船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李恬

摘 要：液化天然氣（LNG）是一種優(yōu)良的清潔能源，其在各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。新時(shí)期，生態(tài)文明建設(shè)已經(jīng)成為了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，積極做好液化天然氣在水運(yùn)交通領(lǐng)域中的推廣與應(yīng)用是構(gòu)建綠色交通體系、建設(shè)生態(tài)文明以及實(shí)現(xiàn)水運(yùn)節(jié)能減排的重要舉措之一。將液化天然氣應(yīng)用于水運(yùn)中時(shí)需要專用的船舶液化天然氣岸基式加注站來完成對(duì)于船舶用液體天然氣的加注。文章在分析船舶液化天然氣岸基式加注站功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：船舶液化天然氣岸基式加注站；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：U656 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）24-0078-02

Abstract： Liquefied natural gas （LNG） is a kind of excellent clean energy， which has been widely used in various fields. In the new era， the construction of ecological civilization has become a key link in China's economic development. Actively promoting and applying liquefied natural gas in the field of water transportation is one of the important measures to construct green transportation system， build ecological civilization and realize water transportation energy conservation and emission reduction. When liquefied natural gas （LNG） is used in water transportation， a dedicated shore-based LNG filling station is needed to complete the refilling of LNG for ships. Based on the analysis of the functions and characteristics of ship LNG shore-based filling station， the design essentials of ship LNG shore-based filling station are analyzed and expounded in this paper.

Keywords： ship LNG shore-based filling station； design； key points

前言

在傳統(tǒng)的航運(yùn)領(lǐng)域中多是以重油作為船舶的航運(yùn)動(dòng)力，隨著石油資源的短缺以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以液化天然氣為代表的清潔能源將成為現(xiàn)今乃至以后船舶動(dòng)力燃料的主要發(fā)展方向之一。液化天然氣在安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性方面都有著較大的優(yōu)勢(shì)，液化天然氣將成為未來船舶動(dòng)力燃料的首選之一。優(yōu)先做好船舶液化天然氣岸基式加注站的設(shè)計(jì)與建設(shè)，構(gòu)建起船舶用液化天然氣的基礎(chǔ)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將為船舶液化天然氣的推廣與應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

1 船舶液化天然氣岸基式加注站的組成與分級(jí)

船舶液化天然氣岸基式加注站主要用于船舶用液化天然氣的加注。船舶液化天然氣岸基式加注站較一般油品加注站復(fù)雜，為確保船舶及加注站的安全性應(yīng)當(dāng)積極做好船舶液化天然氣岸基式加注站的工藝及安全設(shè)計(jì)，在滿足其加注功能的基礎(chǔ)上最大限度地確保加注站使用的安全性。岸基式加注站在設(shè)計(jì)時(shí)可以利用液化天然氣工廠、儲(chǔ)配站或是接收站的儲(chǔ)罐作為后方設(shè)施，但應(yīng)當(dāng)避免用后方儲(chǔ)罐直接給受注船進(jìn)行加氣，中間應(yīng)當(dāng)增設(shè)儲(chǔ)罐來作為中間緩沖。船舶液化天然氣岸基式加注站按照儲(chǔ)罐總?cè)莘e的不同可以劃分為5個(gè)等級(jí)，其中LNG總儲(chǔ)量在1000-2000m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為一級(jí)加注站；LNG總儲(chǔ)量在500-1000m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為二級(jí)加注站；LNG總儲(chǔ)量在180-500m3、單罐容積在250m3以內(nèi)的加注站為三級(jí)加注站；LNG總儲(chǔ)量在120-180m3、單罐容積在60m3以內(nèi)的加注站為四級(jí)加注站，LNG總儲(chǔ)量在120m3以內(nèi)且單罐容積在60m3以內(nèi)的加注站為五級(jí)加注站。在船舶液化天然氣岸基式加注站的泊位設(shè)置上，同一加注站可以設(shè)置多個(gè)燃料品種加注泊位，并結(jié)合各自的安全特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一布置，但船舶進(jìn)行燃料加注時(shí)不得將液化天然氣與燃油進(jìn)行同時(shí)加注。此外，液化天然氣加注躉船的補(bǔ)給泊位與加注泊位可以共用，但是燃料的補(bǔ)給和加注不得同時(shí)進(jìn)行。

