長江上游LNG 碼頭裝卸工藝研究

董 濤 張緒進

(1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074;2.西南水運工程科學(xué)研究所，重慶 400016)

LNG(液化天然氣)是以甲烷為主的液態(tài)混合物，儲存溫度約為－162℃。泄漏后由于地面和空氣的加熱，會生成白色蒸氣云。當(dāng)氣體溫度繼續(xù)被空氣加熱直到高于－107℃時(天然氣比空氣輕)，會在空氣中快速擴散且易燃易爆，鑒于其獨特的理化性質(zhì)，LNG碼頭裝卸工藝比其他的液體散貨碼頭略有不同，下面就以重慶市巴南區(qū)麻柳嘴LNG船舶加氣站碼頭為例，說明其裝卸工藝可行性研究。

1 設(shè)計工況

水文環(huán)境:長歷時的大水深、年復(fù)出現(xiàn)的大水位差、山區(qū)河流的大流速;地質(zhì)情況:山區(qū)裸巖、陡巖、大起伏地形。

2 設(shè)計參數(shù)

1)貨種及其特性。

貨種:LNG(液化天然氣);特性:氣液之間的臨界溫度是－186℃，熱值大，易燃易爆，火災(zāi)危險性A類。

2)項目規(guī)模。

本工程設(shè)計泊位數(shù):建設(shè)?？? 000 t(兼顧5 000 t)加氣泊位1個;設(shè)計加氣能力:3.43萬t/年(加氣量3.2萬t/年);陸上儲氣量:2 000 m3。

3)設(shè)計船型。

設(shè)置加氣鋼質(zhì)躉船一艘，尺寸為75 m×13 m×1.2 m(長×寬×吃水)。

4)碼頭年營運天數(shù):330 d。

5)工作班制:2班制。

6)泊位利用率:75%。

3 裝卸機械設(shè)備選型

1)船岸裝卸設(shè)備選型:LNG碼頭根據(jù)不同的平面布置選擇不同的裝卸工藝。方案一:以域儲罐為基點，通過架空斜坡道上的LNG低溫管道輸送LNG。方案二:以LNG槽罐車為基點，通過鋼纜牽引裝有罐車的纜車沿斜坡道下行。

2)LNG碼頭主要裝卸機械設(shè)備見表1。

表1 裝卸機械設(shè)備表

4 裝卸工藝方案

4.1 裝卸工藝方案一

由陸上槽車運輸來的LNG氣源到碼頭后，通過LNG泵將槽車內(nèi)的LNG卸至站內(nèi)LNG儲罐儲存。在向LNG燃料船加氣時，經(jīng)站內(nèi)LNG潛液泵加壓通過架空斜坡道上的LNG低溫管道將LNG輸送至位于碼頭前沿的LNG加氣躉船，再經(jīng)低溫裝卸臂進行加氣。

4.2 裝卸工藝方案二

將運送LNG罐槽車置于纜車上，通過鋼纜牽引纜車沿架空斜坡道下行至躉船旁，將槽車上的LNG卸至躉船上的儲罐，再由躉船上的儲罐通過加氣機及低溫裝卸臂給貨船加氣的裝卸工藝方案。

5 裝卸流程

方案一:LNG儲罐→架空斜坡道管道→躉船加氣機→貨船;方案二:LNG槽車→纜車→沿架空斜坡道下行→躉船儲罐→加氣機→貨船。

6 加氣能力計算

加氣能力根據(jù)JTS 165-8-2007石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計規(guī)范中有關(guān)規(guī)定并結(jié)合本工程的實際情況按下列公式計算確定，各參數(shù)取值詳見表2。

表2 泊位通過能力參數(shù)取值一覽表

7 方案比選及推薦方案

方案一將儲罐儲備的LNG通過鋪設(shè)在架空斜坡道上的管道，直接輸送到躉船的方式(靠近躉船處為適應(yīng)水位變化設(shè)置了纜車)，輸送工藝成熟，流程簡單，裝卸成本較低;躉船可隨水位的漲落上下浮動，對航道影響很小。

方案二采用槽車經(jīng)纜車上下行至躉船的運輸工藝方案，不需要管道，避免了水位漲落拆卸的麻煩，但采用纜車運行頻繁，需要一定的運營費，且纜車運輸效率較低。綜上所述，推薦方案為方案一。

8 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)計算公式及結(jié)果

1)裝卸工人及機械司機人數(shù)(根據(jù)機械司機配備定額)。

a.裝卸工人數(shù)。

其中，Nz為裝卸工人數(shù)，人;nb為晝夜作業(yè)班次數(shù);nr為每條作業(yè)線的配工人數(shù);nz為作業(yè)線數(shù)。

方案一:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×3=7.8人，取 Nz=8人;躉船水手按規(guī)定取6人;

方案二:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×4=10.4人，取Nz=10人;躉船水手按規(guī)定取6人。

b.裝卸機械司機人數(shù):方案一、方案二均取Ns=2人。

2)勞動生產(chǎn)率。

其中，Pgz為勞動生產(chǎn)率，操作t/(人·年)為年操作量，操作t/年;Nr為裝卸工人數(shù)，人;Ns為機械司機人數(shù)，人。

方案一:Pgz=÷ (Nr+Ns)=34 303.5/(8+2)=3 430.4 操作 t/(人·年)。

方案二:Pgz=÷ (Nr+Ns)=31 853.3/(10+2)=2 654.4 操作 t/(人·年)。

3)裝卸一艘設(shè)計船型所需時間。

方案一、二均為0.5 h=0.021 d。主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表3。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表

4)單位裝卸成本。單位裝卸成本見表4。

其中，SZX為單位裝卸成本;C1為機械設(shè)備年折舊費及年修理費;C2為工資、工資附加費及勞動安全保護費的總和;C3為電力、燃油及潤油料費總和;C4為作業(yè)區(qū)年管理費;C5為與裝卸有關(guān)的其他年費用。

表4 單位裝卸成本 元

9 結(jié)語

LNG是滿足環(huán)保節(jié)能、發(fā)展綠色水運的需求，符合對長江運輸船舶的發(fā)動機進行雙燃料升級改造的目的。在節(jié)約投資的前提下，宜根據(jù)地形條件、LNG的理化性質(zhì)、碼頭結(jié)構(gòu)形式及裝卸設(shè)備的特點，選擇適當(dāng)?shù)难b卸工藝:1)應(yīng)能滿足不同水位時的裝卸作業(yè)，確保LNG安全快速地裝卸船;2)工藝設(shè)計應(yīng)合理安全可靠，裝卸設(shè)備選型應(yīng)技術(shù)成熟、性能先進、經(jīng)濟適用、維修方便、裝卸便捷;3)充分考慮LNG的理化特性和加氣能力供求，結(jié)合水位變化特點，對航道條件進行詳細調(diào)查，以免出現(xiàn)枯期躉船擱淺等情況;4)碼頭設(shè)計時要結(jié)合總體規(guī)劃布局。

［1］ JTS 165-8-2007，石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ 潘海濤.液體散貨碼頭裝卸工藝綜述［J］.水運工程，2006(10):98-103.

［3］ 王 誠，王 維.長江上游大水位差散貨碼頭裝卸工藝及設(shè)備研究［J］.Port operation，2006(2):16-18.

［4］ 卜偉彬.散貨碼頭裝卸工藝工程可行性研究［J］.中國水運，2010(10):38-39.

［5］ 歷澤逸，李梅珍，蔡 鵬.三峽工程庫區(qū)散貨碼頭裝卸工藝設(shè)計［J］.人民長江，2003(34):17-18.