槽罐車-船的LNG加注技術分析

程德才

(重慶興燃能源有限責任公司，重慶 400000)

液化天然氣(LNG)動力船舶加注方式有：躉船-船、岸站-船、船-船和槽罐車-船(包含氣體燃料儲罐整體更換方式[1])。槽罐車-船加注具有靈活、便捷、投資少且能縮短加注管線的特點，國內也先后開展了槽罐車-船的LNG試驗性加注。目前，槽罐車-船加注是國內外最常用的加注方式[2]。本文針對槽罐車-船的LNG加注技術進行分析，提出了現場布置的要求、管理和審批程序的措施和建議。

1 槽罐車-船加注技術

1.1 槽罐車-船加注模式

根據槽罐車形式和功能的不同，在船用LNG加注中，槽罐車有槽車和移動加注車2種形式。

1)槽車-船加注以運輸LNG的槽車作為充裝設備，通過軟管和受注船連接，利用壓差將LNG轉移(加注)到船用儲罐中。LNG槽車由車頭和帶罐的半掛車組成，無車載加注設施和計量設備，在對加注速度、計量有要求的場合中需外接加注和計量裝置。槽車-船LNG加注示意圖見圖1。LNG槽車的液相出口一般為DN50的管道和法蘭盤，限制了充裝作業過程的流量。在卸液壓差保持0.3 MPa左右時，最大卸車流量可以達到150 kg/min左右。受管道、落差等影響，一般充裝流量為80～120 kg/min。

使用LNG槽車對LNG動力船舶加注工藝流程和LNG槽車卸液工藝流程一致。此種加注方式中，受注船舶一般為容量50 m3以下的船舶或單次加注量少于20 t的船舶。為了滿足大罐容船舶的加注需求，可采取專用裝置并聯多輛槽車進行加注[2]。

2)移動加注車-船加注移動加注車將車輛運動機構、罐體和加注、計量設施集成在一輛專用車輛上，是“移動的LNG加注站”。以移動加注車為加注設備，通過軟管和受注船連接，啟動移動加注車上的泵將LNG“壓”至受注船LNG儲罐中。

圖1 槽車-船LNG加注示意圖

移動加注車容積以20 m3為主， LNG裝載量約8 t。移動加注車自帶泵和加注設施，可提供較快、穩定的加注速度。加注管管徑小(一般為DN32)，最大一般能提供約80 kg/min的加注速度，實際運行過程一般為60 kg/min左右，且由于不可使用槽車對移動加注車進行補液，只適合于小容量船舶或單次加注量小于8 t的船舶進行加注作業。移動加注車屬于帶泵罐車，需按照市場監管局要求納入定點卸液信息服務平臺并在指定地點進行作業，并接受帶泵罐車和卸液點壓力容器使用單位所在地安全監察機構的監督管理。

1.2 槽罐車-船加注方式優缺點對比

2種槽罐車-船加注方式對比如表1所示。從表1看出，槽車-船加注具有加注量大、速度快的優勢，但低溫儲罐內自然蒸發的氣體(BOG)量大、需持續增壓，操作要求相對更高。

表1 2種槽罐車-船加注方式對比

2 槽罐車-船加注現場布置

槽罐車-船加注作業區域需從區域環境、軟管設置和消防設施等方面做好現場管理。

2.1 環境要求

1)加注區域要求。槽罐車-船加注是基于槽罐車靈活、操作便捷的特點，能靠近受注船舶，減少加注管段長度，有效降低管段漏熱導致的BOG量。應盡量選擇平坦，受注船能平穩、安全靠泊的區域。三峽庫區碼頭的主要形式為斜坡碼頭、直立式碼頭、分級直立式碼頭、下河公路等[3]，水面與岸邊落差大、水流速度較快。宜選擇斜坡碼頭或者下河公路。

加注50 m3船用罐，從準備到加注完成，作業持續時間長達5 h以上，需對作業區域進行限定和劃分，分為警戒區域、限制區域和危險區域。加注點的選擇應使受注船加注口和碼頭為同側。

