對(duì)LNG接收站卸料臂相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的探討

劉亞軍

摘 要：隨著中國(guó)能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)保要求的日益提高，國(guó)內(nèi)大型LNG接收站的建設(shè)和工作迎來(lái)了高峰期，LNG接收站的首站運(yùn)輸船接卸是一個(gè)系統(tǒng)工程，同時(shí)也是LNG接收站建設(shè)和工作的里程碑，得到了站內(nèi)的高度重視，另外，由于LNG具有易燃易爆特性，使得LNG接收站卸料操作系統(tǒng)復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：LNG接收站;卸料臂;預(yù)冷

液化天然氣（LNG）是以甲烷為主的液態(tài)混合物，是一種高效、清潔的能源，一般在常壓、低溫下儲(chǔ)存和運(yùn)輸，儲(chǔ)存溫度約為-162℃。LNG船是大宗LNG運(yùn)輸?shù)淖钪饕ぞ?。LNG船舶的內(nèi)艙和工藝管道有常溫和低溫兩種狀態(tài)，運(yùn)營(yíng)中的LNG船舶無(wú)論空載還是滿載都需要保持內(nèi)艙及工藝管道系統(tǒng)長(zhǎng)期保持超低溫狀態(tài)，只有還未投入運(yùn)營(yíng)或者正在進(jìn)行塢修的LNG船的艙體是常溫狀態(tài)。因此新船投運(yùn)和舊船維修都涉及艙體從常溫到冷態(tài)之間的工藝處理。

1 卸料臂雙球閥的應(yīng)用

LNG作為一種清潔能源正在大規(guī)模投入市場(chǎng)應(yīng)用，LNG儲(chǔ)存溫度為-162℃。在LNG行業(yè)中，卸料臂雙球閥在維修投用前，需要對(duì)閥門提前進(jìn)行預(yù)冷，以防止使用時(shí)驟冷導(dǎo)致閥門密封形變過(guò)大，導(dǎo)致泄漏、損壞，延誤LNG船舶卸料作業(yè)，影響船期安排。卸料臂是LNG接收站接卸LNG船的重要設(shè)備之一。卸料臂的快速接頭是與LNG船舶上的LNG集管相連接，通過(guò)此連接將船艙內(nèi)的LNG輸送到儲(chǔ)罐內(nèi)，所以快速接頭的裝拆質(zhì)量是整個(gè)接船過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。在每次卸料完成后，快速接頭處會(huì)結(jié)一層厚厚的冰，在拆卸快速接頭之前，要用水沖掉快速接頭出的冰，每個(gè)卸料臂沖冰需要10min，每艏LNG船需要30min。在這段時(shí)間內(nèi)，外臂冰融化易墜落傷人，并且會(huì)延長(zhǎng)滯港時(shí)間，產(chǎn)生滯港費(fèi)用。并在低溫狀態(tài)下對(duì)快速接頭夾具松緊，會(huì)降低夾具螺紋的使用壽命。

2 卸料臂雙球閥預(yù)冷問(wèn)題

目前卸料臂雙球閥預(yù)冷一般方式如下：LNG船靠泊完成并連接完卸料臂之后，啟動(dòng)船方艙內(nèi)預(yù)冷泵，利于預(yù)冷泵打出的小流量LNG對(duì)卸料臂雙球閥進(jìn)行預(yù)冷。這種方式適用于維修后 預(yù)冷測(cè)試和日常接船作業(yè)，技術(shù)成熟可靠，但是對(duì)LNG船依賴性太大，而且對(duì)于維修后遇冷測(cè)試來(lái)講，會(huì)延長(zhǎng)LNG船的靠泊時(shí)間，降低卸船效率。

