船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計要點

李恬

摘 要：液化天然氣（LNG）是一種優(yōu)良的清潔能源，其在各個領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。新時期，生態(tài)文明建設(shè)已經(jīng)成為了我國經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，積極做好液化天然氣在水運交通領(lǐng)域中的推廣與應(yīng)用是構(gòu)建綠色交通體系、建設(shè)生態(tài)文明以及實現(xiàn)水運節(jié)能減排的重要舉措之一。將液化天然氣應(yīng)用于水運中時需要專用的船舶液化天然氣岸基式加注站來完成對于船舶用液體天然氣的加注。文章在分析船舶液化天然氣岸基式加注站功能特點的基礎(chǔ)上對船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計要點進行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：船舶液化天然氣岸基式加注站；設(shè)計；要點

中圖分類號：U656 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0078-02

Abstract： Liquefied natural gas （LNG） is a kind of excellent clean energy， which has been widely used in various fields. In the new era， the construction of ecological civilization has become a key link in China's economic development. Actively promoting and applying liquefied natural gas in the field of water transportation is one of the important measures to construct green transportation system， build ecological civilization and realize water transportation energy conservation and emission reduction. When liquefied natural gas （LNG） is used in water transportation， a dedicated shore-based LNG filling station is needed to complete the refilling of LNG for ships. Based on the analysis of the functions and characteristics of ship LNG shore-based filling station， the design essentials of ship LNG shore-based filling station are analyzed and expounded in this paper.

Keywords： ship LNG shore-based filling station； design； key points

前言

在傳統(tǒng)的航運領(lǐng)域中多是以重油作為船舶的航運動力，隨著石油資源的短缺以及人們環(huán)保意識的增強，以液化天然氣為代表的清潔能源將成為現(xiàn)今乃至以后船舶動力燃料的主要發(fā)展方向之一。液化天然氣在安全性、經(jīng)濟性以及環(huán)保性方面都有著較大的優(yōu)勢，液化天然氣將成為未來船舶動力燃料的首選之一。優(yōu)先做好船舶液化天然氣岸基式加注站的設(shè)計與建設(shè)，構(gòu)建起船舶用液化天然氣的基礎(chǔ)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將為船舶液化天然氣的推廣與應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

1 船舶液化天然氣岸基式加注站的組成與分級

船舶液化天然氣岸基式加注站主要用于船舶用液化天然氣的加注。船舶液化天然氣岸基式加注站較一般油品加注站復(fù)雜，為確保船舶及加注站的安全性應(yīng)當(dāng)積極做好船舶液化天然氣岸基式加注站的工藝及安全設(shè)計，在滿足其加注功能的基礎(chǔ)上最大限度地確保加注站使用的安全性。岸基式加注站在設(shè)計時可以利用液化天然氣工廠、儲配站或是接收站的儲罐作為后方設(shè)施，但應(yīng)當(dāng)避免用后方儲罐直接給受注船進行加氣，中間應(yīng)當(dāng)增設(shè)儲罐來作為中間緩沖。船舶液化天然氣岸基式加注站按照儲罐總?cè)莘e的不同可以劃分為5個等級，其中LNG總儲量在1000-2000m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為一級加注站；LNG總儲量在500-1000m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為二級加注站；LNG總儲量在180-500m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為三級加注站；LNG總儲量在120-180m3、單罐容積在60m3以內(nèi)的加注站為四級加注站，LNG總儲量在120m3以內(nèi)且單罐容積在60m3以內(nèi)的加注站為五級加注站。在船舶液化天然氣岸基式加注站的泊位設(shè)置上，同一加注站可以設(shè)置多個燃料品種加注泊位，并結(jié)合各自的安全特點進行統(tǒng)一布置，但船舶進行燃料加注時不得將液化天然氣與燃油進行同時加注。此外，液化天然氣加注躉船的補給泊位與加注泊位可以共用，但是燃料的補給和加注不得同時進行。

