復雜工況下LNG船貨物回收轉運技術研究

邱永吉

摘 要：針對LNG船事故中LNG回收轉運難的問題，開展了復雜工況下LNG船貨物回收轉運技術的研究。分析當前LNG船貨物回收轉運的主要思路和方法，對比不同回收轉運系統的特點及適用性，選擇更具普適性的回收轉運系統加以深入研究，制定不同工況下LNG船貨物回收轉運方案，分析研究其中的關鍵操作與難點。通過本文的研究，為解決LNG船貨物回收轉運的問題提供應對策略及深入研究的參考思路，對于提高救撈系統危化品處置能力具有重要的意義。

關鍵詞：LNG船;LNG回收轉運;回收轉運系統;復雜工況

中圖分類號：U674.1 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0138-03

近年來，海上LNG運輸產業愈發壯大，高技術帶來高回報的同時也增加了高風險。由于LNG特殊的理化性質，使得LNG船一旦發生泄漏甚至燃燒、爆炸等事故時，其對人員、財產和海洋環境帶來的影響和安全威脅將是巨大的。在LNG船破損、泄漏事故惡化前，對LNG船泄漏的及時封堵和貨物的安全回收轉運是最重要的。通過對LNG船貨物回收轉運現狀的分析和轉運系統的對比，結合海上施工特點，制定科學合理的LNG回收轉運方案，并對其中的關鍵操作和難點進行分析，為可能發生的LNG船應急救助提供重要的技術參考。

1回收轉運LNG的研究現狀

由于LNG船的高技術特點，目前還沒有出現較嚴重的海上事故，因此對LNG船貨物的回收轉運主要還處于研究階段。目前的研究進展表明，針對根據不同的事故特點和海況，LNG船貨物轉運回收主要有兩種方式：碼頭回收轉運和海上回收轉運。

1.1碼頭回收轉運

當被救助的LNG船距離LNG接貨碼頭較近時，在LNG船事故危險性較低的情況下，可考慮LNG船靠碼頭，直接采用加注/接收站的卸料臂系統進行回收，回收方式與接收站卸料過程基本相同。采用碼頭回收轉運LNG的優勢在于設備準備時間短、工作速度快、效率高，但其局限性在于需考慮事故的危險性，因為事故船距離碼頭的LNG存儲容器較近，一旦發生爆炸等事故，其連鎖反應將異常巨大。

1.2海上回收轉運

海上回收轉運是指因現場情況LNG船需要在海上進行回收轉運的方式，受現場海況和危險程度等作業條件影響可以分為并靠轉運方式和串靠轉運方式。

1.2.1并靠轉運方式

并靠轉運，即轉運船舶與LNG船舷側并靠進行轉運回收LNG，并靠轉運系統一種是剛性輸送臂轉運系統，類似于LNG接收站卸料臂系統，此類系統便于操控，自動化程度高，但是結構形式復雜，改造工作量大，且船體的相對運動可能導致輸送臂連接處發生泄漏，存在火災、爆炸等風險。另一種柔性軟管式轉運系統則采用了一種柔性的低溫軟管進行并靠轉運，可以降低船體的相對運動對轉運安全性的影響。該系統同時結合剛性臂和柔性管的技術特點，可提升LNG 傳輸系統的靈活性，并且該系統的改造方式更簡單，結構相對簡單。

1.2.2串靠轉運方式

串靠轉運，即轉運船舶與被轉運船舶艏艉串靠進行轉運回收LNG，兩船前后布置或者前后斜向錯位布置，兩者之間的距離較大。串靠轉運依靠漂浮時低溫軟管連接兩船艏艉或舷側進行轉運，可以有效克服海況惡劣，兩船安全距離大的難題，但這種方式傳輸距離遠、輸送管線長、投資多，在技術上存在一定的風險。

采用海上回收轉運LNG的優勢在于其事故風險的影響程度和范圍可以被控制降低，對于附近人員、財產的威脅可以規避減輕，但海上情況更加復雜，不論是救助保障、設備安裝、操作都更加困難，海況的影響也較為明顯。

2回收轉運系統對比分析

2.1 回收轉運系統概況

目前LNG回收轉運系統主要可分為兩種類型：剛性輸送臂式和柔性軟管式轉運系統。

（1）剛性輸送臂轉運系統，其結構形式與LNG接收岸站中的卸料系統相似，主要由輸送臂本體、緊急脫離裝置和控制系統組成。輸送臂設備主要由快速接頭法蘭、回轉接頭、臂架系統、平衡配重系統、立柱等組成，其基本結構如圖1所示。剛性輸送臂設計、制造和檢驗的難點主要在材料深冷處理、旋轉接頭設計及低溫動態試驗、緊急脫離裝置設計及可靠性和快速連接接頭可靠性等方面。