2.1 LNG卸料臂雙球閥的預(yù)冷方法

因此，有人提出一種新的LNG卸料臂雙球閥的預(yù)冷方法及系統(tǒng)，包括加裝在卸料臂上的不銹鋼盲板，不銹鋼盲板用于封堵卸料臂的QCDC法蘭口;還包括金屬軟管，且金屬軟管的一端連接至卸料臂雙球閥的下游導(dǎo)淋閥門處，另一端連接至碼頭循環(huán)管線的壓力表根部閥處，金屬軟管上還設(shè)有一個(gè)預(yù)冷流量控制閥，包括3寸放空管線，其連接卸料臂，用于控制卸料臂壓力在1Barg-2Barg之間;包括一種LNG卸料臂雙球閥的預(yù)冷方法：

步驟1，將卸料臂固定在碼頭平臺(tái)上，并在卸料臂上加裝不銹鋼盲板，并進(jìn)行卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測(cè)試，進(jìn)行卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測(cè)試，具體包括：利用卸料臂氮?dú)獯祾吖芫€給卸料臂緩慢升壓至6Barg，再用泡沫檢測(cè)不銹鋼盲板和卸料臂的氣密性，并使卸料臂氣壓保持30min;還包括利用卸料臂氮?dú)獯祾吖芫€進(jìn)行卸料臂內(nèi)的氧氣置換，當(dāng)首次檢驗(yàn)氧氣的百分比小于1%，露點(diǎn)小于-40℃，24h后復(fù)檢氧氣的百分比小于1%，露點(diǎn)小于-40℃，且露點(diǎn)下降不超過(guò)3℃時(shí)，完成氧氣置換。

步驟2，完成卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測(cè)試后，將一條金屬軟管的一端連接至卸料臂雙球閥的下游導(dǎo)淋閥門處，并將金屬軟管的另一端連接至碼頭循環(huán)管線的壓力表根部閥處;在安裝金屬軟管之前還包括：利用卸料臂氮?dú)獯祾吖芫€吹掃金屬軟管，直到金屬軟管內(nèi)的氧氣百分比小于1%，露點(diǎn)小于-40℃。

步驟3，在所述金屬軟管上連接一個(gè)預(yù)冷流量控制閥;

步驟4，完全開(kāi)啟卸料臂雙球閥和壓力表根部閥，并調(diào)節(jié)預(yù)冷流量控制閥的開(kāi)度，使碼頭循環(huán)管線中的LNG通過(guò)金屬軟管對(duì)卸料臂雙球閥進(jìn)行預(yù)冷;預(yù)冷過(guò)程中，需監(jiān)控不銹鋼盲板的泄漏和結(jié)霜狀況，預(yù)冷過(guò)程中，需通過(guò)3寸放空管線控制卸料臂壓力在1Barg至2Barg之間。

步驟5，當(dāng)卸料臂結(jié)冰位置超過(guò)卸料臂雙球閥，則停止預(yù)冷，停止預(yù)冷后，還包括：通過(guò)卸料臂氮?dú)獯祾吖芫€將金屬軟管內(nèi)的LNG吹回碼頭循環(huán)管線，直至金屬軟管內(nèi)的甲烷濃度小于2%。

該預(yù)冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不依賴于LNG船，對(duì)應(yīng)的預(yù)冷方法尤其適用于卸料臂雙球閥日常維修后的預(yù)冷測(cè)試，方法便利，且時(shí)機(jī)靈活。

2.2 LNG卸料臂接頭防結(jié)冰膜

為了解決接頭結(jié)冰，需進(jìn)行融冰處理的技術(shù)問(wèn)題有一種LNG卸料臂接頭防結(jié)冰膜，包括LNG船、卸料臂、接頭、卸料管線、LNG儲(chǔ)罐和防結(jié)冰膜;LNG船連接卸料臂的一端，卸料臂另一端連接接頭一端，接頭另一端連接卸料管線一端，卸料管線另一端連接LNG儲(chǔ)罐;接頭的兩端設(shè)置有用于固定連接的法蘭，法蘭分別設(shè)置于卸料臂與接頭、接頭與卸料管線之間;防結(jié)冰膜纏繞包裹接頭，且包裹法蘭，防結(jié)冰膜在接頭和法蘭上形成接縫;防結(jié)冰膜在卸料管線、卸料臂上均形成用于將防結(jié)冰膜與接頭密封的密封口，接縫用密封條粘緊。

