LNG船舶卸貨操作流程

楊富國(guó)+張鵬飛

【摘 要】 為更好地理解船側(cè)卸貨操作，從船側(cè)角度對(duì)卸貨前、卸貨中、卸貨后的操作流程進(jìn)行分析，提出各流程的操作要求，以促進(jìn)卸貨期間船岸動(dòng)作的協(xié)調(diào)，保證卸貨期間船岸的安全，達(dá)到優(yōu)化卸貨流程的目的。

【關(guān)鍵詞】 液化天然氣（LNG）船舶;液化天然氣（LNG）終端;卸貨操作

1 卸貨操作流程

1.1 卸貨操作設(shè)備要求

目前，世界上運(yùn)營(yíng)的主流液化天然氣（LNG）船除Q-Max型船有5個(gè)貨艙外，其余船型貨艙從船首至船尾依次為1號(hào)貨艙、2號(hào)貨艙、3號(hào)貨艙、4號(hào)貨艙。

在正常卸貨作業(yè)期間，船舶僅使用主卸貨泵卸貨，船側(cè)將會(huì)預(yù)留一定量的LNG，以冷卻船艙和船側(cè)管線及向發(fā)電機(jī)提供燃料用于發(fā)電。在船舶航行中，強(qiáng)制汽化器用于汽化船艙中剩余的LNG轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴猓∟G），與蒸發(fā)氣體（BOG）一起用作燃料。

LNG船艙余量與壓載航行時(shí)間有關(guān)。由于技術(shù)原因船側(cè)需要加熱船艙，在主貨泵完成卸貨之后，使用掃艙（噴淋）泵將船艙中的余量卸貨完畢。在卸貨期間，岸側(cè)向船側(cè)返送NG，用于維持船艙壓力。

主卸貨泵將LNG泵入液體總管，然后經(jīng)船中液體管匯連接口送至岸側(cè)。自動(dòng)氣體控制系統(tǒng)將船艙壓力保持在設(shè)定值。隨著卸貨速率的增加，船艙壓力降低，岸側(cè)NG通過(guò)管匯，經(jīng)氣相總管至船艙，完成向船側(cè)返氣，同時(shí)保持船艙壓力不低于。若船側(cè)返回的NG量不足以維持船艙壓力，則使用船艙噴淋LNG或LNG汽化器產(chǎn)生NG，向船艙補(bǔ)充NG。

壓載水作業(yè)和卸貨操作同時(shí)進(jìn)行。壓載操作應(yīng)保證船舶的吃水、艉傾、船體強(qiáng)度和穩(wěn)性要求在許可范圍內(nèi)，這些參數(shù)要求通過(guò)船側(cè)貨物控制室的電腦實(shí)時(shí)顯示，便于作業(yè)監(jiān)控。

卸貨期間，船舶應(yīng)保持平吃水。如需騰空一個(gè)貨艙，船舶會(huì)按照接收站許可的極限值，艉傾協(xié)助進(jìn)行掃艙。每個(gè)貨艙通常卸貨到液位0.2 m左右，船艙中LNG余量取決于壓載航行的距離，并根據(jù)航行距離作相應(yīng)調(diào)整。在航行中，貨艙液位達(dá)到，使用噴淋泵向強(qiáng)制汽化器提供LNG;當(dāng)其中一個(gè)船艙液位為0.6 m左右時(shí)，主貨泵停止運(yùn)行，以避免艙底過(guò)度振動(dòng)，對(duì)泵吸入口產(chǎn)生干擾。掃艙（噴淋）泵與主卸貨泵同時(shí)運(yùn)行，直到主卸貨泵處于低卸貨壓力時(shí)，貨泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

在完成卸貨后，將卸料臂和管線中殘余的LNG向4號(hào)貨艙排凈，卸料臂隨后吹掃并斷開。在吹掃貨物管線時(shí)，至少需要0.3 MPa的氮?dú)鈮毫Γ貜?fù)該操作多次直到成功將管匯中殘余LNG排凈。船艙壓力可通過(guò)燃燒此過(guò)程中產(chǎn)生的任何NG加以控制。

1.2 卸貨前準(zhǔn)備工作

假定在開始卸貨前關(guān)閉所有閥門，準(zhǔn)備工作如下：

（1）測(cè)試所有卸貨閥門和管匯緊急關(guān)閉系統(tǒng)（ESD）閥門及壓載閥門的遠(yuǎn)程操作。

（2）確保船中水幕的噴淋閥門可用;準(zhǔn)備消防設(shè)備，確保消防軟管和個(gè)人防護(hù)設(shè)備可用。

（3）確保打開貨艙高液位報(bào)警器。

（4）確保各貨艙氣相管線頂部出口閥門處于開啟狀態(tài)并被鎖定。當(dāng)船側(cè)仍有貨物時(shí)，這些閥門必須處于開啟并鎖定狀態(tài)，直到隔離相應(yīng)貨艙并加以通風(fēng)為止。

