概述LNG槽車裝車系統設計及操作的關鍵要點

劉寶洪

(中海油石化工程有限公司,山東 濟南 250011)

在國家節能減排以及雙碳政策的實施要求下,LNG作為一種清潔能源將在未來得到更加廣泛地應用。國內LNG接收站近年來也在沿海地區加速建設,甚至出現往內陸延伸的態勢[1]。LNG 接收站主要實現接收、儲存、加工和輸送LNG等功能。通常通過管道低壓外輸氣態天然氣和槽車運輸液態LNG兩種方式將天然氣運輸到下游用戶。其中,LNG 槽車運輸因其成本低,簡單易行且覆蓋范圍廣,是中國應用最廣泛的LNG陸路運輸方式[2]。因此,槽車裝車系統是LNG接收站中非常重要的組成部分[3]。

槽車裝車系統的設計和操作將在LNG接收站中發揮重要的作用。通過合理設計和高效操作,槽車裝車系統能夠確保LNG的安全裝載和高效運輸,為清潔能源的推廣和使用做出貢獻。

1 槽車裝車系統概述

槽車裝車系統在LNG接收站中起到了關鍵的作用,該系統主要包括裝車臂、回氣臂、地衡及控制設施。

1)裝車臂:裝車臂為液相臂,LNG通過裝車臂進入槽車,而裝車過程中產生的BOG氣體則通過回氣臂(氣相臂)返回BOG總管,在非裝車期,裝車系統管道一般通過循環小流量LNG進行保冷,保冷LNG通過循環管線回到儲罐,實現循環利用;

2)回氣臂:回氣臂主要用于處理裝車過程中產生的BOG氣體,BOG氣體通過回氣臂(氣相臂)返回BOG總管,避免對環境造成污染;

3)地衡:槽車裝車交接計量采用地衡計量,在進出門處各設置一臺地衡,空車在進車處稱重后進入槽車裝車臺裝車,裝車按照槽車壓力及流量計控制裝車量,裝載后的槽車再一次通過地衡稱重計量;

4)控制設施:控制設施主要包括各種傳感器、執行器和控制系統,用于控制裝車過程中的溫度、壓力、流量等參數,確保裝車過程的安全和高效,LNG裝料量通過槽車總管上的流量計來進行監測,同時在每個槽車橇上都設有一套定量計量系統,可實現每個槽車橇互不干擾的同時定量裝車。

槽車裝車臂作為槽車裝車系統核心的部件之一,應符合下列規定:

1)在空載狀態下,裝車臂應確保外臂在包絡線范圍內任意位置保持平衡;

2)裝車臂的設計強度應滿足風、雪、冰凍載荷等現場最惡劣環境條件;

3)應加強裝車臂基礎及聯接部位的設計,使其可以滿足裝車臂水平方向完全展開;

4)裝車臂應具備適當的支撐條件,同時考慮低溫情況下裝車臂結冰后增加的質量;

5)液化天然氣裝卸臂檢驗和測試應符合現行國家標準的規定。

2 槽車裝車系統設計要點

在LNG接收站中,槽車裝車系統的設計對于提高充裝過程效率和確保整個接收站的安全運行具有舉足輕重的地位[4]。在設計LNG槽車裝車系統時,需要考慮總圖布置要求、工藝系統要求、設備布置要求和管道布置要求。在操作LNG槽車裝車系統時,需要遵循一些操作要點,以確保裝車過程的安全和高效。

2.1 槽車裝車系統總圖布置要求

1)槽車裝車區宜遠離人員集中和易產生明火的場所;

2)宜設置停車場。給待裝槽車提供停車場地,以方便管理,有序安檢,防止混亂導致事故的發生;

3)槽車裝車區宜設圍墻獨立成區,宜設置2個出入口;

4)槽車裝車區應有足夠的面積,使車輛盡可能少移動或轉向;

5)LNG槽車裝卸接頭與儲罐、控制室、辦公室、維修車間等重要設施之間的距離應保持在15 m以上;

6)一個裝車臺上可布置一或兩條裝車線,裝車臺臺面的高度,應根據槽車的形式、裝車方式確定;裝車臺應設置導靜電的接地設施;

7)槽車裝車區地面應采用水泥混凝土路面;

