槽罐車-船的LNG加注技術(shù)分析

程德才

(重慶興燃能源有限責任公司，重慶 400000)

液化天然氣(LNG)動力船舶加注方式有：躉船-船、岸站-船、船-船和槽罐車-船(包含氣體燃料儲罐整體更換方式[1])。槽罐車-船加注具有靈活、便捷、投資少且能縮短加注管線的特點，國內(nèi)也先后開展了槽罐車-船的LNG試驗性加注。目前，槽罐車-船加注是國內(nèi)外最常用的加注方式[2]。本文針對槽罐車-船的LNG加注技術(shù)進行分析，提出了現(xiàn)場布置的要求、管理和審批程序的措施和建議。

1 槽罐車-船加注技術(shù)

1.1 槽罐車-船加注模式

根據(jù)槽罐車形式和功能的不同，在船用LNG加注中，槽罐車有槽車和移動加注車2種形式。

1)槽車-船加注以運輸LNG的槽車作為充裝設(shè)備，通過軟管和受注船連接，利用壓差將LNG轉(zhuǎn)移(加注)到船用儲罐中。LNG槽車由車頭和帶罐的半掛車組成，無車載加注設(shè)施和計量設(shè)備，在對加注速度、計量有要求的場合中需外接加注和計量裝置。槽車-船LNG加注示意圖見圖1。LNG槽車的液相出口一般為DN50的管道和法蘭盤，限制了充裝作業(yè)過程的流量。在卸液壓差保持0.3 MPa左右時，最大卸車流量可以達到150 kg/min左右。受管道、落差等影響，一般充裝流量為80～120 kg/min。

使用LNG槽車對LNG動力船舶加注工藝流程和LNG槽車卸液工藝流程一致。此種加注方式中，受注船舶一般為容量50 m3以下的船舶或單次加注量少于20 t的船舶。為了滿足大罐容船舶的加注需求，可采取專用裝置并聯(lián)多輛槽車進行加注[2]。

2)移動加注車-船加注移動加注車將車輛運動機構(gòu)、罐體和加注、計量設(shè)施集成在一輛專用車輛上，是“移動的LNG加注站”。以移動加注車為加注設(shè)備，通過軟管和受注船連接，啟動移動加注車上的泵將LNG“壓”至受注船LNG儲罐中。

圖1 槽車-船LNG加注示意圖

移動加注車容積以20 m3為主， LNG裝載量約8 t。移動加注車自帶泵和加注設(shè)施，可提供較快、穩(wěn)定的加注速度。加注管管徑小(一般為DN32)，最大一般能提供約80 kg/min的加注速度，實際運行過程一般為60 kg/min左右，且由于不可使用槽車對移動加注車進行補液，只適合于小容量船舶或單次加注量小于8 t的船舶進行加注作業(yè)。移動加注車屬于帶泵罐車，需按照市場監(jiān)管局要求納入定點卸液信息服務平臺并在指定地點進行作業(yè)，并接受帶泵罐車和卸液點壓力容器使用單位所在地安全監(jiān)察機構(gòu)的監(jiān)督管理。

1.2 槽罐車-船加注方式優(yōu)缺點對比

2種槽罐車-船加注方式對比如表1所示。從表1看出，槽車-船加注具有加注量大、速度快的優(yōu)勢，但低溫儲罐內(nèi)自然蒸發(fā)的氣體(BOG)量大、需持續(xù)增壓，操作要求相對更高。

表1 2種槽罐車-船加注方式對比

2 槽罐車-船加注現(xiàn)場布置

槽罐車-船加注作業(yè)區(qū)域需從區(qū)域環(huán)境、軟管設(shè)置和消防設(shè)施等方面做好現(xiàn)場管理。

2.1 環(huán)境要求

1)加注區(qū)域要求。槽罐車-船加注是基于槽罐車靈活、操作便捷的特點，能靠近受注船舶，減少加注管段長度，有效降低管段漏熱導致的BOG量。應盡量選擇平坦，受注船能平穩(wěn)、安全靠泊的區(qū)域。三峽庫區(qū)碼頭的主要形式為斜坡碼頭、直立式碼頭、分級直立式碼頭、下河公路等[3]，水面與岸邊落差大、水流速度較快。宜選擇斜坡碼頭或者下河公路。

加注50 m3船用罐，從準備到加注完成，作業(yè)持續(xù)時間長達5 h以上，需對作業(yè)區(qū)域進行限定和劃分，分為警戒區(qū)域、限制區(qū)域和危險區(qū)域。加注點的選擇應使受注船加注口和碼頭為同側(cè)。

