復(fù)雜工況下LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運技術(shù)研究

邱永吉

摘 要：針對LNG船事故中LNG回收轉(zhuǎn)運難的問題，開展了復(fù)雜工況下LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運技術(shù)的研究。分析當(dāng)前LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運的主要思路和方法，對比不同回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的特點及適用性，選擇更具普適性的回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)加以深入研究，制定不同工況下LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運方案，分析研究其中的關(guān)鍵操作與難點。通過本文的研究，為解決LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運的問題提供應(yīng)對策略及深入研究的參考思路，對于提高救撈系統(tǒng)?；诽幹媚芰哂兄匾囊饬x。

關(guān)鍵詞：LNG船;LNG回收轉(zhuǎn)運;回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng);復(fù)雜工況

中圖分類號：U674.1 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0138-03

近年來，海上LNG運輸產(chǎn)業(yè)愈發(fā)壯大，高技術(shù)帶來高回報的同時也增加了高風(fēng)險。由于LNG特殊的理化性質(zhì)，使得LNG船一旦發(fā)生泄漏甚至燃燒、爆炸等事故時，其對人員、財產(chǎn)和海洋環(huán)境帶來的影響和安全威脅將是巨大的。在LNG船破損、泄漏事故惡化前，對LNG船泄漏的及時封堵和貨物的安全回收轉(zhuǎn)運是最重要的。通過對LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運現(xiàn)狀的分析和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的對比，結(jié)合海上施工特點，制定科學(xué)合理的LNG回收轉(zhuǎn)運方案，并對其中的關(guān)鍵操作和難點進行分析，為可能發(fā)生的LNG船應(yīng)急救助提供重要的技術(shù)參考。

1回收轉(zhuǎn)運LNG的研究現(xiàn)狀

由于LNG船的高技術(shù)特點，目前還沒有出現(xiàn)較嚴(yán)重的海上事故，因此對LNG船貨物的回收轉(zhuǎn)運主要還處于研究階段。目前的研究進展表明，針對根據(jù)不同的事故特點和海況，LNG船貨物轉(zhuǎn)運回收主要有兩種方式：碼頭回收轉(zhuǎn)運和海上回收轉(zhuǎn)運。

1.1碼頭回收轉(zhuǎn)運

當(dāng)被救助的LNG船距離LNG接貨碼頭較近時，在LNG船事故危險性較低的情況下，可考慮LNG船靠碼頭，直接采用加注/接收站的卸料臂系統(tǒng)進行回收，回收方式與接收站卸料過程基本相同。采用碼頭回收轉(zhuǎn)運LNG的優(yōu)勢在于設(shè)備準(zhǔn)備時間短、工作速度快、效率高，但其局限性在于需考慮事故的危險性，因為事故船距離碼頭的LNG存儲容器較近，一旦發(fā)生爆炸等事故，其連鎖反應(yīng)將異常巨大。

1.2海上回收轉(zhuǎn)運

海上回收轉(zhuǎn)運是指因現(xiàn)場情況LNG船需要在海上進行回收轉(zhuǎn)運的方式，受現(xiàn)場海況和危險程度等作業(yè)條件影響可以分為并靠轉(zhuǎn)運方式和串靠轉(zhuǎn)運方式。

1.2.1并靠轉(zhuǎn)運方式

并靠轉(zhuǎn)運，即轉(zhuǎn)運船舶與LNG船舷側(cè)并靠進行轉(zhuǎn)運回收LNG，并靠轉(zhuǎn)運系統(tǒng)一種是剛性輸送臂轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，類似于LNG接收站卸料臂系統(tǒng)，此類系統(tǒng)便于操控，自動化程度高，但是結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，改造工作量大，且船體的相對運動可能導(dǎo)致輸送臂連接處發(fā)生泄漏，存在火災(zāi)、爆炸等風(fēng)險。另一種柔性軟管式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)則采用了一種柔性的低溫軟管進行并靠轉(zhuǎn)運，可以降低船體的相對運動對轉(zhuǎn)運安全性的影響。該系統(tǒng)同時結(jié)合剛性臂和柔性管的技術(shù)特點，可提升LNG 傳輸系統(tǒng)的靈活性，并且該系統(tǒng)的改造方式更簡單，結(jié)構(gòu)相對簡單。