2 船舶液化天然氣岸基式加注站的設(shè)計選址

在對船舶液化天然氣岸基式加注站進行設(shè)計選址時應(yīng)當(dāng)遵照以下設(shè)計原則：船舶液化天然氣岸基式加注站應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)設(shè)計規(guī)劃、環(huán)境保護以及通行的便利性來進行選取。加注站的布局應(yīng)當(dāng)結(jié)合航道的通行情況并結(jié)合防洪、航行安全以及河道整治等的因素來進行綜合的設(shè)計。船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計前需要對項目地的地質(zhì)、水文等的情況進行詳細的勘測，并將船舶液化天然氣岸基式加注站選在河勢、河床和河岸穩(wěn)定處，且具有良好的水深、水流和水面區(qū)域。加注站適宜選在城鎮(zhèn)、居住區(qū)和客運渡口的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并適宜在臨近江河的城鎮(zhèn)、重要橋梁、大型錨地、船廠等重要建筑物的下游。船舶液化天然氣岸基式加注站站內(nèi)主要有儲罐等存儲設(shè)備、放散管等安全設(shè)施以及泵、加注設(shè)備等，各部之間應(yīng)當(dāng)留有足夠的安全距離且與站外建構(gòu)筑物之間留有足夠的安全距離。

3 船舶液化天然氣岸基式加注站的總體平面布局

船舶液化天然氣岸基式加注站根據(jù)各區(qū)域功能的不同主要分為存儲區(qū)、放空區(qū)、卸料區(qū)、加注區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)以及生活區(qū)等幾大組成部分。在船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計時應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦我约凹幼⒄镜募幼⒘窟M行合理的選取與布局，最大限度地確保加注站中的各功能區(qū)能夠發(fā)揮其功用。站內(nèi)設(shè)施爆炸危險區(qū)域邊界線的范圍應(yīng)當(dāng)控制在加注站可用地界限內(nèi)，而變配電站應(yīng)當(dāng)放置在爆炸危險區(qū)域外，且將與爆炸邊界線的距離最少控制在3m以上。船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)的輔助生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)各建筑之間的距離應(yīng)當(dāng)滿足國家的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。船舶液化天然氣岸基式加注站的布局選擇上還應(yīng)當(dāng)注意控制好加注站與后方天然氣工廠、儲配站或是接收站儲罐之間的距離。在陸域平面布置上，一級船舶液化天然氣岸基式加注站應(yīng)當(dāng)具有至少兩個相距30m以上的外部通道出入口，二至五級船舶液化天然氣岸基式加注站則至少應(yīng)當(dāng)具有一個外部出入口。對于實體圍墻的設(shè)置應(yīng)當(dāng)視儲罐與外部建筑之間的距離決定，當(dāng)加注站內(nèi)的工藝設(shè)備與外部建筑之間的安全距離處于規(guī)定距離的1.5倍且大于25m以上時可以設(shè)置非實體圍墻，而小于這一距離的加注站則需要設(shè)置實體圍墻。為提高船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)的安全性，應(yīng)當(dāng)盡量將儲罐設(shè)置于加注站區(qū)域內(nèi)的地勢較低洼處，并設(shè)置防止液體漫流的設(shè)施。對于船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)加注區(qū)域的停車位和道路應(yīng)當(dāng)按照國家相關(guān)設(shè)計規(guī)范來進行設(shè)計，在確保合理的基礎(chǔ)上最大限度的提高作業(yè)的效率。對于船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)碼頭平面布局設(shè)計中應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域內(nèi)的實際情況做好項目區(qū)內(nèi)水陸資源和岸線的設(shè)計，碼頭應(yīng)當(dāng)盡量沿水流方向和自然高線布置，并在選址設(shè)計中充分考慮到碼頭建成后對防洪、水流、河床沖淤、岸坡穩(wěn)定和加注泊位等一系列因素的影響。此外，碼頭設(shè)計中還需要考慮到后期船舶進行液化天然氣加注的便利性以及航行、停泊、掉頭等的作業(yè)需求。結(jié)合船舶液化天然氣岸基式加注站所采用的加注形式來確定波高，如采用的是裝卸臂來進行液化天然氣的加注，則波高應(yīng)當(dāng)按照下列規(guī)范進行選取：對于在2000t以內(nèi)的船舶其順浪和橫浪波高均為0.6m，對于3000-15000t級的停泊船舶其順浪和橫浪波高分別為1.0m和0.8m。而采用軟管型式對船舶進行液化天然氣加注的則可以相應(yīng)的加大加注時的允許波高。對于船舶液化天然氣岸基式加注站停靠船型的設(shè)計應(yīng)當(dāng)綜合考慮港口現(xiàn)狀及規(guī)劃、主航道的現(xiàn)狀及規(guī)劃、液化天然氣受注船和補給船的現(xiàn)有船型和未來船型的發(fā)展趨勢等因素來進行綜合分析確定。船舶液化天然氣岸基式加注站的加注或是補給碼頭的長度、碼頭前沿設(shè)計高程、碼頭前沿停泊水域設(shè)計尺度和回旋水域設(shè)計尺度應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范來進行選取設(shè)計。船舶液化天然氣岸基式加注站碼頭的平面布置可以結(jié)合碼頭區(qū)域的地形、建設(shè)規(guī)模、設(shè)計船型、裝卸工藝等的因素選取墩式、連片式或是斜坡式等的多種布置形式，對于何種形式的選取應(yīng)當(dāng)在綜合分析后進行確定。對于船舶液化天然氣岸基式加注站加注點的布置可以根據(jù)液化天然氣受注船的受注口位置選用單點或是多點等形式的布置方式。船舶液化天然氣岸基式加注站加注碼頭進出港航道平面布置應(yīng)當(dāng)最大限度地確保受注船的安全和進出港的效率，必要時對于船舶液化天然氣岸基式加注站的航道可以采取進出港航道分開布設(shè)的形式。