2)防火間距要求。根據(jù)標準和國內(nèi)外相關(guān)研究分析，槽罐車-船加注所需要的安全間距最小為25 m。以此為限制區(qū)域邊界線，安全間距起算點為槽罐車操作箱、軟管外表面和受注船的充裝口、放散口。

針對受注船無法直接靠泊岸邊的情況(如三峽庫區(qū)，受注船通常需靠泊在碼頭的躉船上，躉船上有浮吊等作業(yè)機械)，軟管需通過躉船延伸至受注船，軟管距離躉船上的房間應5.0 m以上，不可低于4.5 m。

2.2 軟管設(shè)置

軟管作為槽罐車-船加注的連接管道，用于輸送低溫LNG和低溫氣體，運行過程中若軟管表面結(jié)冰變硬，在軟管懸吊、船體晃動的影響下存在軟管破壞的風險。單根軟管長度一般為5 m，一般需要使用2根及以上的不銹鋼金屬軟管以法蘭連接。軟管懸吊、布置應按照以下原則進行：①一根軟管，中間支吊；②通過法蘭連接的軟管，中間軟管采取2點支吊；③軟管法蘭處應盡量保證水平；④軟管不可與直角邊等直接接觸；⑤軟管不可出現(xiàn)“U型”彎；⑥軟管不可接觸船體；⑦軟管上應裝設(shè)拉斷裝置；⑧軟管法蘭連接處設(shè)置集液盤(尤其是軟管跨過躉船的情況)。

在三峽庫區(qū)碼頭，受注船加注口通常比槽罐車出液口高。此時，應采取其他耐低溫、抗拉的繩索或其他方式牽拉軟管并承擔額外的拉力(不可影響拉斷裝置的功能)。若需跨過躉船，則應對軟管采取支架支撐，或墊泡沫、木板等具有絕緣特性的設(shè)施或材料，將軟管和躉船船面隔開，以防止對躉船鋼板造成損傷。

2.3 消防設(shè)施

1)靜電接地。加注作業(yè)中，受注船晃動和LNG管內(nèi)流動，均會持續(xù)產(chǎn)生靜電，應采取可靠接地導除靜電，并采取先可靠接地，再連接軟管的順序。若軟管長度長，則應將受注船和車輛分別接地，防止電位差的出現(xiàn)。槽罐車通過靜電帶接地，受注船通過靜電線導除靜電至岸上接地點，軟管間也保持可靠連接(采用靜電跨接帶等方式)，但必須保證接地線的連續(xù)、有效性[4]。同時，為防止電位差導致電弧，在拆裝管道時應采取合理的順序，船對岸的靜電導除線應最后拆除。

2)消防器材。槽罐車-船加注過程的主要危險因素是LNG泄漏及泄漏導致的凍傷、燃爆事故。除考慮常用的低溫防護手套、防護面罩、甲烷濃度檢測儀等用品外，還需在現(xiàn)場準備干粉滅火器、低溫防護服、純棉毛巾等。

3 結(jié)束語

1)槽罐車-船LNG加注方式靈活、成本低，國內(nèi)外都有重要應用實例。需從加注作業(yè)環(huán)境、軟管設(shè)置和消防設(shè)施等方面做好現(xiàn)場管理，開展事故應急處置演練，積累事故處置經(jīng)驗。

2)外接加注設(shè)施和計量設(shè)備成本高、預冷時間長、預冷過程BOG量大且回收困難，與槽車的高差無法達到泵運行的最優(yōu)狀況，不利于加注過程。加注量宜通過加注前后的地磅結(jié)算單核算(可商定加注過程中由于加注軟管長、BOG回收困難等出現(xiàn)的損耗)。

3)在三峽庫區(qū)，小容量儲罐的LNG船舶有較大市場，移動加注車優(yōu)勢大。建議交通運輸、海事局、市場監(jiān)管局等相關(guān)部門聯(lián)合船用加注企業(yè)和碼頭管理方，在船用加注上，開放電子圍欄，以促進船舶LNG市場的推廣和發(fā)展。

4)LNG加注碼頭審批困難，投資大、建設(shè)周期長。市場推廣前期，允許并適當放開槽罐車-船加注審批，制定標準化作業(yè)流程，出臺審批、監(jiān)管制度，是保障“氣化長江”順利實施的安全、有效方式。