提高LNG接收站槽車裝車速度的探討

周宇罕，徐菲菲，楊偉紅

(中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江 寧波 315200)

天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將天然氣做為首選燃料，天然氣在能源供應中的比例迅速增加，至2013年底國內已建成運行的液化天燃氣(LNG)接收站有10個，且陸續將有更多的LNG接收站建成。LNG作為一種低溫液體，溫度達到-165℃，氣液膨脹比約為1∶600，爆炸極限為5%～15%，氣化后的天然氣屬于易燃易爆甲A類火災危險氣體。

LNG接收站是儲存LNG后往外輸送天然氣的場所。從國外引進LNG，需通過LNG船運至LNG接收站，再由LNG槽車運輸送至用戶或經升溫升壓后通過區域天然氣管網送至用戶。LNG裝車撬對LNG槽車進行充裝，通過陸路運輸送往各類用戶。LNG在接收站的槽車區主要由裝車系統和地衡系統組成。裝車系統主要設備是裝車撬，主要由1對裝車液相和氣相鶴管臂、流量計、靜電報警控制器、壓力變送器、裝車流量控制閥、緊急切斷閥、相關管道和控制系統等組成。裝車撬的管道儀表流程如圖1所示。

圖1 LNG裝車撬的管道儀表流程示意

LNG裝車撬主要的設計標準如下：

1) BSEN 1474—2008 《InstallationandEquipmentforLiquefiedNaturalGasDesignandTestingofLoading/UnloadingArms》。

2) HG/T 21608—2012《液體裝卸臂工程技術要求》。

3) GB/T 22724—2008《液化天然氣設備與安裝陸上裝置設計》。

LNG槽車的裝載量會根據用戶的需求而發生變化，往往受季節的影響較大。在夏季和冬季需求量較大時，裝車的速度、效率顯得尤為重要。

1 原裝車系統存在的問題

1.1 裝車前的準備

裝車前的準備包括車輛和人員信息核查、安全檢查、空車稱重、車輛IC卡的制作、與地方安監部門系統的核查等。

該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 信息和數據的錄入、核對，安全檢查，稱重等，需在槽車控制室附近排隊進行，導致操作人員工作量大，無法滿足大量的槽車裝運，車輛安排混亂，并且影響交通。

2) 原有設計未考慮信息共享，地衡系統和裝車控制系統相互獨立，一套數據重復輸入，操作人員工作量大。

1.2 LNG槽車的充裝

裝車過程包括： 車輛與裝車撬的連接、氣密試壓、預冷、提速、全速、減速、車輛與裝車撬的脫離。該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 連接和脫離裝車撬受槽車司機的操作熟練程度和低氣溫影響較大，尤其是冬天陰雨天氣，氣溫在0℃以下，且空氣中的濕度大，造成連接處更易結冰。

2) 氣壓試驗時間需1min，偏長。

3) 預冷時間設置不合理。在裝載較為頻繁時，裝車臂處于基本預冷完全的程度，且預冷時間固定為5min，造成重復預冷且降溫不明顯。

4) 全速裝車時通過撬內的流量調節閥FV-1和質量流量計FT-1控制，使其流量達到設計的60m3/h，裝車速度偏低。

5) 現裝車量與裝車目標值的偏差值，接近某一設定值(偏差設定值)時，裝車的流量從60m3/h開始減小。原設計的偏差設定值為500kg，根據實際運行情況，流量調節閥能快速響應，可以考慮調整減小偏差設定值。

1.3 稱重和打印磅單

裝車的最后一步是出站前的稱重、打印榜單，也是裝車中貿易計量的重要環節。該過程中影響裝車效率的主要問題：

1) 裝車系統與地衡系統相互獨立，數據沒有共享，造成人員工作量大、司機長時間排隊等候的情況，降低了工作效率。

2) 用于貿易交接的稱重數據通過人工填寫，存在安全隱患。

1.4 裝車時間的統計

根據實際運行裝車情況，隨機收集了2013年5～9月，每個月5天的槽車每車裝車的平均時間(按進、出地衡時間點)，見表1所列，并計算出了每個月的平均裝車時間。

表1 2013年5～9月隨機抽取5天每天裝車時間統計 min

(1)

上述問題的存在，需要通過管理、技術改進，在符合相關國際、國內標準及確保安全的前提下，減少操作人員的工作量、提高裝車速度，最終提升企業的生產能力和提高經濟效益。

2 改造及優化措施

2.1 裝車前的準備

將接收站附近空曠場地作為停車場，在停車場新增1套信息錄入系統，與當地安監系統聯網。LNG槽車進入停車場接受安全檢查，并與安監系統的登記信息核對，對檢查合格的LNG車輛，制作IC卡，錄入相應的裝車信息(包括客戶名稱、運輸單位名稱、車輛公司名稱、車牌號、槽罐所屬公司、槽罐號、槽罐容量、槽罐空車質量、槽罐最大質量、駕駛員所屬公司、駕駛員姓名、押運員所屬公司、押運員姓名、計劃裝載量等)后，IC卡隨車進入接收站的地衡。