2)防火間距要求。根據標準和國內外相關研究分析，槽罐車-船加注所需要的安全間距最小為25 m。以此為限制區域邊界線，安全間距起算點為槽罐車操作箱、軟管外表面和受注船的充裝口、放散口。

針對受注船無法直接靠泊岸邊的情況(如三峽庫區，受注船通常需靠泊在碼頭的躉船上，躉船上有浮吊等作業機械)，軟管需通過躉船延伸至受注船，軟管距離躉船上的房間應5.0 m以上，不可低于4.5 m。

2.2 軟管設置

軟管作為槽罐車-船加注的連接管道，用于輸送低溫LNG和低溫氣體，運行過程中若軟管表面結冰變硬，在軟管懸吊、船體晃動的影響下存在軟管破壞的風險。單根軟管長度一般為5 m，一般需要使用2根及以上的不銹鋼金屬軟管以法蘭連接。軟管懸吊、布置應按照以下原則進行：①一根軟管，中間支吊；②通過法蘭連接的軟管，中間軟管采取2點支吊；③軟管法蘭處應盡量保證水平；④軟管不可與直角邊等直接接觸；⑤軟管不可出現“U型”彎；⑥軟管不可接觸船體；⑦軟管上應裝設拉斷裝置；⑧軟管法蘭連接處設置集液盤(尤其是軟管跨過躉船的情況)。

在三峽庫區碼頭，受注船加注口通常比槽罐車出液口高。此時，應采取其他耐低溫、抗拉的繩索或其他方式牽拉軟管并承擔額外的拉力(不可影響拉斷裝置的功能)。若需跨過躉船，則應對軟管采取支架支撐，或墊泡沫、木板等具有絕緣特性的設施或材料，將軟管和躉船船面隔開，以防止對躉船鋼板造成損傷。

2.3 消防設施

1)靜電接地。加注作業中，受注船晃動和LNG管內流動，均會持續產生靜電，應采取可靠接地導除靜電，并采取先可靠接地，再連接軟管的順序。若軟管長度長，則應將受注船和車輛分別接地，防止電位差的出現。槽罐車通過靜電帶接地，受注船通過靜電線導除靜電至岸上接地點，軟管間也保持可靠連接(采用靜電跨接帶等方式)，但必須保證接地線的連續、有效性[4]。同時，為防止電位差導致電弧，在拆裝管道時應采取合理的順序，船對岸的靜電導除線應最后拆除。

2)消防器材。槽罐車-船加注過程的主要危險因素是LNG泄漏及泄漏導致的凍傷、燃爆事故。除考慮常用的低溫防護手套、防護面罩、甲烷濃度檢測儀等用品外，還需在現場準備干粉滅火器、低溫防護服、純棉毛巾等。

3 結束語

1)槽罐車-船LNG加注方式靈活、成本低，國內外都有重要應用實例。需從加注作業環境、軟管設置和消防設施等方面做好現場管理，開展事故應急處置演練，積累事故處置經驗。

2)外接加注設施和計量設備成本高、預冷時間長、預冷過程BOG量大且回收困難，與槽車的高差無法達到泵運行的最優狀況，不利于加注過程。加注量宜通過加注前后的地磅結算單核算(可商定加注過程中由于加注軟管長、BOG回收困難等出現的損耗)。

3)在三峽庫區，小容量儲罐的LNG船舶有較大市場，移動加注車優勢大。建議交通運輸、海事局、市場監管局等相關部門聯合船用加注企業和碼頭管理方，在船用加注上，開放電子圍欄，以促進船舶LNG市場的推廣和發展。

4)LNG加注碼頭審批困難，投資大、建設周期長。市場推廣前期，允許并適當放開槽罐車-船加注審批，制定標準化作業流程，出臺審批、監管制度，是保障“氣化長江”順利實施的安全、有效方式。