8)裝車臂在完全展開的情況不和裝車棚柱子發生碰撞。

2.2 槽車裝車系統工藝要求

1)LNG和BOG總管上應設便于操作的緊急切斷閥;

2)槽車裝車應采用裝車臂密閉裝車,并應配置氮氣吹掃及置換設施;

3)槽車裝車區周圍應設置配有泡沫發生器的集液池,一旦發生泄漏,液化天然氣應被排入其中;

4)液化天然氣槽車裝車貿易計量宜采用地衡計量;

5)LNG總管上每隔100 m設置表面溫度計。

2.3 槽車裝車系統設備布置要求

一個裝車臺上可布置一或兩條裝車線,常見的布置方案包括一島一撬和一島雙撬(圖1)。

一島一撬布置(方案1,左),一島雙撬布置(方案2,右)。圖1 常見布置方案

考慮到一島雙撬布置方案的經濟性,近來的LNG項目均選擇一島雙撬的布置方案(表1)。

表1 裝車撬布置方案對比

1)建議布置方案,島高0.3 m,寬度3.5 m,兩島間距13.5 m,裝車棚寬28 m,棚兩側各外挑2 m;

2)裝車棚內設管廊層,布置工藝管線、公用工程管線、消防管線和橋架等,并為擴建預留必要的空間和荷載。建議管廊層剖面如圖2;

3)裝車棚靠近外管廊側設置管廊平臺布置界區閥門,建議平臺至少設置一處斜爬梯;管廊平臺下應留有一跨通道(建議至少凈空4 m),用于應急時槽車通行;

4)一般裝車棚擴建端只施工裝車臺,預留裝車撬位置;

5)各項目根據工藝設計不同,存在是否設置收集罐的差異,收集罐一般布置在管廊平臺外側,罐頂設置操作平臺,可單獨布置,也可考慮和管廊平臺聯合布置。

當裝車棚長度較長時,應提前和結構溝通伸縮縫問題,避免后期修改影響布置。

2.4 槽車裝車系統管道布置要求

1)槽車裝車區和外管廊相連接的工藝管包括低壓外輸管道、BOG管道、低壓排凈管道;

2)裝車撬的管道除低壓外輸管道和主管底接外,其余管道都應頂接;

3)要求結構盡量不要在柱子上設置四周的斜撐,影響管道布置;

4)每個裝車臺宜布置一個軟管站;

5)裝車臺上方的管線不要超出裝車臺的范圍,避免槽車行駛過程中發生碰撞;

6)擴建端的管廊層設置平臺和直爬梯,用于操作保冷循環管線閥門和預留端閥門,梯子不應影響后期裝車撬及其管線的安裝、運行和檢維修;

7)根據項目需要,為取樣分析裝置預留空間,并在低壓外輸管道上預留接口。因取樣設施是插入式的,應核實PID中預留接口前后是否設置了切斷閥,便于后期施工;

8)界區處的安全閥宜集中布置在上層平臺;

9)分支管接入主管時應當盡量靠近固定架或導向架等主管位移較小處。設計時應考慮到主管的熱位移,小分支管線應具備足夠的柔性;

10)注意避免裝車棚下的消防管道碰撞;

11)低溫管道要進行應力計算以確保管道的安全穩定運行。通過應力計算,可以確保管道應力在規范的許用范圍內,使設備管口載荷符合制造商的要求或公認的標準,計算出作用在管道支吊架上的荷載,解決管道動力學問題,幫助配管優化設計。

2.5 槽車裝車系統消防要求

1)槽車裝車區消防給水管網應為環狀布置,環狀管網的進水管不應少于2 條;

2)槽車裝車應設固定消防供水系統,供水強度不應小于10. 2 L/(min·m2);

3)槽車裝車區域建議配置干粉炮系統,干粉量需通過計算確定,且干粉連續供應時間不應少于60 s。

4)干粉炮布置于裝車橇進出兩側非行車道路上;

5)雨淋閥成排布置在接槽車棚管廊處,操作面背向槽車棚,且距離被保護裝置不小于15 m;

6)每根消防主管位于裝車橇上方管道層,垂直裝車橇布置,噴淋管從主管接出吊掛在梁下,平行于裝車橇布置,噴頭垂直向下,保護裝車橇及LNG槽車。為達到保護效果,噴淋管對裝車橇及停車位全噴淋;

7)每個裝車島兩端及中間位置設置一處手提式磷酸銨鹽干粉滅火器;