1.2.2串靠轉(zhuǎn)運方式

串靠轉(zhuǎn)運，即轉(zhuǎn)運船舶與被轉(zhuǎn)運船舶艏艉串靠進行轉(zhuǎn)運回收LNG，兩船前后布置或者前后斜向錯位布置，兩者之間的距離較大。串靠轉(zhuǎn)運依靠漂浮時低溫軟管連接兩船艏艉或舷側(cè)進行轉(zhuǎn)運，可以有效克服海況惡劣，兩船安全距離大的難題，但這種方式傳輸距離遠、輸送管線長、投資多，在技術(shù)上存在一定的風(fēng)險。

采用海上回收轉(zhuǎn)運LNG的優(yōu)勢在于其事故風(fēng)險的影響程度和范圍可以被控制降低，對于附近人員、財產(chǎn)的威脅可以規(guī)避減輕，但海上情況更加復(fù)雜，不論是救助保障、設(shè)備安裝、操作都更加困難，海況的影響也較為明顯。

2回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)對比分析

2.1 回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)概況

目前LNG回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主要可分為兩種類型：剛性輸送臂式和柔性軟管式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。

（1）剛性輸送臂轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式與LNG接收岸站中的卸料系統(tǒng)相似，主要由輸送臂本體、緊急脫離裝置和控制系統(tǒng)組成。輸送臂設(shè)備主要由快速接頭法蘭、回轉(zhuǎn)接頭、臂架系統(tǒng)、平衡配重系統(tǒng)、立柱等組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。剛性輸送臂設(shè)計、制造和檢驗的難點主要在材料深冷處理、旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)計及低溫動態(tài)試驗、緊急脫離裝置設(shè)計及可靠性和快速連接接頭可靠性等方面。

（2）柔性軟管式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)可以提高LNG轉(zhuǎn)運的靈活性，其主要由以下部分組成：應(yīng)急釋放系統(tǒng)（ERS）、LNG低溫柔性軟管、Y型三通接頭、快速接頭（QC/DC）、軟管鞍座、液壓動力單元及控制站（HPU）、船舶距離檢測器（VSD）。其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。柔性軟管式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的難點主要在低溫軟管的尺寸與最小彎曲半徑、快速接頭操作性、應(yīng)急釋放系統(tǒng)可靠性等方面。

2.2 不同回收轉(zhuǎn)運系統(tǒng)優(yōu)劣性分析與對比

2.2.1工作頻率對比

柔性軟管由于其工作原理和使用方式的原因，一般工作頻率在20～30d，使用壽命最大5 年（BVNR 620 2.7.1要求），在使用頻率更高的情況下壽命會適當(dāng)縮減。

剛性輸送臂結(jié)構(gòu)強度較好，工作頻率約2～15d，在Hs≤2.0m的極限海況下可正常工作，裝有靶向裝置的剛性輸送臂甚至可以適應(yīng)Hs≤5.0m 的極限海況。其使用壽命20～25 年。

2.2.2操作性能對比

操作方式上，剛性運輸臂具有較好的遙控操作性，能減少較多的人工操作并且在操作連接上更為簡便，柔性軟管則在連接時相對更為繁瑣。但柔性軟管也有其優(yōu)勢：制作周期短，質(zhì)量輕，從而對船體甲板加強無特別要求，運輸方便，海運、空運均可，同等要求下價格也較裝卸臂低約40%。

2.2.3安全性對比

剛性輸送臂和柔性軟管轉(zhuǎn)運在多年的LNG船加注和卸載應(yīng)用中均被證明具有較高的安全性，如防止LNG 大量泄漏的快速連接/斷開耦合裝置、應(yīng)急釋放系統(tǒng)等。從可能發(fā)生危險的角度考慮，柔性軟管的操作上可能會有軟管斷開后的墜落風(fēng)險，但整體上來講風(fēng)險有限。

