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，重慶 400074;2.西南水運工程科學研究所，重慶 400016)

LNG(液化天然氣)是以甲烷為主的液態混合物，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。當氣體溫度繼續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，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 設計工況

水文環境:長歷時的大水深、年復出現的大水位差、山區河流的大流速;地質情況:山區裸巖、陡巖、大起伏地形。

2 設計參數

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，火災危險性A類。

2)項目規模。

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

3)設計船型。

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

4)碼頭年營運天數:330 d。

5)工作班制:2班制。

6)泊位利用率:75%。

3 裝卸機械設備選型

1)船岸裝卸設備選型:LNG碼頭根據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備見表1。

表1 裝卸機械設備表

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泵將槽車內的LNG卸至站內LNG儲罐儲存。在向LNG燃料船加氣時，經站內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JTS 165-8-2007石油化工碼頭裝卸工藝設計規范中有關規定并結合本工程的實際情況按下列公式計算確定，各參數取值詳見表2。

表2 泊位通過能力參數取值一覽表

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(靠近躉船處為適應水位變化設置了纜車)，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 主要經濟技術指標計算公式及結果

1)裝卸工人及機械司機人數(根據機械司機配備定額)。

a.裝卸工人數。

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

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;躉船水手按規定取6人。

b.裝卸機械司機人數:方案一、方案二均取Ns=2人。

2)勞動生產率。

其中，Pgz為勞動生產率，操作t/(人·年)為年操作量，操作t/年;Nr為裝卸工人數，人;Ns為機械司機人數，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)裝卸一艘設計船型所需時間。

方案一、二均為0.5 h=0.021 d。主要技術經濟指標見表3。

表3 主要技術經濟指標表

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為作業區年管理費;C5為與裝卸有關的其他年費用。

表4 單位裝卸成本 元

9 結語

LNG是滿足環保節能、發展綠色水運的需求，符合對長江運輸船舶的發動機進行雙燃料升級改造的目的。在節約投資的前提下，宜根據地形條件、LNG的理化性質、碼頭結構形式及裝卸設備的特點，選擇適當的裝卸工藝:1)應能滿足不同水位時的裝卸作業，確保LNG安全快速地裝卸船;2)工藝設計應合理安全可靠，裝卸設備選型應技術成熟、性能先進、經濟適用、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，結合水位變化特點，對航道條件進行詳細調查，以免出現枯期躉船擱淺等情況;4)碼頭設計時要結合總體規劃布局。

［1］ JTS 165-8-2007，石油化工碼頭裝卸工藝設計規范［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.三峽工程庫區散貨碼頭裝卸工藝設計［J］.人民長江，2003(34):17-18.