（5）打開氣相管匯閥門。

（6）在向主卸貨泵供電前，應(yīng)檢查電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻和相關(guān)電纜的工作狀態(tài)。

（7）檢查液相和氣相卸料臂連接頭、船岸連接系統(tǒng)和岸側(cè)通信設(shè)備。

（8）測(cè)試ESD，經(jīng)岸方確認(rèn)后重置ESD。重新開啟液相和氣相ESD閥門，經(jīng)岸方同意，開始預(yù)冷。

2 卸貨前液相管線冷卻操作流程

2.1 要 求

在LNG船舶抵達(dá)卸貨港前，貨物管線應(yīng)完成冷卻，貨艙液位為許可條件下的最高值。一旦船舶系泊完畢，可立即開始進(jìn)行卸貨操作。船側(cè)管匯處安置變徑器和過(guò)濾網(wǎng)。

使用3號(hào)貨艙噴淋泵將液體通過(guò)噴淋總管送至液相總管，冷卻液相管線。管匯中的氣體通過(guò)液相總管，經(jīng)填充管線返回至3號(hào)貨艙。貨艙中的NG經(jīng)低流量壓縮機(jī)和加熱器，向發(fā)電機(jī)提供燃料用于發(fā)電。當(dāng)貨艙中NG量不足時(shí)，使用汽化器汽化LNG，提供額外的NG用作燃料。如有需要，1號(hào)、2號(hào)和4號(hào)貨艙中的噴淋泵都可用于冷卻。

2.2 冷卻液相管線的操作程序

（1）準(zhǔn)備噴淋總管系統(tǒng)，用于冷卻管線。噴淋總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表1。

表1 噴淋總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)

（2）準(zhǔn)備液相總管系統(tǒng)，用于冷卻管線。液相總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表2。

表2 液相總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)

（3）準(zhǔn)備左舷管匯，用于冷卻。左舷管匯系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表3。

表3 左舷管匯系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)

（4）確保氣相頂部出口閥門至氣相總管一直處于全開狀態(tài)。各貨艙氣相閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表4。

表4 各貨艙氣相閥門開關(guān)狀態(tài)

（5）啟動(dòng)自動(dòng)氣體控制系統(tǒng)，調(diào)整低流量壓縮機(jī)壓力控制閥的設(shè)定值至0.6 MPa（或指定值），閥門CG938和CG939分別供應(yīng)流向主發(fā)電機(jī)和氣體燃燒器的氣體。

（6）LNG通過(guò)3號(hào)貨艙噴淋總管，經(jīng)噴淋管線至液相總管閥門進(jìn)入液相總管，再通過(guò)裝載管線返回到3號(hào)貨艙。

（7）通過(guò)貨物控制室的完整自動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)3號(hào)貨艙噴淋泵，開始冷卻。

（8）隨著冷卻總管過(guò)程的開始，依次關(guān)閉每個(gè)貨艙的裝載閥冷卻整個(gè)液相總管。

（9）在管線冷卻期間，監(jiān)控貨艙液位和壓力、液相管匯壓力、液相管匯溫度、液相總管溫度和氣相總管壓力等參數(shù)。

（10）在液相總管溫度降低至 100℃以下且在裝貨閥門出現(xiàn)結(jié)霜時(shí)，管線冷卻完成。

（11）當(dāng)冷卻完成時(shí)，通過(guò)完整自動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉3號(hào)貨艙噴淋泵卸貨閥。

（12）若冷卻完成時(shí)間與船舶系纜完畢時(shí)間間隔很長(zhǎng)，可能需重啟噴淋泵，再次進(jìn)行冷卻。

需要注意的是，通過(guò)裝貨管線輸送至貨艙底部的液體，可能會(huì)使裝置在艙底的溫度探測(cè)器溫度上升，因而須為其留足時(shí)間等待恢復(fù)穩(wěn)定。

3 卸貨前卸料臂冷卻操作流程

3.1 要 求

在卸料臂與船側(cè)管匯連接之后，采用氮?dú)饧訅翰NG吹掃到空氣中，直到氧含量濃度低于1%。卸料臂的冷卻過(guò)程應(yīng)按照終端操作程序進(jìn)行，并配合使用船側(cè)的噴淋泵或卸貨主泵。