（2）柔性軟管式轉運系統可以提高LNG轉運的靈活性，其主要由以下部分組成：應急釋放系統（ERS）、LNG低溫柔性軟管、Y型三通接頭、快速接頭（QC/DC）、軟管鞍座、液壓動力單元及控制站（HPU）、船舶距離檢測器（VSD）。其結構形式如圖2所示。柔性軟管式轉運系統的難點主要在低溫軟管的尺寸與最小彎曲半徑、快速接頭操作性、應急釋放系統可靠性等方面。

2.2 不同回收轉運系統優劣性分析與對比

2.2.1工作頻率對比

柔性軟管由于其工作原理和使用方式的原因，一般工作頻率在20～30d，使用壽命最大5 年（BVNR 620 2.7.1要求），在使用頻率更高的情況下壽命會適當縮減。

剛性輸送臂結構強度較好，工作頻率約2～15d，在Hs≤2.0m的極限海況下可正常工作，裝有靶向裝置的剛性輸送臂甚至可以適應Hs≤5.0m 的極限海況。其使用壽命20～25 年。

2.2.2操作性能對比

操作方式上，剛性運輸臂具有較好的遙控操作性，能減少較多的人工操作并且在操作連接上更為簡便，柔性軟管則在連接時相對更為繁瑣。但柔性軟管也有其優勢：制作周期短，質量輕，從而對船體甲板加強無特別要求，運輸方便，海運、空運均可，同等要求下價格也較裝卸臂低約40%。

2.2.3安全性對比

剛性輸送臂和柔性軟管轉運在多年的LNG船加注和卸載應用中均被證明具有較高的安全性，如防止LNG 大量泄漏的快速連接/斷開耦合裝置、應急釋放系統等。從可能發生危險的角度考慮，柔性軟管的操作上可能會有軟管斷開后的墜落風險，但整體上來講風險有限。

2.2.4適用性對比

剛性運輸臂由于其剛性結構和尺寸的原因，更多地適用于兩船間并靠轉運或船岸轉運，但是在海況較差的情況下，其適應船體相對運動的能力會明顯受到限制，不利于高海況下的轉運，且剛性輸送臂對于轉運船舶的結構要求和改造技術要求都較高，造價相對較高，也不利于靈活轉移使用;相比之下，柔性軟管的制作周期較短，質量輕，從而對搭載平臺無特別要求，同等要求下價格也較裝卸臂低約40%，并且運輸方便，海運、陸運均可，使其可以同時適用于碼頭和海上回收轉運，由于軟管的長度更長、管系柔軟，可以使兩船并靠、串靠轉運或船岸轉運時的距離更大，使得兩船或船岸間的安全距離更大，還可以更好地滿足惡劣海況下的安全轉運。

綜合以上分析對比，兩類轉運系統有各自的優劣勢和適用性，但基于LNG的快速安全回收轉運以及全區域覆蓋能力的角度來看，柔性軟管式轉運系統將更加適用于LNG的回收轉運。

3復雜工況下LNG回收轉運方案

3.1碼頭回收轉運LNG方案

當LNG船發生事故后符合碼頭轉運的要求，可以將LNG船靠碼頭進行LNG轉運，若現場碼頭為LNG加注或接收碼頭，在安全條件和作業條件允許的情況下，可直接利用碼頭的卸料臂系統進行LNG貨物的轉運回收，回收方式與LNG船卸貨方式相同（見圖3）。

若LNG船靠泊的碼頭不具備直接回收轉運LNG的條件，則啟用LNG接收容器對LNG船的貨物進行回收轉運，接收系統從陸地運至碼頭邊進行轉運回收作業，回收方式為：

（1）接收設備運至現場就位。通過陸運的方式將接收設備運至碼頭現場并進行安裝測試。

（2）準備工作。對LNG接收容器進行預冷卻，使其溫度達到接收要求。

（3）連接柔性軟管。使用小吊機設備將柔性軟管靠船端吊至LNG船卸貨管路處進行管路和ESD設備連接。

（4）LNG貨物轉運。柔性軟管連接完成后，確認現場達到卸貨條件后開始進行LNG貨物的轉運，通過LNG船的卸貨泵和掃艙泵對需要轉運的LNG貨物進行排送轉運。裝卸貨的過程中應注意密切觀察LNG船和接收容器上監測設備的運行情況及監測結果。