8)槽車裝車區滅火器的最大保護距離不宜超過9 m。

2.6 其他要求

1)裝卸地點應配備通訊設施,一般可采用防爆電話、廣播系統、無線電或信號燈等作為通訊方式;

2)槽車裝車棚設有可燃氣檢測、低溫檢測、火焰檢測等設施。

3 槽車裝車系統操作要點

3.1 槽車稱重計量系統

稱重計量流程如下:

1)當槽車進站時,首先門衛崗對槽車開展進站安全檢查,檢查合格后,司機駕駛槽車上對應電子汽車衡,車輛停穩后拉起手剎并熄火,人員下車,槽車押運員前往營業室注冊車輛裝載信息并領取裝載鑰匙卡;

2)槽車進入裝載區停放準備裝車,槽車崗操作員對槽車進一步安全檢查,安全檢查合格后刷裝載鑰匙卡,系統自動模式下進行裝車;

3)裝車完成之后,司機駕駛車輛回到電子汽車衡區進行二次稱重,稱重完成后系統打印磅單,押運員領取磅單并簽名確認;

4)司機駕駛車輛下電子汽車衡至門衛領取寄存物品后離站。

槽車稱重計量系統在使用過程中,電子汽車衡操作員應密切監控系統的運行情況并做好記錄,定時定點檢查機柜間TBM系統柜、地磅機柜及磅單打印機的使用情況,如發現問題,及時作出正確處理并上報給相關人員,盡快進行檢修。每日交接班前檢查電子汽車衡防撞塊間隙及使用情況,如發現問題及時作出正確處理并上報給相關人員,盡快進行檢修。

對于在巡檢過程中或平時使用過程中出現的問題,可參考表2處理。

表2 槽車稱重計量系統問題處理

3.2 槽車裝車

槽車裝車工藝流程如下:低壓泵外輸的LNG經切斷閥進入槽車裝車LNG總管,經槽車裝車入口緊急切斷閥后一部分進入槽車裝車撬裝車,另一部分LNG流經循環管線上的緊急切斷閥后匯集到排盡總管返回儲罐。進入裝車橇的LNG流經裝車臺入口切斷閥、質量流量計,經流量調節閥的調節后,通過液相管線上的緊急切斷閥進入裝車臂進行裝車;裝車過程中產生的BOG經氣相臂,氣相管線上的止逆閥、出口切斷閥、氣相總管上的緊急切斷閥后進入BOG總管。

槽車裝車操作程序為:裝車前的準備(包括人員檢查,槽車檢查,槽車過磅制卡等)→氣/液相臂與槽車相連→氣相臂/液相臂進行氮氣置換→氣相臂/液相臂進行氣密性檢測→槽車進行泄壓→裝車臂/槽車進行預冷→槽車裝車→完成裝車。

巡檢要求:充裝過程中,操作員應密切監控槽車裝車情況并做好記錄,注意帶上防爆扳手、防爆螺絲刀等巡檢工具,通過聽、摸、查、看等方法,確認相關項目符合下表的“檢查結果要求”或發現不符合項后排除或聯系專業人員采取相的改進措施滿足要求后才能繼續運行。 在保證安全的前提下進行LNG槽車充裝作業,操作過程中需特別關注以下幾點:

1)充裝期間,操作人員務必穿戴防護面屏、防凍手套、勞保服、勞保鞋和安全帽,確保個人安全;

2)操作過程中要避免手臂及閥門手柄受到磕碰;

3)現場人員不得攜帶火機、手機、相機等非防爆設備,防止發生火災或爆炸事故;

4)密切關注操作過程中的溫度、壓力等參數,確保其符合參數表中相應項目的規定;

5)當風速達到8級,或出現雷暴等惡劣天氣時,應立即暫停充裝操作。

對于裝車過程中出現的問題,可參考表3處理。

表3 槽車裝車問題處理

4 結語

槽車裝車系統作為聯系接收站和下游用戶的“紐帶”,從設計到后期運維操作必須嚴格按照相關標準和作業規范進行,從而保證槽車裝車的順利進行。總之,槽車裝車系統的設計需要考慮多個因素,而正確的操作流程和注意事項是確保裝車過程安全、高效的關鍵。在實際操作中,需要嚴格遵守相關規定和標準,確保貨物和人員的安全。