2 船舶液化天然氣岸基式加注站的設(shè)計(jì)選址

在對(duì)船舶液化天然氣岸基式加注站進(jìn)行設(shè)計(jì)選址時(shí)應(yīng)當(dāng)遵照以下設(shè)計(jì)原則：船舶液化天然氣岸基式加注站應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)以及通行的便利性來進(jìn)行選取。加注站的布局應(yīng)當(dāng)結(jié)合航道的通行情況并結(jié)合防洪、航行安全以及河道整治等的因素來進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)。船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計(jì)前需要對(duì)項(xiàng)目地的地質(zhì)、水文等的情況進(jìn)行詳細(xì)的勘測，并將船舶液化天然氣岸基式加注站選在河勢(shì)、河床和河岸穩(wěn)定處，且具有良好的水深、水流和水面區(qū)域。加注站適宜選在城鎮(zhèn)、居住區(qū)和客運(yùn)渡口的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并適宜在臨近江河的城鎮(zhèn)、重要橋梁、大型錨地、船廠等重要建筑物的下游。船舶液化天然氣岸基式加注站站內(nèi)主要有儲(chǔ)罐等存儲(chǔ)設(shè)備、放散管等安全設(shè)施以及泵、加注設(shè)備等，各部之間應(yīng)當(dāng)留有足夠的安全距離且與站外建構(gòu)筑物之間留有足夠的安全距離。

3 船舶液化天然氣岸基式加注站的總體平面布局

船舶液化天然氣岸基式加注站根據(jù)各區(qū)域功能的不同主要分為存儲(chǔ)區(qū)、放空區(qū)、卸料區(qū)、加注區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)以及生活區(qū)等幾大組成部分。在船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦我约凹幼⒄镜募幼⒘窟M(jìn)行合理的選取與布局，最大限度地確保加注站中的各功能區(qū)能夠發(fā)揮其功用。站內(nèi)設(shè)施爆炸危險(xiǎn)區(qū)域邊界線的范圍應(yīng)當(dāng)控制在加注站可用地界限內(nèi)，而變配電站應(yīng)當(dāng)放置在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域外，且將與爆炸邊界線的距離最少控制在3m以上。船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)的輔助生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)各建筑之間的距離應(yīng)當(dāng)滿足國家的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。船舶液化天然氣岸基式加注站的布局選擇上還應(yīng)當(dāng)注意控制好加注站與后方天然氣工廠、儲(chǔ)配站或是接收站儲(chǔ)罐之間的距離。在陸域平面布置上，一級(jí)船舶液化天然氣岸基式加注站應(yīng)當(dāng)具有至少兩個(gè)相距30m以上的外部通道出入口，二至五級(jí)船舶液化天然氣岸基式加注站則至少應(yīng)當(dāng)具有一個(gè)外部出入口。對(duì)于實(shí)體圍墻的設(shè)置應(yīng)當(dāng)視儲(chǔ)罐與外部建筑之間的距離決定，當(dāng)加注站內(nèi)的工藝設(shè)備與外部建筑之間的安全距離處于規(guī)定距離的1.5倍且大于25m以上時(shí)可以設(shè)置非實(shí)體圍墻，而小于這一距離的加注站則需要設(shè)置實(shí)體圍墻。為提高船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)的安全性，應(yīng)當(dāng)盡量將儲(chǔ)罐設(shè)置于加注站區(qū)域內(nèi)的地勢(shì)較低洼處，并設(shè)置防止液體漫流的設(shè)施。對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)加注區(qū)域的停車位和道路應(yīng)當(dāng)按照國家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確保合理的基礎(chǔ)上最大限度的提高作業(yè)的效率。對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站內(nèi)碼頭平面布局設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況做好項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水陸資源和岸線的設(shè)計(jì)，碼頭應(yīng)當(dāng)盡量沿水流方向和自然高線布置，并在選址設(shè)計(jì)中充分考慮到碼頭建成后對(duì)防洪、水流、河床沖淤、岸坡穩(wěn)定和加注泊位等一系列因素的影響。此外，碼頭設(shè)計(jì)中還需要考慮到后期船舶進(jìn)行液化天然氣加注的便利性以及航行、停泊、掉頭等的作業(yè)需求。結(jié)合船舶液化天然氣岸基式加注站所采用的加注形式來確定波高，如采用的是裝卸臂來進(jìn)行液化天然氣的加注，則波高應(yīng)當(dāng)按照下列規(guī)范進(jìn)行選取：對(duì)于在2000t以內(nèi)的船舶其順浪和橫浪波高均為0.6m，對(duì)于3000-15000t級(jí)的停泊船舶其順浪和橫浪波高分別為1.0m和0.8m。而采用軟管型式對(duì)船舶進(jìn)行液化天然氣加注的則可以相應(yīng)的加大加注時(shí)的允許波高。對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站?？看偷脑O(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮港口現(xiàn)狀及規(guī)劃、主航道的現(xiàn)狀及規(guī)劃、液化天然氣受注船和補(bǔ)給船的現(xiàn)有船型和未來船型的發(fā)展趨勢(shì)等因素來進(jìn)行綜合分析確定。船舶液化天然氣岸基式加注站的加注或是補(bǔ)給碼頭的長度、碼頭前沿設(shè)計(jì)高程、碼頭前沿停泊水域設(shè)計(jì)尺度和回旋水域設(shè)計(jì)尺度應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行選取設(shè)計(jì)。船舶液化天然氣岸基式加注站碼頭的平面布置可以結(jié)合碼頭區(qū)域的地形、建設(shè)規(guī)模、設(shè)計(jì)船型、裝卸工藝等的因素選取墩式、連片式或是斜坡式等的多種布置形式，對(duì)于何種形式的選取應(yīng)當(dāng)在綜合分析后進(jìn)行確定。對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站加注點(diǎn)的布置可以根據(jù)液化天然氣受注船的受注口位置選用單點(diǎn)或是多點(diǎn)等形式的布置方式。船舶液化天然氣岸基式加注站加注碼頭進(jìn)出港航道平面布置應(yīng)當(dāng)最大限度地確保受注船的安全和進(jìn)出港的效率，必要時(shí)對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站的航道可以采取進(jìn)出港航道分開布設(shè)的形式。