LNG接收站共四個(gè)卸料臂，可以縮短30min接船時(shí)間，如果LNG船沒(méi)有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成卸貨，接收站付船方滯港費(fèi)約10萬(wàn)美元。每年按5艏LNG船計(jì)算，最多可以節(jié)省約50萬(wàn)美元;每個(gè)卸料臂的快速接頭化冰需要2-3方的淡水，每次拆臂造成6-9方淡水的浪 費(fèi)，按每年接五艏LNG船來(lái)計(jì)算，可以節(jié)省水費(fèi)約170元;每個(gè)快速接頭有10個(gè)夾具，在結(jié)冰狀態(tài)下夾具旋松對(duì)螺紋損傷很大，根據(jù)其他 項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，每年損壞4個(gè)夾具，每個(gè)夾具約1200美金，每年可節(jié)省4800美金。減輕拆臂人員勞動(dòng)力，降低冰塊墜落傷人事故的發(fā)生;在國(guó)內(nèi)、外LNG接收站具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值，并且投資成本較低，具有較強(qiáng)實(shí)用性和安全性。

3 LNG接收站卸料操作仿真系統(tǒng)

安全高效的LNG接收站卸料操作仿真系統(tǒng)具有重大的意義。LNG接收站卸料操作仿真系統(tǒng)是展示實(shí)際LNG接收站卸料工藝運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LNG接收站內(nèi)部員工實(shí)際操作訓(xùn)練的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，安全可靠，有效提高員工的操作水平，保證LNG接收站卸料工藝安全穩(wěn)定運(yùn)行。該LNG接收站卸料操作仿真系統(tǒng)包括LNG運(yùn)輸船、LNG儲(chǔ)罐、四條卸料臂、卸料管線、排凝罐、循環(huán)保冷管線、調(diào)節(jié)閥。LNG運(yùn)輸船通過(guò)卸料臂連接到卸料管線，卸料管線與LNG儲(chǔ)罐相連，管線另一端接排凝罐，整體布置循環(huán)保冷管線。該LNG接收站卸料工藝操作仿真系統(tǒng)可以根據(jù)船方卸貨泵總流量確定卸船時(shí)卸料臂的使用數(shù)量，通常三條或四條臂，卸料臂的數(shù)量影響卸料速度，三條臂最大量可達(dá)12000m3/h，四條臂輸送量可達(dá)14000m3/h，模擬真實(shí)LNG接收站卸料工藝運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)用性強(qiáng)，有效提高員工的實(shí)際操作水平，保證LNG接收站卸料工藝安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 液化天然氣船冷艙氣體置換排放系統(tǒng)

液化天然氣船冷艙氣體置換排放系統(tǒng)包括LNG船、卸料臂、LNG碼頭、管線系統(tǒng)和LNG接收站;卸料臂包括第一卸料臂和第二卸料臂;管線系統(tǒng)包括卸料總管線、反輸管線、氣體流出管線;LNG接收站包括LNG儲(chǔ)罐;LNG船的一端連接所述第一卸料臂、第二卸料臂的一端，第一卸料臂的另一端通過(guò)卸料總管線連接LNG儲(chǔ)罐，卸料總管線上并聯(lián)連接反輸管線;第二卸料臂的另一端通過(guò)所述氣體流出管線與所述LNG接收站連接;卸料總管線、反輸管線、氣體流出管線均設(shè)置于LNG碼頭上。

通過(guò)增設(shè)反輸管線，在進(jìn)行冷艙作業(yè)時(shí)，不需要進(jìn)行工藝閥門和管道的改裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，在液化天然氣裝卸和運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用;在進(jìn)行冷艙操作過(guò)程中，氣體流出管線分別連接BOG總管和火炬連接管，將從船艙內(nèi)置換出來(lái)的廢氣與氣體分離，可實(shí)現(xiàn)氣體的回收，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益及市場(chǎng)前景，利于市場(chǎng)化推廣。

參考文獻(xiàn)：

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