（5）卸貨完成。檢查卸貨情況，確認卸貨完成后，將軟性軟管及ESD等連接設備拆除并關閉LNG船的卸貨裝置和管路閥門，完成貨物回收轉運。

3.2海上運輸中回收轉運LNG方案

當LNG船在海上發生事故需要進行LNG貨物轉運回收時，如果不具備靠近碼頭進行回收轉運的條件，則需要在海上進行LNG貨物轉運回收（見圖4），為適應海況變化，可采用更穩妥的船對船串靠連接的方式，回收方式為：

（1）轉運回收船就位及準備。轉運回收船靠在LNG船一定距離以外的側方或后方，一般為LNG船集管平臺一側或船艉后。在此之前，轉運回收船上的接收設備可預先進行冷卻和準備工作。

（2）連接柔性軟管。由于轉運回收船與LNG船有一定距離，因此要依靠輔助拖輪將軟管連至LNG船，集管平臺處，由船上人員進行柔性軟管等設備的連接。

（3）LNG貨物轉運。柔性軟管連接完成后，確認現場達到卸貨條件后，開始進行LNG貨物的轉運，通過LNG船的卸貨泵和掃艙泵對需要轉運的LNG貨物進行排送轉運。裝卸貨的過程中應注意密切觀察LNG船和轉運回收船上監測設備的運行情況及監測結果。

（4）卸貨完成后設備拆除。檢查卸貨情況，確認卸貨完成后，將軟性軟管等設備拆除，并關閉LNG船的卸貨裝置和管路閥門，通過輔助拖輪將軟管設備回收至轉運回收船上，回收轉運完畢，船舶、人員復原。

4關鍵操作、難點及其解決方案

4.1軟管的選配

在不同工況下的LNG回收方案中，軟管的使用方式主要有兩種，一是近距離卸貨時舷邊吊提，二是長距離卸貨時軟管主體漂浮于海面。相比較之下，后者需要軟管有一定的浮力儲備（如連接浮漂，外層增加浮力層等），操作和工藝上更復雜，但是其適用性更強，可以適用于不同的卸貨方案中。因此軟管的選配以漂浮式軟管更為合適，軟管長度要留有一定余量，滿足大部分情況下的使用要求，同時可以配備一套近距離回收轉運時所用的長度小的軟管。

4.2軟管接頭連接方式

軟管接頭選取快速接頭，盡可能減少連接操作時間，在連接軟管接頭時，若LNG船與轉運回收船并靠，則可直接通過接收船舷邊吊機吊提軟管進行連接。若軟管需長距離連接，則需要通過拖輪拖帶漂浮式軟管同時接收船釋放軟管的方式，將軟管拖至LNG船舷側，利用拖輪小吊機吊提軟管接頭至LNG船卸貨區進行連接。

4.3軟管快速中斷操作方式

當LNG轉運回收過程中發生突發、緊急情況時，需要快速切斷軟管連接。當LNG船與轉運回收船并靠時，可以直接連接應急釋放系統，實現快速應急釋放軟管的能力。當兩船距離較大無法連接應急釋放系統，則需在發生突發、緊急情況時，根據現場作業條件，關閉LNG船貨艙閥門后，首選斷開LNG船端的接頭使兩船分離，否則選擇斷開轉運回收船端的接頭。

4.4卸貨泵的使用

一般情況下，LNG轉運回收時第一選擇是使用貨艙內的卸貨系統，其卸貨速度快，卸貨效果好，且便于操作。但是當LNG船發生事故無法使用卸貨系統或者轉運中途卸貨系統故障時，需要外部卸貨泵進行卸貨，考慮在回收轉運船軟管接頭端備有一臺真空抽吸泵，在LNG船卸貨系統無法使用時，真空抽吸泵工作，將LNG轉運回收。

5結語

針對LNG船貨物回收轉運的難題，開展了復雜工況下LNG船貨物回收轉運技術的一系列研究，重點關注并研究了LNG回收轉運的方式和主要應用的設備，結合海上應急救助經驗，制定了具有參考性的LNG回收轉運方案。研究成果不僅對于LNG船事故的救助有較大的參考價值，對于更深層次的海上危化品應急救助技術的研究和裝備的開發生產也具有指導意義，有助于我國救撈系統應急救助方面的相關技術和工藝的提升和完善。

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