩定，但設置成本較高，各有利弊。儲槽在昇

頂期間，一般均屬施工階段，所用之電源為施

工臨時電，供電品質較不穩定，為避免臨時斷

電，原則上以自備發電機供電，另為確認槽內

壓力，至少需裝設2個壓力計，以交叉監視鼓

風機所建壓力。槽頂吹浮期間，為防止鼓風機

遇緊急狀況而突然停止送風，空氣大量從鼓風

機逆流外洩，一般裝有逆止風門，亦可使用人

工操作之緊急關斷風門處理(詳圖17)，並聯運

轉之鼓風機，選用時應以具非過載特性之後傾

式風機為宜，且風機性能曲線(Q-P Performance

Curve)要平穩不宜陡峭。

(一)鼓風機風量估算(以三台運轉及一台 備用為例)

1 .假設規劃二小時完成昇頂作業，則昇頂速度為31.27 m ÷ (2h x 60 min/h) = 26.05 cm/min≒0.26 m/min＜0.30 m/min(o.k)

2.外槽頂板斷面積㎡

3.浮升所需送風量CMM4803㎡ x 0.26 m/min = 1248.78 m3/min ≒ 1249 m3/min

4.每部鼓風機所需風量CMM(含浮升漏氣量及安全係數合計假設為35%)1249 m3/min x 1.35 ÷ 3 = 562.05m3/min ≒ 560 m3/min

(二)鼓風機全壓估算(以三台運轉及一台 備用為例)

1.浮升所需推力(Pa)1450 tonc ÷ 4803㎡ =301.89kg/㎡ =0.0301kg/cm2

≒2950Pa

2.鼓風機所需全壓Pa(包含風管、風門及風機系統壓降損失及安全係數假設為20%)2950Pa x1.2 = 3540Pa

3.鼓風機馬力估算kw(鼓風機效率假設為60%)(3540 Pa x 560 m3/min) ÷ (60 x 1000 x 0.6= 55.07 kw(選用75 kw電動機)

4.發電機估算kw(一對一配置，假設鼓風機滿載以Y-△起動，P.F= 0.8)

圖12 浮升重心平衡示意圖

圖13 儲槽屋頂重心電腦模擬圖

圖14 配重現場裝置圖

圖15 工作口現場安裝圖 圖17 鼓風機/發電機安裝圖

圖16 密封材安裝圖

D2/4 = (78.2)2/4 = 4802.91 4803

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75 kw x 2.5 ÷ 0.8 = 234.375 kVA(選用

250 kVA發電機)

五、水平計平台

　　水平計是用於檢查槽頂上升之高度、槽頂

傾斜角度、量測上升之速度及移動之狀況等，

在槽頂共設四個水平計平台，相互間隔九十度

角，每個水平計平台所安裝之水平計信號連接

至接收機比較分析，另在水平計平台以量測鋼

尺為輔助工具，由人工目視量測記錄並以無線

電通訊回報指揮中心，在昇頂浮升的過程，

水平度必須控制在≦150mm(≦D/500)，即四

個水平計平台之任兩點量測高差，不得大於

150mm。

六、吹浮前檢查及測試

　　吹浮昇頂正式施工前一至二天，必須對昇

頂器具做全面靜態檢查及動態試吹浮，要項如

下：

■ 檢查內外槽間之組裝、噴嘴及所有必要之附

件皆應固定及銲接妥當。

■ 檢查所有開口是否已密封妥當、鋁箔 (玻璃纖

維)金屬網密封材是否已安裝妥當。

■ 確認槽頂是否依配重分佈圖設置配重，配重

是否固定妥當。

■ 檢查槽頂之臨時鷹架是否已妥當安裝護欄。

■ 確認張力計是否已安裝妥當。

■ 檢查鋼索是否已固定妥當。

■ 檢查水平計是否已安裝妥當。

■ 檢查槽頂外圍處之電銲機裝置及電源已安裝

妥當且堪用，槽頂預埋板銲接處是否處理，鍥

形塊及治具是否就定位。

■ 檢查鼓風機、風管、風門是否已安裝妥當，

法蘭是否有無鎖緊且備品已充分備齊。

■ 檢查壓力計是否已安裝妥當，且位置正確。

■ 檢查發電機及電力系統是否安裝妥當，各開

關是否良好堪用，且備品已充分備齊。

■ 檢查備用之鼓風機及發電機是否已熱機且待

命中。

■ 檢查燈光照明之數量及電線是否配置妥當。

■ 檢查通訊裝置(無線電組)是否已準備妥當且作

用正常,無通訊死角。

■ 確認槽頂之傾斜調整、空氣洩漏修補、鼓風

機及發電機檢修能力及工作人員之排練皆正常

或完備。

■ 確認救護站之緊急救護能量是否完備，救護

車是否堪用待命。

　　完成上述檢查工作後，緊接著進行試吹浮

測試，試吹浮測試是完全比照正式吹浮，但吹

浮提升高度須控制在100mm至300mm之間，以

免在試吹浮完成槽頂回降時，鋁箔(玻璃纖維)