2.2.4適用性對比

剛性運輸臂由于其剛性結(jié)構(gòu)和尺寸的原因，更多地適用于兩船間并靠轉(zhuǎn)運或船岸轉(zhuǎn)運，但是在海況較差的情況下，其適應(yīng)船體相對運動的能力會明顯受到限制，不利于高海況下的轉(zhuǎn)運，且剛性輸送臂對于轉(zhuǎn)運船舶的結(jié)構(gòu)要求和改造技術(shù)要求都較高，造價相對較高，也不利于靈活轉(zhuǎn)移使用;相比之下，柔性軟管的制作周期較短，質(zhì)量輕，從而對搭載平臺無特別要求，同等要求下價格也較裝卸臂低約40%，并且運輸方便，海運、陸運均可，使其可以同時適用于碼頭和海上回收轉(zhuǎn)運，由于軟管的長度更長、管系柔軟，可以使兩船并靠、串靠轉(zhuǎn)運或船岸轉(zhuǎn)運時的距離更大，使得兩船或船岸間的安全距離更大，還可以更好地滿足惡劣海況下的安全轉(zhuǎn)運。

綜合以上分析對比，兩類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)有各自的優(yōu)劣勢和適用性，但基于LNG的快速安全回收轉(zhuǎn)運以及全區(qū)域覆蓋能力的角度來看，柔性軟管式轉(zhuǎn)運系統(tǒng)將更加適用于LNG的回收轉(zhuǎn)運。

3復(fù)雜工況下LNG回收轉(zhuǎn)運方案

3.1碼頭回收轉(zhuǎn)運LNG方案

當(dāng)LNG船發(fā)生事故后符合碼頭轉(zhuǎn)運的要求，可以將LNG船靠碼頭進行LNG轉(zhuǎn)運，若現(xiàn)場碼頭為LNG加注或接收碼頭，在安全條件和作業(yè)條件允許的情況下，可直接利用碼頭的卸料臂系統(tǒng)進行LNG貨物的轉(zhuǎn)運回收，回收方式與LNG船卸貨方式相同（見圖3）。

若LNG船靠泊的碼頭不具備直接回收轉(zhuǎn)運LNG的條件，則啟用LNG接收容器對LNG船的貨物進行回收轉(zhuǎn)運，接收系統(tǒng)從陸地運至碼頭邊進行轉(zhuǎn)運回收作業(yè)，回收方式為：

（1）接收設(shè)備運至現(xiàn)場就位。通過陸運的方式將接收設(shè)備運至碼頭現(xiàn)場并進行安裝測試。

（2）準(zhǔn)備工作。對LNG接收容器進行預(yù)冷卻，使其溫度達到接收要求。

（3）連接柔性軟管。使用小吊機設(shè)備將柔性軟管靠船端吊至LNG船卸貨管路處進行管路和ESD設(shè)備連接。

（4）LNG貨物轉(zhuǎn)運。柔性軟管連接完成后，確認現(xiàn)場達到卸貨條件后開始進行LNG貨物的轉(zhuǎn)運，通過LNG船的卸貨泵和掃艙泵對需要轉(zhuǎn)運的LNG貨物進行排送轉(zhuǎn)運。裝卸貨的過程中應(yīng)注意密切觀察LNG船和接收容器上監(jiān)測設(shè)備的運行情況及監(jiān)測結(jié)果。

（5）卸貨完成。檢查卸貨情況，確認卸貨完成后，將軟性軟管及ESD等連接設(shè)備拆除并關(guān)閉LNG船的卸貨裝置和管路閥門，完成貨物回收轉(zhuǎn)運。

3.2海上運輸中回收轉(zhuǎn)運LNG方案

當(dāng)LNG船在海上發(fā)生事故需要進行LNG貨物轉(zhuǎn)運回收時，如果不具備靠近碼頭進行回收轉(zhuǎn)運的條件，則需要在海上進行LNG貨物轉(zhuǎn)運回收（見圖4），為適應(yīng)海況變化，可采用更穩(wěn)妥的船對船串靠連接的方式，回收方式為：

（1）轉(zhuǎn)運回收船就位及準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)運回收船靠在LNG船一定距離以外的側(cè)方或后方，一般為LNG船集管平臺一側(cè)或船艉后。在此之前，轉(zhuǎn)運回收船上的接收設(shè)備可預(yù)先進行冷卻和準(zhǔn)備工作。

（2）連接柔性軟管。由于轉(zhuǎn)運回收船與LNG船有一定距離，因此要依靠輔助拖輪將軟管連至LNG船，集管平臺處，由船上人員進行柔性軟管等設(shè)備的連接。

