連云港贛榆6號液化烴碼頭工程設計要點

李正武，云 成，喬劍華

（1.連云港新旭港液化烴碼頭有限公司，江蘇 連云港 222113；2.中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

1 工程概況

本工程位于連云港港贛榆港區一突堤南端的防波堤內側岸線，建設1個5萬GT液化烴泊位，南北向順岸布置，可同時兼靠1艘5 000 GT LPG船和1艘3 000 GT LPG船，泊位長度300 m，設計船型為2 000～5萬GT LPG船舶；裝卸貨種包括7種液化烴，分別為低溫乙烷、低溫乙烯、低溫丙烷、低溫丁烷、常溫丙烯、常溫LPG、常溫丁烯，總運量為240萬t/a；碼頭平面采用中間為工作平臺、兩端設系纜墩的布置方案，工作平臺通過引橋與陸域相連，水工結構采用高樁梁板結構[1]。

2 設計要點

1）裝卸貨種多、靠泊船型多。因裝卸貨種的液化烴種類較多、儲存運輸條件各不相同，且每種貨物的年運輸量差別較大及其承運船舶大小不同，如何滿足各種船型靠泊安全、且兼顧不同船型同時靠泊作業具有較大的設計難度；

2）貨種的物性差別大。因裝卸的貨物既有壓力式的液化烴，又有低溫式的液化烴，這些貨物對儲運要求苛刻且儲運條件差異較大，設計中需考慮貨種的溫度、壓力、運輸要求、防靜電、保冷維溫措施、密閉安全泄放等，還需兼顧安全、經濟、節能環保等因素，致使工藝系統設計復雜；

3）貨種危險性大、對安全要求高。因液化烴類屬甲A類火災危險性介質，具有明顯的火災爆炸危險性，設計時，還需針對其泄漏時的狀況，采取有效的安全措施、設置必要的安全設施，額外增加了工藝系統設計的復雜程度。

3 設計方案

3.1 平面方案設計

根據船型預測，本工程承運船型涵蓋了2 000～5萬GT的LPG船，且5 000 GT及以下船舶占來船總數約70 %。為了充分利用岸線資源、增加泊位通過能力，針對本工程的特點，平面布置方案考慮了在批準的岸線范圍內同時?？? 000 GT+3 000 GT兩艘小型船舶、同時作業的可能性。

因液體散貨船舶作業時要求船舶管匯接口與工藝設備對正的原因，泊位長度計算時應綜合考慮船舶間安全距離、相臨工程安全間距、船舶帶纜、轉角富裕等因素[2]，碼頭長度計算如表1所示，確定泊位長度為300 m，經測算，此布置方案較常規方案，可增加小船作業60艘/a，增加通過能力約16萬t/a。

表1 碼頭長度計算

考慮到船舶系靠泊作業、裝卸工藝布置的需要，并結合結構安全和工程造價等因素，采用中間為工作平臺與靠船墩成連片式、兩端設系纜墩的布置型式；為了滿足船舶作業要求，在工作平臺上設置3個靠泊點，分別用于5萬GT或5 000 GT和3 000 GT船舶作業；考慮到本工程建設早于港區口門及部分防波堤的建設、投產后的相當長時間內碼頭掩護條件較差，為了避免極端天氣時碼頭面上水對裝卸設備造成損壞，在3個靠泊點各設1座高于碼頭面3 m的操作平臺，裝卸設備、管線均布置在操作平臺上；為了滿足管線敷設、通道的要求，設一座104 m長、13 m寬的引橋將工作平臺與陸域相連接；考慮到碼頭生產作業的需要，在距離碼頭前沿線70 m處設2處輔建平臺，分別用于建設碼頭控制室、設備用房。其平面布置見圖1。

圖1 碼頭工程平面布置

3.2 工藝設計方案

1）裝卸工藝設計

為了提高作業的安全性和裝卸效率，裝卸設備均選用裝卸臂，即：在1#靠泊點設置4臺DN300裝卸臂用于裝卸低溫液化烴，在2#、3#靠泊點各設置1臺DN250/DN100氣液兩相裝卸臂用于裝卸常溫液化烴；根據裝卸要求，1#靠泊點設3條DN450～DN600管道分別用于輸送低溫乙烷與乙烯、丙烷、丁烷等低溫液化烴，2#、3#靠泊點各設2條DN300管道和2條DN100氣相管、分別用于輸送常溫LPG、丙烯等常溫液化烴及其氣相，并設1條DN200放空氣管通至各靠泊點、用于將管道、設備的泄放物收集至庫區的地面火炬；為了防止低溫管道因停運時間過長而隨著外界熱量的傳入引起管道溫度升高、發生危險，低溫乙烷與乙烯、丙烷的管道采用了非作業期間使用小流量循環的工藝流程，并建設2條DN150循環保冷管道，低溫丁烷管采用提高管道壓力等級的方法，確保其非作業期間安全可靠。

2）工藝管道設計

因低溫乙烷、乙烯管道的操作溫度為-102 ℃，其管道材料應有較好的耐低溫性能，SS30408奧氏體不銹鋼為面心晶格結構，低溫下晶格間允許有較大的滑移，能耐-196 ℃低溫，故其管材選用SS30408不銹鋼；為了節省工程投資，且滿足低溫丙烷-43 ℃操作溫度的條件，其管材選用價格相對便宜、韌性與塑性較好、可焊接性能好的A333Gr.6低溫鋼；因普通碳鋼的使用溫度下限為-29 ℃，可滿足低溫丁烷、常溫丙烯、常溫LPG和常溫丁烯的使用要求，其管材選用普通碳鋼。