金屬網密封材折損變形。試吹浮時必須詳細檢

查槽頂之平衡及是否變形，並確認所有裝置之

操作程序正常、並量測及記錄吹浮之風壓、傾

斜量、速度、鼓風機之電流、電壓、風量調整

風門之開度及軸承溫度等，試吹浮測試完成

後，每個裝置皆需再檢查，尤其需特別仔細確

認平衡裝置之鋼索之張力、鋼索之牢固及密封

裝置等之狀況，吹浮前檢查及測試等各步驟，

係為本公司監造工作之檢查管制點，除統包商

必須依其昇頂吹浮分項品質計畫書進行全面品

管(QC)外，本公司監造單位亦須依該分項監造

計畫進行品質查核(QA)作業，以確保品質及安

全。

七、正式吹浮

　　昇頂吹浮工作必須於一天內完成，其中槽

頂自底部吹浮至頂端永久位置所耗時間，希望

控制在3小時內完成，其餘時間則辦理槽頂銲

接作業，為爭取晝日光線充足時段作業，一般

均會在太陽未出來前，即完成人員勤前教育，

日出後並對昇頂器具做最後檢查，早上約八點

左右正式啟動鼓風機送氣吹浮，昇頂期間非工

作人員嚴禁進入槽內，相關工作人員擬進入槽

內工作時，必須依侷限空間作業程序，完成點

檢記錄後始可進入，吹浮期間所有人員全部歸

統包商現場指揮官掌控，業主及監造人員只能

旁觀及記錄，有任何意見或要求，均須報請現

場指揮官同意並由其下達指令，可說是紀律嚴

明，現場指揮官使用無線通訊裝置指揮，依照

槽頂吹浮計畫決定及控制所有相關人員及其負

責任務，包括鼓風機之監控、必要資料之量測

及相關操作之調整等，正式浮昇後，每昇高一

公尺需檢查所有裝置之狀況，當所有情況皆正

常時，才允許繼續上昇，上昇時槽頂之斜度需

保持在槽頂直徑之1/500的範圍內，當槽頂到達

距所需高度尚500 mm之位置時，上昇之速度需

緩降至約原來速度約1/3左右(以鼓風機做步階調

控)，當槽頂到達所需高度之位置時，鼓風機尚

需保留持壓供氣量繼續運轉，此時槽頂銲接工

作緊接展開，首先需立即於頂部預力混凝土角

鐵及槽頂之外部處以鍥形塊及治具將屋頂固定

住並銲接(詳圖18)，最少需安裝120組之鍥形塊

及治具，才可承受整體屋頂之重量，接著進行

槽頂及預力混凝土牆角鐵之現場銲接，待完成

後始可將槽內之壓力釋放，槽頂銲接完成後，

至此整個儲槽昇頂工作才算完成，槽頂所有臨

時之治具需予鏟除，且該鏟除處之表面需以研

磨機研磨平整。

伍、結語

　　地上型液化天然氣(LNG)儲槽在國際市場有

大型化趨勢，已180,000公秉以上的儲槽在興建

中，LNG儲槽吹浮昇頂工法各家廠商有所不同，

但大同小異，筆者曾觀摩由歐美廠家建造之

類似另案，兩者各有特色。「北部液化天然氣

接收站工程」儲槽工程，施工品質優良且工作

如期，讓人印象深刻，就監造角度而言，是值

得推薦與大家分享的案例，本公司承辦機電監

造，協助台灣中油公司管控品質及進度，歷經

三座160,000公秉液化天然氣儲槽的裝建，從工

作中學習不少寶貴經驗。本工程施工品質好且

安全高的吹浮工法已根留台灣，成為國外技術

轉移國內的優良典範，亦於民國九十六年榮獲

第八屆公共工程施工品質設施類第一級特優金

質獎，本公司與有榮焉，且榮獲業主台灣中油

公司頒獎感謝(詳圖19)，另藉本文感謝資訊部蘇

瑞育工程師，披星戴月赴工地現場拍攝完美的

昇頂記錄片，也感謝台灣中油公司液工處莊清

和所長與中鼎工程公司蔡明堂經理，提供本研

析報告之協助。

圖19 本公司林宏政總經理代表接受台灣中油公司朱少

華總經理頒獎

參考文獻

1.CIRT團隊冷凍槽昇頂簡報資料。

2.CIRT槽頂吹浮施工計畫書。

3.台灣中油公司公共工程金質獎簡報資料。

4.台灣世曦工程顧問股份有限公司槽頂吹浮監造

分項計畫書。

5.石油煉製原理與實務(台灣中油公司訓練中心

教育叢書)

6.API STD 620 Design and Construction of Large Welded Low-Pressure Storage Tanks .

7.ASHRAE Handbook (2005 Fundamental).

圖18 槽頂固定銲接現場圖