（3）LNG貨物轉(zhuǎn)運。柔性軟管連接完成后，確認現(xiàn)場達到卸貨條件后，開始進行LNG貨物的轉(zhuǎn)運，通過LNG船的卸貨泵和掃艙泵對需要轉(zhuǎn)運的LNG貨物進行排送轉(zhuǎn)運。裝卸貨的過程中應(yīng)注意密切觀察LNG船和轉(zhuǎn)運回收船上監(jiān)測設(shè)備的運行情況及監(jiān)測結(jié)果。

（4）卸貨完成后設(shè)備拆除。檢查卸貨情況，確認卸貨完成后，將軟性軟管等設(shè)備拆除，并關(guān)閉LNG船的卸貨裝置和管路閥門，通過輔助拖輪將軟管設(shè)備回收至轉(zhuǎn)運回收船上，回收轉(zhuǎn)運完畢，船舶、人員復(fù)原。

4關(guān)鍵操作、難點及其解決方案

4.1軟管的選配

在不同工況下的LNG回收方案中，軟管的使用方式主要有兩種，一是近距離卸貨時舷邊吊提，二是長距離卸貨時軟管主體漂浮于海面。相比較之下，后者需要軟管有一定的浮力儲備（如連接浮漂，外層增加浮力層等），操作和工藝上更復(fù)雜，但是其適用性更強，可以適用于不同的卸貨方案中。因此軟管的選配以漂浮式軟管更為合適，軟管長度要留有一定余量，滿足大部分情況下的使用要求，同時可以配備一套近距離回收轉(zhuǎn)運時所用的長度小的軟管。

4.2軟管接頭連接方式

軟管接頭選取快速接頭，盡可能減少連接操作時間，在連接軟管接頭時，若LNG船與轉(zhuǎn)運回收船并靠，則可直接通過接收船舷邊吊機吊提軟管進行連接。若軟管需長距離連接，則需要通過拖輪拖帶漂浮式軟管同時接收船釋放軟管的方式，將軟管拖至LNG船舷側(cè)，利用拖輪小吊機吊提軟管接頭至LNG船卸貨區(qū)進行連接。

4.3軟管快速中斷操作方式

當(dāng)LNG轉(zhuǎn)運回收過程中發(fā)生突發(fā)、緊急情況時，需要快速切斷軟管連接。當(dāng)LNG船與轉(zhuǎn)運回收船并靠時，可以直接連接應(yīng)急釋放系統(tǒng)，實現(xiàn)快速應(yīng)急釋放軟管的能力。當(dāng)兩船距離較大無法連接應(yīng)急釋放系統(tǒng)，則需在發(fā)生突發(fā)、緊急情況時，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，關(guān)閉LNG船貨艙閥門后，首選斷開LNG船端的接頭使兩船分離，否則選擇斷開轉(zhuǎn)運回收船端的接頭。

4.4卸貨泵的使用

一般情況下，LNG轉(zhuǎn)運回收時第一選擇是使用貨艙內(nèi)的卸貨系統(tǒng)，其卸貨速度快，卸貨效果好，且便于操作。但是當(dāng)LNG船發(fā)生事故無法使用卸貨系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)運中途卸貨系統(tǒng)故障時，需要外部卸貨泵進行卸貨，考慮在回收轉(zhuǎn)運船軟管接頭端備有一臺真空抽吸泵，在LNG船卸貨系統(tǒng)無法使用時，真空抽吸泵工作，將LNG轉(zhuǎn)運回收。

5結(jié)語

針對LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運的難題，開展了復(fù)雜工況下LNG船貨物回收轉(zhuǎn)運技術(shù)的一系列研究，重點關(guān)注并研究了LNG回收轉(zhuǎn)運的方式和主要應(yīng)用的設(shè)備，結(jié)合海上應(yīng)急救助經(jīng)驗，制定了具有參考性的LNG回收轉(zhuǎn)運方案。研究成果不僅對于LNG船事故的救助有較大的參考價值，對于更深層次的海上?；窇?yīng)急救助技術(shù)的研究和裝備的開發(fā)生產(chǎn)也具有指導(dǎo)意義，有助于我國救撈系統(tǒng)應(yīng)急救助方面的相關(guān)技術(shù)和工藝的提升和完善。

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