對LNG接收站卸料臂相關技術問題的探討

劉亞軍

摘 要：隨著中國能源需求的不斷增長和環保要求的日益提高，國內大型LNG接收站的建設和工作迎來了高峰期，LNG接收站的首站運輸船接卸是一個系統工程，同時也是LNG接收站建設和工作的里程碑，得到了站內的高度重視，另外，由于LNG具有易燃易爆特性，使得LNG接收站卸料操作系統復雜。

關鍵詞：LNG接收站;卸料臂;預冷

液化天然氣（LNG）是以甲烷為主的液態混合物，是一種高效、清潔的能源，一般在常壓、低溫下儲存和運輸，儲存溫度約為-162℃。LNG船是大宗LNG運輸的最主要工具。LNG船舶的內艙和工藝管道有常溫和低溫兩種狀態，運營中的LNG船舶無論空載還是滿載都需要保持內艙及工藝管道系統長期保持超低溫狀態，只有還未投入運營或者正在進行塢修的LNG船的艙體是常溫狀態。因此新船投運和舊船維修都涉及艙體從常溫到冷態之間的工藝處理。

1 卸料臂雙球閥的應用

LNG作為一種清潔能源正在大規模投入市場應用，LNG儲存溫度為-162℃。在LNG行業中，卸料臂雙球閥在維修投用前，需要對閥門提前進行預冷，以防止使用時驟冷導致閥門密封形變過大，導致泄漏、損壞，延誤LNG船舶卸料作業，影響船期安排。卸料臂是LNG接收站接卸LNG船的重要設備之一。卸料臂的快速接頭是與LNG船舶上的LNG集管相連接，通過此連接將船艙內的LNG輸送到儲罐內，所以快速接頭的裝拆質量是整個接船過程的重要環節。在每次卸料完成后，快速接頭處會結一層厚厚的冰，在拆卸快速接頭之前，要用水沖掉快速接頭出的冰，每個卸料臂沖冰需要10min，每艏LNG船需要30min。在這段時間內，外臂冰融化易墜落傷人，并且會延長滯港時間，產生滯港費用。并在低溫狀態下對快速接頭夾具松緊，會降低夾具螺紋的使用壽命。

2 卸料臂雙球閥預冷問題

目前卸料臂雙球閥預冷一般方式如下：LNG船靠泊完成并連接完卸料臂之后，啟動船方艙內預冷泵，利于預冷泵打出的小流量LNG對卸料臂雙球閥進行預冷。這種方式適用于維修后 預冷測試和日常接船作業，技術成熟可靠，但是對LNG船依賴性太大，而且對于維修后遇冷測試來講，會延長LNG船的靠泊時間，降低卸船效率。

2.1 LNG卸料臂雙球閥的預冷方法

因此，有人提出一種新的LNG卸料臂雙球閥的預冷方法及系統，包括加裝在卸料臂上的不銹鋼盲板，不銹鋼盲板用于封堵卸料臂的QCDC法蘭口;還包括金屬軟管，且金屬軟管的一端連接至卸料臂雙球閥的下游導淋閥門處，另一端連接至碼頭循環管線的壓力表根部閥處，金屬軟管上還設有一個預冷流量控制閥，包括3寸放空管線，其連接卸料臂，用于控制卸料臂壓力在1Barg-2Barg之間;包括一種LNG卸料臂雙球閥的預冷方法：

步驟1，將卸料臂固定在碼頭平臺上，并在卸料臂上加裝不銹鋼盲板，并進行卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測試，進行卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測試，具體包括：利用卸料臂氮氣吹掃管線給卸料臂緩慢升壓至6Barg，再用泡沫檢測不銹鋼盲板和卸料臂的氣密性，并使卸料臂氣壓保持30min;還包括利用卸料臂氮氣吹掃管線進行卸料臂內的氧氣置換，當首次檢驗氧氣的百分比小于1%，露點小于-40℃，24h后復檢氧氣的百分比小于1%，露點小于-40℃，且露點下降不超過3℃時，完成氧氣置換。

步驟2，完成卸料臂和不銹鋼盲板的氣密性測試后，將一條金屬軟管的一端連接至卸料臂雙球閥的下游導淋閥門處，并將金屬軟管的另一端連接至碼頭循環管線的壓力表根部閥處;在安裝金屬軟管之前還包括：利用卸料臂氮氣吹掃管線吹掃金屬軟管，直到金屬軟管內的氧氣百分比小于1%，露點小于-40℃。

步驟3，在所述金屬軟管上連接一個預冷流量控制閥;

步驟4，完全開啟卸料臂雙球閥和壓力表根部閥，并調節預冷流量控制閥的開度，使碼頭循環管線中的LNG通過金屬軟管對卸料臂雙球閥進行預冷;預冷過程中，需監控不銹鋼盲板的泄漏和結霜狀況，預冷過程中，需通過3寸放空管線控制卸料臂壓力在1Barg至2Barg之間。

