槽罐車(chē)對(duì)LNG雙燃料動(dòng)力船舶充裝操作方法

李岳洋,管義鋒,周 群,沈友平

(1．江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2．江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；3．張家港格林沙洲鍋爐有限公司，江蘇 張家港 215600)

槽罐車(chē)對(duì)LNG雙燃料動(dòng)力船舶充裝操作方法

李岳洋1,2,管義鋒2,周 群1,沈友平3

(1．江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2．江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；3．張家港格林沙洲鍋爐有限公司，江蘇 張家港 215600)

針對(duì)國(guó)內(nèi)配套船舶LNG燃料加注的研究尚處于起步階段，介紹了槽罐車(chē)對(duì)雙燃料船LNG儲(chǔ)罐加注操作方法，對(duì)船用LNG儲(chǔ)罐的吹掃及預(yù)冷、首次充液、船用LNG儲(chǔ)罐的應(yīng)用及安全注意事項(xiàng)和應(yīng)急措施進(jìn)行了介紹說(shuō)明，為類似地區(qū)槽罐車(chē)和氣躉船對(duì)雙燃料船舶加注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

槽罐車(chē)；雙燃料船舶；加注；操作方法

0 引言

國(guó)外LNG燃料船舶加注方案總體上可分為3種：船-船加注(Ship-to-ship bunkering,簡(jiǎn)稱 STS)，在碼頭、錨地、航行中均可進(jìn)行；槽車(chē)-船加注(Tank truck-to-ship bunkering,簡(jiǎn)稱TTS)，是目前技術(shù)最成熟的；岸站-船加注(LNG intermediary terminal-to-ship via pipeline,簡(jiǎn)稱TPS)，可結(jié)合躉船使用。

國(guó)內(nèi)船舶LNG燃料使用研究起步較晚，配套的LNG燃料加注規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還未出臺(tái)，LNG船加注尚處于起步階段。目前國(guó)內(nèi)僅有2艘500 m3LNG加注躉船和1艘100 m3LNG加注躉船。前期試點(diǎn)船舶階段各地區(qū)船舶LNG燃料加注形式比較單一，主要采用技術(shù)最成熟的槽車(chē)-船加注方案，即TTS。后期隨著LNG改造項(xiàng)目推廣鋪開(kāi)，再逐步向TPS和STS加注方式發(fā)展。本文重點(diǎn)介紹槽罐車(chē)對(duì)內(nèi)河LNG動(dòng)力船加注操作方法，為以后LNG動(dòng)力船舶儲(chǔ)氣罐加注提供參考。

1 儲(chǔ)氣罐及汽化器裝置流程圖及標(biāo)識(shí)說(shuō)明

槽車(chē)對(duì)船的加注，必須要了解儲(chǔ)氣罐及汽化器裝置供氣系統(tǒng)流程圖及儲(chǔ)氣罐和汽化器裝置閥門(mén)標(biāo)識(shí)說(shuō)明。圖1為儲(chǔ)氣罐及汽化器裝置供氣系統(tǒng)流程圖，圖中的符號(hào)見(jiàn)表1。

2 船用LNG儲(chǔ)罐吹掃及預(yù)冷

船用LNG儲(chǔ)罐在首次使用槽罐車(chē)充裝前必須用干潔氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。最大吹掃壓力應(yīng)相當(dāng)于最大工作壓力的50%，或者至少不低于0.2 MPa。

在吹掃前，應(yīng)擰松液位計(jì)兩端的接頭，完全打開(kāi)液位顯示液相閥(A10)和液位顯示氣相閥(A8)，檢查排放的氣流中是否含有水分。如有水分，應(yīng)繼續(xù)排放，直到無(wú)水分停止排放。將液位顯示儀表(L1)兩端的接頭擰緊，并關(guān)閉液位顯示控制閥(A9)，使液位顯示儀表(L1)處于正常工作狀態(tài)。

船用LNG儲(chǔ)罐在首次正式充裝時(shí)，內(nèi)筒處于常溫“暖罐”狀態(tài)，因此必須將其預(yù)冷。

2.1 預(yù)冷置換流程

預(yù)冷置換流程如圖2所示。前期準(zhǔn)備：

(1)確認(rèn)設(shè)備及其配套管路合格，儲(chǔ)罐真空度合格。

(2)儲(chǔ)罐已經(jīng)用氮?dú)庵脫Q干凈并保持正壓，滿足充裝要求。

(3)用液氮給儲(chǔ)罐預(yù)冷前，保證管網(wǎng)用干燥氮?dú)庵脫Q干凈。

(4)檢查確認(rèn)各個(gè)閥門(mén)所處的狀態(tài)正確，緊急切斷系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表、安全閥、變送器、調(diào)壓閥有效。