在船岸安全檢查完成后，根據(jù)終端要求，初次計(jì)量應(yīng)在關(guān)閉BOG燃燒或者運(yùn)行自動(dòng)燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)的情況下進(jìn)行，隨后再打開船岸氣相管線。

3.2 使用一個(gè)噴淋泵冷卻岸側(cè)卸料臂的操作流程

在完成卸料臂和管匯接口泄漏測(cè)試后，船舶使用一個(gè)噴淋泵，經(jīng)卸料臂和船側(cè)管線內(nèi)部循環(huán)，最終將液體返回至其內(nèi)部的貨艙中，通過(guò)此過(guò)程冷卻卸料臂。

（1）準(zhǔn)備噴淋總管系統(tǒng)，用作冷卻。噴淋總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表5。

（2）準(zhǔn)備左舷管匯，冷卻卸料臂。各貨艙管匯系統(tǒng)閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表6。

表5 噴淋總管系統(tǒng)各閥門開關(guān)狀態(tài)

表6 各貨艙管匯系統(tǒng)閥門開關(guān)狀態(tài)

（3）通過(guò)完整自動(dòng)系統(tǒng)開啟3號(hào)貨艙噴淋泵。

（4）調(diào)整3號(hào)貨艙噴淋泵返回閥開度，控制噴淋管線和左舷管匯壓力，同時(shí)監(jiān)控卸料臂結(jié)霜情況。

（5）當(dāng)管匯管線、船側(cè)液相管線和卸料臂溫度達(dá)到 130℃時(shí)，冷卻完成。一旦卸料臂完成預(yù)冷，打開船側(cè)雙關(guān)閥，關(guān)閉管匯冷卻閥門。各貨艙管線閥門開關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表7。

表7 各貨艙管線閥門開關(guān)狀態(tài)

（6）停止運(yùn)行3號(hào)貨艙噴淋泵，打開泵返回閥，向貨艙排凈噴淋總管液體。

4 從岸側(cè)返氣進(jìn)行卸貨的操作流程

4.1 要 求

利用主卸貨泵，將貨艙LNG由船側(cè)卸貨到岸側(cè)，NG從岸側(cè)返回至船側(cè)。此時(shí)，注意檢查液位、溫度、壓力等貨物計(jì)量系統(tǒng)。需要注意的是，主卸貨泵絕不允許在流量低于650 m3/h時(shí)運(yùn)行。

4.2 操作流程

（1）完成冷態(tài)ESD測(cè)試之后，操作管匯各閥門（見(jiàn)表8）。液相分支閥置于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉分支閥，打開填充閥。卸貨順序依次為2號(hào)貨艙、3號(hào)貨艙、4號(hào)貨艙、1號(hào)貨艙。

表8 管匯各閥門開關(guān)狀態(tài)

（2）從2號(hào)貨艙的1號(hào)主卸貨泵開始啟動(dòng)，順序如下：①打開主卸貨泵卸貨閥CL201，開度為30%;②啟動(dòng)1號(hào)主卸貨泵，通過(guò)填充閥在艙內(nèi)循環(huán)液體。

（3）繼續(xù)啟動(dòng)2號(hào)貨艙的2號(hào)主卸貨泵，順序如下：①確認(rèn)關(guān)閉液相分支閥CL207;②打開主卸貨泵卸貨閥CL202，開度為30%;③確認(rèn)打開貨艙填充閥CL200;④啟動(dòng)2號(hào)主卸貨泵，通過(guò)填充閥在艙內(nèi)循環(huán)液體。

（4）繼續(xù)以下操作：①逐漸開啟液相分支閥CL207至完全打開;②開始關(guān)閉填充閥CL200;③觀察步驟①和②，直至CL207完全打開，CL200完全關(guān)閉。

（5）對(duì)其余3個(gè)貨艙進(jìn)行同樣操作。

（6）檢查電機(jī)安培表電流，在電機(jī)運(yùn)行6～后，電流應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（7）根據(jù)終端要求，開啟剩余的其他主卸貨泵。一旦所有主卸貨泵運(yùn)行，調(diào)整卸貨閥開度，獲得需要的流量或壓力。

（8）要求終端提供足量的返氣。

（9）隨著卸貨壓力和流量增加，繼續(xù)監(jiān)控管道和卸料臂是否泄漏。

（10）調(diào)整主卸貨泵卸貨閥的開度，使安培表的電負(fù)荷、卸貨壓力處于最佳效率值。

（11）維持貨艙壓力在8～12 kPa，避免泵出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，使泵能很好地吸入液體。[1]如果貨艙壓力降至6 kPa，要求終端增大返氣量。

（12）開始?jí)狠d水操作?？刂聘鱾€(gè)壓載艙的水位，保持吃水、艉傾和船體強(qiáng)度在許可范圍內(nèi)，可參考貨物控制室的艉傾顯示屏和穩(wěn)性數(shù)據(jù)。