步驟5，當卸料臂結冰位置超過卸料臂雙球閥，則停止預冷，停止預冷后，還包括：通過卸料臂氮氣吹掃管線將金屬軟管內的LNG吹回碼頭循環管線，直至金屬軟管內的甲烷濃度小于2%。

該預冷系統結構簡單，且不依賴于LNG船，對應的預冷方法尤其適用于卸料臂雙球閥日常維修后的預冷測試，方法便利，且時機靈活。

2.2 LNG卸料臂接頭防結冰膜

為了解決接頭結冰，需進行融冰處理的技術問題有一種LNG卸料臂接頭防結冰膜，包括LNG船、卸料臂、接頭、卸料管線、LNG儲罐和防結冰膜;LNG船連接卸料臂的一端，卸料臂另一端連接接頭一端，接頭另一端連接卸料管線一端，卸料管線另一端連接LNG儲罐;接頭的兩端設置有用于固定連接的法蘭，法蘭分別設置于卸料臂與接頭、接頭與卸料管線之間;防結冰膜纏繞包裹接頭，且包裹法蘭，防結冰膜在接頭和法蘭上形成接縫;防結冰膜在卸料管線、卸料臂上均形成用于將防結冰膜與接頭密封的密封口，接縫用密封條粘緊。

LNG接收站共四個卸料臂，可以縮短30min接船時間，如果LNG船沒有在規定時間內完成卸貨，接收站付船方滯港費約10萬美元。每年按5艏LNG船計算，最多可以節省約50萬美元;每個卸料臂的快速接頭化冰需要2-3方的淡水，每次拆臂造成6-9方淡水的浪 費，按每年接五艏LNG船來計算，可以節省水費約170元;每個快速接頭有10個夾具，在結冰狀態下夾具旋松對螺紋損傷很大，根據其他 項目的經驗，每年損壞4個夾具，每個夾具約1200美金，每年可節省4800美金。減輕拆臂人員勞動力，降低冰塊墜落傷人事故的發生;在國內、外LNG接收站具有較強的推廣價值，并且投資成本較低，具有較強實用性和安全性。

3 LNG接收站卸料操作仿真系統

安全高效的LNG接收站卸料操作仿真系統具有重大的意義。LNG接收站卸料操作仿真系統是展示實際LNG接收站卸料工藝運行現場，實現對LNG接收站內部員工實際操作訓練的仿真培訓系統，安全可靠，有效提高員工的操作水平，保證LNG接收站卸料工藝安全穩定運行。該LNG接收站卸料操作仿真系統包括LNG運輸船、LNG儲罐、四條卸料臂、卸料管線、排凝罐、循環保冷管線、調節閥。LNG運輸船通過卸料臂連接到卸料管線，卸料管線與LNG儲罐相連，管線另一端接排凝罐，整體布置循環保冷管線。該LNG接收站卸料工藝操作仿真系統可以根據船方卸貨泵總流量確定卸船時卸料臂的使用數量，通常三條或四條臂，卸料臂的數量影響卸料速度，三條臂最大量可達12000m3/h，四條臂輸送量可達14000m3/h，模擬真實LNG接收站卸料工藝運行現場，實用性強，有效提高員工的實際操作水平，保證LNG接收站卸料工藝安全穩定運行。

4 液化天然氣船冷艙氣體置換排放系統

液化天然氣船冷艙氣體置換排放系統包括LNG船、卸料臂、LNG碼頭、管線系統和LNG接收站;卸料臂包括第一卸料臂和第二卸料臂;管線系統包括卸料總管線、反輸管線、氣體流出管線;LNG接收站包括LNG儲罐;LNG船的一端連接所述第一卸料臂、第二卸料臂的一端，第一卸料臂的另一端通過卸料總管線連接LNG儲罐，卸料總管線上并聯連接反輸管線;第二卸料臂的另一端通過所述氣體流出管線與所述LNG接收站連接;卸料總管線、反輸管線、氣體流出管線均設置于LNG碼頭上。

通過增設反輸管線，在進行冷艙作業時，不需要進行工藝閥門和管道的改裝，結構簡單，易操作，在液化天然氣裝卸和運輸技術領域具有廣泛的應用;在進行冷艙操作過程中，氣體流出管線分別連接BOG總管和火炬連接管，將從船艙內置換出來的廢氣與氣體分離，可實現氣體的回收，具有較好的經濟效益及市場前景，利于市場化推廣。

參考文獻：

[1]趙云龍，李穎.LNG接收站卸料工藝操作常見問題及解決措施[J].中國石油和化工標準與質量，2017.

[2]葛天鵬.液化天然氣接收站碼頭卸料臂操作故障處理方法[J].石油化工，2016.