4 船舶液化天然氣岸基式加注站加注工藝設(shè)施設(shè)計

對于船舶液化天然氣岸基式加注站加注設(shè)備的選取與設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足國家相關(guān)設(shè)計及安全規(guī)范的要求進行選取。儲罐內(nèi)罐的設(shè)計溫度應(yīng)當(dāng)為-196℃，儲罐外罐外設(shè)計壓力應(yīng)大于100KPa，在儲罐的內(nèi)外罐之間設(shè)置不燃材料作為隔熱層用以增強儲罐的安全性。此外，所選用的不燃材料在外罐著火時不應(yīng)因熔融、塌陷等使得絕熱層的絕熱性能顯著變差。船舶液化天然氣岸基式加注站的每個儲罐應(yīng)當(dāng)設(shè)置至少不少于2個全啟封閉式安全閥，這些安全閥中的一個可以作為備用閥。安全閥的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范中的要求。此外，在安全閥與儲罐之間應(yīng)當(dāng)設(shè)置切斷閥，以便安全閥的日常檢修作業(yè)。液化天然氣儲罐上應(yīng)設(shè)計液位、壓力表、安全閥等的各種安全監(jiān)測和聯(lián)鎖控制閥門等，增強船舶液化天然氣岸基式加注站儲罐的安全性。對于各儲罐之間的凈距應(yīng)當(dāng)不小于相鄰較大罐直徑的1/2，并在儲罐四周設(shè)置防火堤，防火堤應(yīng)當(dāng)采用不燃燒實體材料建造，并應(yīng)能承受所容納介質(zhì)的靜壓及液化天然氣低溫帶來的影響，防火堤內(nèi)的有效容積應(yīng)當(dāng)大于防火堤內(nèi)一個最大儲罐的容積。如在船舶液化天然氣岸基式加注站的儲罐采用坑式或是半埋式設(shè)計，需要注意的是單個儲罐容積在100m3以上的不宜采用埋式布設(shè)，而容積超過250m3的儲罐不宜采用坑式形式進行布設(shè)。對于采用坑式或是埋式的液化天然氣儲罐應(yīng)當(dāng)采用臥罐形式。儲罐及周邊應(yīng)當(dāng)加設(shè)各種防護，保障儲罐的安全性。

此外，對于船舶液化天然氣岸基式加注站中的卸料系統(tǒng)、加注系統(tǒng)、蒸發(fā)氣回收系統(tǒng)以及天然氣放散系統(tǒng)、LNG管路系統(tǒng)等都需要結(jié)合船舶液化天然氣岸基式加注站項目區(qū)域的實際地形與需求進行相應(yīng)的設(shè)計，確保設(shè)計船舶液化天然氣岸基式加注站的安全性與可靠性。

5 結(jié)束語

船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計是一項復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場的實際情況與設(shè)計需求進行全方面的綜合考慮，確保船舶液化天然氣岸基式加注站的安全性與作業(yè)效率。

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