將地衡系統與裝車系統，通過RS-485總線進行通信連接，整合信息系統，實現裝車IC卡內的信息共享，在車輛進入廠區裝車前通過快速刷卡獲取相關車輛及人員信息，提高車輛進出場裝車效率。

2.2 優化充裝程序

根據一年多的運行經驗，在滿足測試要求的前提下，將氣密測試時間可以從1min調整至0.5min。

裝車臂包括液相臂和氣相臂，分別連接裝車撬與LNG槽車。由于LNG低溫的原因，在達到設計的裝車流速之前必須進行預冷，預冷結束的工藝設計參數為液相臂溫度TTI4≤-135℃，氣相臂溫度TTI5≤-50℃，同時滿足預冷時間最少需要5min。通過實際測試，在滿足裝車臂溫度的情況下，將PLC程序調整為具有“優先進入”控制功能的程序。在裝車頻繁，裝車時間間隔較短時，預冷時間可以根據裝車臂的實際溫度自動進行調整，避免了人為誤操作。當槽車裝車臂的溫度較低時，預冷時間較短，而當槽車裝車臂的溫度較高時，預冷時間自動延長(具體調整措施見表2所列)。

表2 修改參數后的裝車時間統計

全速流量的調整也至關重要。槽車裝車臂原設計最大流量為60m3/h，根據規范BSEN 1474—2008第4.7.1 條的規定，槽車裝車臂最大流量可以到達80m3/h。在保證安全的前提下，經過大量試驗，將全速裝車流量提至66m3/h運行。LNG的流量由質量流量計測量，通過PLC的運算，控制流量閥，達到穩定運行的目的。

鑒于流量調節閥能快速響應，因而將原設計設定偏差值500kg修改為350kg。

3 效 果

改造及優化后，隨機收集了2013年12月～2014年1月期間的槽車每車裝車的平均時間，見表3所列，計算出了每個月的平均裝車時間。

(2)

(i=1， 2， …， 31)

表3 2013年12月～2014年1月每天每車平均裝車時間統計表 min

對優化前后槽車裝車時間進行對比，由式(1)，(2)可以看出，優化后平均每車裝車時間縮短了約21min。同時，裝車程序優化后未出現任何影響裝車的問題。裝車速度提高后，每臺裝車撬每個月(按30d計算)可以多裝載槽車135.48車次，每輛槽車裝載量為19.5t，故每個月可以加裝2641.86t。

4 結束語

根據日后的運行情況，裝車過程還可以不斷改進，尤其是全速流量的提高，但需要不斷地積累實際裝車經驗，并且要考慮振動、噪聲等因素。成套設備的運行效果，與設計的質量、標準有較大的關系。裝車效率的提高與操作現場情況和設備維護情況相關。LNG裝車速度的提高，需要設計、操作、維修人員的共同努力。通過裝車系統配置及裝車程序優化等經驗的不斷總結，裝車速度會不斷地進行優化調整，以達到與實際運行的最佳匹配。

參考文獻：

[1]顧安忠.液化天然氣技術手冊[M].北京： 機械工業出版社，2010： 284-345.

[2]NFPA. NFPA 59A-2006 Production， Storage and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG) [S]. NFPA， 2006.

[3]熊光德，毛云龍.LNG的儲存和運輸[J].天然氣與石油，2005，23(02)： 17-20.

[4]廖志敏，杜曉春，陳剛，等.LNG的研究和應用[J].天然氣與石油，2005，23(03)： 28-31.

[5]華陸工程科技有限責任公司，全國化工工藝配管設計技術中心站，連云港遠洋流體裝卸設備有限公司.HG/T 21608—2012液體裝卸臂工程技術要求[S].北京： 中國標準出版社，2012.

[6]中國石化集團中原石油勘探局勘察設計研究院，中海油天然氣及發電有限責任公司，中國石油西南油氣田分公司天然氣研究院.GB/T 22724—2008液化天然氣設備與安裝陸上裝置設計[S].北京： 中國標準出版社，2009.

[7]賀耿，王正，包光磊.LNG槽車裝車系統的特點[J].油氣儲運，2012(04)： 11-15.

[8]中原油田勘察設計研究院，青島英派爾化學工程公司，河南中原綠能高科股份有限公司.GB/T 20368—2006液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝運[S].北京： 中國標準出版社，2006.