（13）繼續(xù)監(jiān)控貨艙壓力、主卸貨泵安培表的電負(fù)荷和卸貨壓力。

（14）隨著各個(gè)貨艙液位下降，逐漸減小每個(gè)泵的卸貨閥開度，預(yù)防貨泵因低電流跳閘。

（15）在貨艙液位降到非常低前，停止各貨艙中的一個(gè)主卸貨泵，預(yù)防兩泵之間可能產(chǎn)生的氣蝕現(xiàn)象。

（16）在各貨艙中的主卸貨泵停止前，啟動(dòng)噴淋泵。假設(shè)最后停止4號(hào)貨艙的主卸貨泵，那么，1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)貨艙中剩余的LNG量通過(guò)噴淋總管同時(shí)經(jīng)噴淋泵掃艙進(jìn)入4號(hào)貨艙。

（17）完成卸貨操作后，停止所有泵運(yùn)行，排凈液相管線中的液體，停止從岸側(cè)返氣。

5 卸貨完成后排凈管匯和卸料臂的 操作流程

5.1 要 求

當(dāng)卸貨作業(yè)完成后，開始排凈和吹掃操作，將卸料臂和管匯中殘存的LNG和NG送至船艙后，卸料臂可以安全斷開。該排凈系統(tǒng)由雙閥提供保護(hù)，預(yù)防LNG的泄漏。

為了進(jìn)一步預(yù)防液體泄漏，一次斷開一個(gè)卸料臂。船舶管匯與變徑器相連，在卸料臂斷開之后，該變徑器可方便、快速地與盲板法蘭連接。在下個(gè)卸料臂斷開之前，變徑器與盲板法蘭之間須填置墊圈，且至少須4個(gè)螺栓插入法蘭孔擰緊加固。

一般來(lái)說(shuō)，船側(cè)管匯區(qū)域坐落在低于管道跨接區(qū)5 m處，因此，管道中殘存的LNG不能靠重力排凈到船艙中。這時(shí)，需要由岸方提供氮?dú)猓瑢⒁合嗪蜌庀嘈读媳壑蟹謩e存在的LNG和NG經(jīng)連接管匯和貨艙的噴淋管道系統(tǒng)吹至貨艙，氣相管匯中的氣體通過(guò)岸側(cè)提供的氮?dú)饨?jīng)加壓通過(guò)氣相總管吹掃至貨艙。

5.2 操作流程

（1）通過(guò)完整自動(dòng)系統(tǒng)打開各相關(guān)閥門（見(jiàn)表9）。

表9 各相關(guān)閥門開關(guān)狀態(tài)

（2）操作管匯手動(dòng)閥門（見(jiàn)表10），卸貨完成后，檢查貨物過(guò)濾裝置。

表10 管匯手動(dòng)閥門開關(guān)狀態(tài)

（3）要求岸側(cè)開始提供氮?dú)猓⒁合啾蹓毫μ嶂?.5 MPa，該壓力足以將管線中殘余的LNG送至垂直距離5 m高的噴淋管線中，再經(jīng)噴淋總管吹至4號(hào)貨艙。當(dāng)液相臂中的壓力突然降至約40 kPa時(shí)，表明液體已經(jīng)排出管匯管線。繼續(xù)采用氮?dú)獯祾? min后關(guān)閉手動(dòng)管匯冷卻閥CS011，同時(shí)打開液相管匯手動(dòng)排凈閥CL055和CL056，檢查是否仍有LNG殘存。如果管道中仍有LNG殘存，重復(fù)以上排凈操作。當(dāng)管線排凈且碳水化合物含量讀數(shù)低于1%時(shí)，關(guān)閉液相管匯ESD閥門CL011和管匯冷卻閥CS011，并要求岸側(cè)停止氮?dú)夤?yīng)。此時(shí)，緩慢打開液相管匯手動(dòng)排凈閥CL055和CL056，向大氣中排出氮?dú)?，然后關(guān)閉這些閥門，通知岸方可以安全斷開卸料臂。針對(duì)每個(gè)卸料臂和管匯，重復(fù)以上操作。當(dāng)所有液相管線吹掃完畢并斷開后，關(guān)閉氣相管匯ESD閥CG071，打開氣相旁通閥CG073。在要求岸側(cè)采用氮?dú)獯祾邥r(shí)，碳水化合物含量讀數(shù)低于1%，應(yīng)關(guān)閉氣相旁通閥CG073，斷開氣相卸料臂。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李文華.液化氣船舶設(shè)備與安全管理[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2009：171-172.