為了易于維護低溫液化烴的低溫狀態，其管道外設置保冷層、防潮層、保護層，保冷材料選用導熱率低的聚異氰脲酸酯管殼，并利用保冷管托打斷管道與支架間的熱橋；為了防止管道超壓，管道上設遠傳式壓力傳感器及報警器，并在因閥門關斷而密閉、可能超壓的管段處設置安全閥，用于壓力超限時泄放；為了安全、環保，管道、設備的泄放物均排至放空氣管內，通過放空氣管輸送至庫區的地面火炬、處理合格后排放。

3.3 低溫液化烴收集池設置

針對低溫液化烴泄漏后，由液相變為氣相需吸收大量熱、且其大量氣化需要一段時間的情況，為了減小低溫液化烴泄漏后的危害，在1#靠泊點處設置低溫液體收集池、1#操作平臺周圍設圍埝、圍埝與收集池間設導流管（槽），并在收集池、導流槽處設可燃氣體探測儀，在收集池內設液位計和高倍數泡沫系統。當有低溫液化烴泄漏時，將引發可燃氣體探測儀的的聲、光報警，提醒現場和控制室的操作人員及時切斷相關閥門，同時，高倍數泡沫系統自動啟動、對收集池內液體進行覆蓋，以防事故進一步擴大。

4 設計創新點

4.1 低溫丙烷、丁烷卸船流程設計

通常低溫丙烷、丁烷的承運船型為5萬GT船舶、設4個貨艙且各貨艙均獨立設置卸船泵、裝載低溫丙烷、丁烷的比例常為3:1或2:2的情況，裝卸設備選用2臺DN300裝卸臂，工藝管道選用1條DN600低溫丙烷管、1根DN450低溫丁烷管，且分別與裝卸臂相連，具體流程見圖2。

圖2 低溫丙烷、丁烷卸船流程

因船舶管匯是固定在甲板上、運輸船裝載低溫丙烷、丁烷的船艙位置不定，使低溫丙烷、丁烷的卸船管匯位置時?；Q，受裝卸臂固定安裝在碼頭上、其與船舶管匯時需要位置一一對應、且受重載船舶安全靠泊只能單一朝向?？康南拗?，因此，低溫丙烷、丁烷卸船工藝流程應具備靈活切換的功能。為了解決船舶管匯位置與裝卸臂位置相交叉時兩裝卸臂不能同時連接，而造成兩貨種不能同時卸船的問題，通過采取在低溫丙烷、丁烷管道間增加了2條相互連接的管道及相應切換閥門的辦法，以實現了任意1臺裝卸臂與任意1條管道相連通作業而不影響另1臺裝卸臂與另1條管道的連接作業，此流程具有簡單、靈活、多變、易操作的特點，具體如下：

1）工況一：船舶管匯位置與裝卸臂位置對應時，低溫丙烷、丁烷同時卸船。

低溫丙烷卸船：船艙→船泵→裝卸臂LA1002→閥門V4→閥門V5（閥門V8關閉）→閥門V6→閥門EV2→庫區儲罐。

低溫丁烷卸船：船艙→船泵→裝卸臂LA1001→閥門V1→閥門V2（閥門V7關閉）→閥門V3→閥門EV1→庫區儲罐。

2）工況二：船舶管匯位置與裝卸臂位置交叉時，低溫丙烷、丁烷同時卸船。

低溫丙烷卸船：船艙→船泵→裝卸臂LA1001→閥門V1→閥門V7（閥門V2關閉）→閥門V6→閥門EV2→庫區儲罐。

低溫丁烷卸船：船艙→船泵→裝卸臂LA1002→閥門V4→閥門V8（閥門V5關閉）→閥門V3→閥門EV1→庫區儲罐。

3）工況三：低溫丁烷卸船完成，低溫丙烷卸船流程如圖3。

圖3 低溫丁烷卸船完成后低溫丙烷卸船流程

4.2 碼頭控制室抗爆設計方案

針對壓力式液化烴泄漏后，瞬間氣化、其點火能小、爆炸危害大的特點[3]，為了保護現場工作人員、提高項目安全生產水平，碼頭控制室進行了抗爆設計[4]。

因抗爆設計的需要，碼頭控制室獨立建設，建于輔建平臺2上，采用現澆鋼筋混凝土框剪結構，分2層，建筑面積652.9 m2，主要功能包括：生產控制室及消防控制室、機柜間、更衣室、預留設備間、管理室、空調機房及排煙機房、安全教育室、值班室、應急救援間等。一層設有2個直接對外出口，二層設有1部敞開疏散樓梯和1部封閉樓梯間，安全出口設置雙層抗暴門及隔離前室；為了便于消防時觀察火情，在生產控制室及消防控制室的朝向碼頭側外墻上設3個固定抗爆防護窗；為了保護建筑物內的人員及設備，設置了新風系統、排風系統和空調系統，并在送排風系統的進、排風口設抗爆閥，當室外有爆炸產生的氣流沖擊建筑物時，抗爆閥會迅速關閉。具體平面布置情況見圖4。

圖4 碼頭控制室平面布置

5 結 語

連云港贛榆6號液化烴碼頭工程具有裝卸液化烴的種類多、物性差異大、危險性高、工藝系統復雜等特點。在此工程中，針對小船較多的特點，采用了工作平臺與系纜墩相結合的布置方案，實現了2艘小船同時安全靠泊、增加了泊位通過能力；采用增加連通管的辦法，使低溫丙烷、丁烷的工藝流程靈活多變，提高了工藝系統的適應性；通過科學的設計工藝流程、合理選取管道與設備的材質、優化設計參數，使工藝系統安全、高效、經濟、環保；并配置了低溫液體收集池、設計了抗爆控制室，提升了碼頭的安全水平。通過對連云港贛榆6號液化烴碼頭工程中設計要點的總結，希望能為同類工程設計提供參考和借鑒。