2.2 用低溫氮?dú)忸A(yù)冷

(1)槽車(chē)本身帶有低溫氮?dú)狻ｉ_(kāi)始充裝之前，由專業(yè)充裝人員用金屬軟管將槽車(chē)充裝口(F1)和儲(chǔ)罐充裝接頭(C1)相連接。打開(kāi)槽車(chē)氣相閥(F2)和儲(chǔ)罐液體排放閥(A7)吹掃軟管內(nèi)的空氣，吹掃完畢后關(guān)閉槽車(chē)氣相閥(F2)及儲(chǔ)罐液體排放閥(A7)。

(2)打開(kāi)槽車(chē)放空閥，使槽車(chē)自增壓，同時(shí)慢慢打開(kāi)槽車(chē)氣相閥(F2)，放出氮?dú)猓M(jìn)氣速度由槽車(chē)氣相閥控制，打開(kāi)液體進(jìn)自增壓器閥(PB1)、頂部充裝閥(A2)、溢流閥(A4)、氣體排放閥(A12)及液位顯示儀表(L1)，控制室內(nèi)打開(kāi)儲(chǔ)罐出液緊急切斷閥(X1和X3)，且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)已開(kāi)啟，用槽車(chē)內(nèi)的蒸發(fā)氣體給儲(chǔ)罐、管網(wǎng)預(yù)冷。

(3)預(yù)冷開(kāi)始后，立即打開(kāi)與液位顯示儀表(L1)、壓差變送器(LT1)、壓力變送器(PT1)連接的細(xì)管道的末端放散口，充分吹掃，避免出現(xiàn)冰堵。

圖1 儲(chǔ)氣罐及汽化器裝置供氣系統(tǒng)流程圖

表1 儲(chǔ)氣罐及汽化器裝置閥門(mén)標(biāo)識(shí)說(shuō)明

圖2 預(yù)冷置換流程

(4)對(duì)排放的氣體及溢流閥(A4)出口定時(shí)進(jìn)行溫度檢測(cè)，直至低于-60 ℃。

(5)預(yù)冷過(guò)程要注意安全，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題(漏點(diǎn)、設(shè)備故障等)及時(shí)處理，不能及時(shí)處理時(shí)應(yīng)該立即停止預(yù)冷，待問(wèn)題解決后再恢復(fù)預(yù)冷作業(yè)。

3 首次充液

首次充液時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：打開(kāi)氣體排放閥(A12)，放空儲(chǔ)罐內(nèi)的氮?dú)猓淮蜷_(kāi)底、頂部充裝閥(A1)和(A2)，同時(shí)充裝。在充裝過(guò)程中同時(shí)注意觀察液位顯示儀表(L1)讀數(shù)，打開(kāi)液體充滿溢流閥(A4)，排放船用LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體，直至有LNG的氣體排出時(shí)，停止充裝并立即關(guān)閉溢流閥(A4)。

當(dāng)充裝至船用LNG儲(chǔ)罐的50%以上容積時(shí)，應(yīng)關(guān)閉底部充裝閥(A1)。當(dāng)充裝到船用LNG儲(chǔ)罐容積的85%時(shí)，應(yīng)關(guān)閉頂部充裝閥(A2)，并停止充裝3 min，以使筒內(nèi)液面鎮(zhèn)靜。然后打開(kāi)頂部充裝閥(A2)繼續(xù)充裝，并打開(kāi)液體充滿溢流閥(A4)，直到有液體從溢流閥(A4)流出時(shí)，立即關(guān)閉溢流閥(A4)，停止充裝并關(guān)閉頂部充液閥(A2)，即完成槽罐車(chē)對(duì)LNG動(dòng)力船舶的加注過(guò)程。

在充裝過(guò)程中儲(chǔ)氣罐就地設(shè)有壓力遠(yuǎn)傳接頭(C4) 和液位遠(yuǎn)傳接頭(C5)，同時(shí)在船舶駕駛室內(nèi)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐壓力和液位。如果壓力上升至高于充裝輸送壓力或接近安全閥壓力，必須打開(kāi)氣體排放閥(A12)將船用LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體進(jìn)行適量排放。

4 提高和降低LNG儲(chǔ)罐壓力方法

4.1 提高船用LNG儲(chǔ)罐壓力

船用LNG儲(chǔ)罐氣相壓力的提高可通過(guò)自增壓器(PB1)使液體汽化后的氣體返回船用LNG儲(chǔ)罐頂部，使罐內(nèi)壓力保持相對(duì)穩(wěn)定。

4.2 降低船用LNG儲(chǔ)罐壓力

打開(kāi)氣體排放閥(A12)，使船用LNG儲(chǔ)罐內(nèi)氣相壓力降低到不大于壓力調(diào)節(jié)閥新設(shè)定的壓力后，關(guān)閉氣體排放閥(A12)。

5 安全注意事項(xiàng)和應(yīng)急措施

(1)槽車(chē)靠近碼頭時(shí)，車(chē)速不得超過(guò) 5 km/h，按指定位置停好，熄火，拉起手閘，采取定位措施，防止溜車(chē)?yán)瓟嘬浌堋?/p>

(2)船舶停靠到位后，纜繩系牢，確認(rèn)面向儲(chǔ)罐區(qū)的門(mén)窗全部關(guān)閉，充裝區(qū)無(wú)明火、易燃易爆品等危險(xiǎn)因素。

(3)充裝前確認(rèn)儲(chǔ)罐完好，罐體無(wú)裂紋、無(wú)腐蝕、無(wú)變形、無(wú)機(jī)械損傷等缺陷，確認(rèn)各閥門(mén)及連接部位完好無(wú)泄漏。

(4)采用低溫不銹鋼金屬軟管連接。軟管長(zhǎng)度留有足夠裕度，用以補(bǔ)償作業(yè)過(guò)程中船體的擺動(dòng)、管線的低溫收縮和硬化；與船舶相連的LNG低溫不銹鋼金屬軟管及接頭系安全繩，防止軟管或接頭高空墜落傷人，以及軟管被意外拉斷后失控甩出。

在懸浮架采集的4路間隙信號(hào)中取兩端的間隙信號(hào)2、間隙信號(hào)3進(jìn)行分析，并根據(jù)4路信號(hào)計(jì)算求得折角。由圖7的軌縫折角變化仿真圖可知：懸浮架通過(guò)軌縫折角過(guò)程中，首先，前兩個(gè)監(jiān)測(cè)探頭進(jìn)入折角區(qū)段，折角值先變?yōu)樨?fù)值；接著，后兩個(gè)探頭進(jìn)入折角區(qū)段后，折角值歸零；而后，前兩個(gè)探頭通過(guò)軌縫，進(jìn)入折角反向區(qū)段，折角值達(dá)到峰值；最后，隨著后兩個(gè)探頭、前兩個(gè)探頭離開(kāi)折角區(qū)段，折角值依次歸零、變負(fù)、歸零。

(5)確認(rèn)移動(dòng)加液車(chē)與船舶間等電位連接，充裝管路連接必須使用防爆型工具。

(6)LNG 氣罐充裝壓力應(yīng)在0.4～0.7 MPa。充裝作業(yè)時(shí)，操作人員不得離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。觀察壓力變化情況，避免壓力增加過(guò)快，造成危險(xiǎn)。

(7)監(jiān)控LNG氣罐充裝量，嚴(yán)禁超裝。充裝結(jié)束，拆除軟管和靜電跨接線后才可將槽車(chē)開(kāi)走。

(8)現(xiàn)場(chǎng)工作人員必須了解設(shè)備的性能、工藝流程及設(shè)備上各種閥門(mén)、儀表的作用，熟練掌握操作規(guī)程、安全管理制度；必須經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，能夠熟練操作，具備處置突發(fā)事件的應(yīng)變能力。

(9)充裝作業(yè)過(guò)程中，操作人員不得離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)，并嚴(yán)格按照充裝操作規(guī)程操作，實(shí)時(shí)觀察儲(chǔ)罐液位、壓力變化情況，避免液位、壓力增加過(guò)快，防止LNG儲(chǔ)罐超量充裝。

(11)作業(yè)人員站在現(xiàn)場(chǎng)上風(fēng)側(cè)；同時(shí)消防器材也置于現(xiàn)場(chǎng)的上風(fēng)側(cè)，便于取用的位置。

(12)設(shè)備上的閥門(mén)及連接處凍結(jié)時(shí)，嚴(yán)禁用明火或發(fā)熱的物體烘烤，不得用物體敲打；所有閥門(mén)操作要緩開(kāi)緩關(guān)，嚴(yán)禁快速開(kāi)啟或關(guān)閉。

(13)凡作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有下列情況時(shí)，禁止或立即停止充裝作業(yè)：

①雷雨天氣或5級(jí)以上大風(fēng)；

②儲(chǔ)罐或移動(dòng)加液車(chē)壓力異常；

③泄漏；

④附近有明火或不安全因素存在。

[1] 中國(guó)船級(jí)社.內(nèi)河散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范(2008)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 中國(guó)船級(jí)社.氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南(2011)[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3] 郭揆常.液化天然氣(LNG)應(yīng)用與安全[M].北京：中國(guó)石化出版社，2008.

[4] GB/T 20368-2006，液化天然氣生產(chǎn)，儲(chǔ)存和裝運(yùn)[S].

[5] JB/T 6897-2000，低溫液體運(yùn)輸車(chē)[S].

[6] GB 18442-2001，低溫絕熱壓力容器[S].

[7] 中國(guó)船級(jí)社.天然氣燃料動(dòng)力船舶規(guī)范(2013)[M].北京：人民交通出版社，2013.

2013-05-27

李岳洋(1986-)，男，工程師，主要從事船舶動(dòng)力裝置及綠色動(dòng)力船型開(kāi)發(fā)；管義鋒(1966-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事船舶總體設(shè)計(jì)及綠色動(dòng)力船型開(kāi)發(fā)。

U674.13+3.3

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