4 船舶液化天然氣岸基式加注站加注工藝設(shè)施設(shè)計(jì)

對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站加注設(shè)備的選取與設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足國家相關(guān)設(shè)計(jì)及安全規(guī)范的要求進(jìn)行選取。儲(chǔ)罐內(nèi)罐的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)當(dāng)為-196℃，儲(chǔ)罐外罐外設(shè)計(jì)壓力應(yīng)大于100KPa，在儲(chǔ)罐的內(nèi)外罐之間設(shè)置不燃材料作為隔熱層用以增強(qiáng)儲(chǔ)罐的安全性。此外，所選用的不燃材料在外罐著火時(shí)不應(yīng)因熔融、塌陷等使得絕熱層的絕熱性能顯著變差。船舶液化天然氣岸基式加注站的每個(gè)儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)設(shè)置至少不少于2個(gè)全啟封閉式安全閥，這些安全閥中的一個(gè)可以作為備用閥。安全閥的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范中的要求。此外，在安全閥與儲(chǔ)罐之間應(yīng)當(dāng)設(shè)置切斷閥，以便安全閥的日常檢修作業(yè)。液化天然氣儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)計(jì)液位、壓力表、安全閥等的各種安全監(jiān)測和聯(lián)鎖控制閥門等，增強(qiáng)船舶液化天然氣岸基式加注站儲(chǔ)罐的安全性。對(duì)于各儲(chǔ)罐之間的凈距應(yīng)當(dāng)不小于相鄰較大罐直徑的1/2，并在儲(chǔ)罐四周設(shè)置防火堤，防火堤應(yīng)當(dāng)采用不燃燒實(shí)體材料建造，并應(yīng)能承受所容納介質(zhì)的靜壓及液化天然氣低溫帶來的影響，防火堤內(nèi)的有效容積應(yīng)當(dāng)大于防火堤內(nèi)一個(gè)最大儲(chǔ)罐的容積。如在船舶液化天然氣岸基式加注站的儲(chǔ)罐采用坑式或是半埋式設(shè)計(jì)，需要注意的是單個(gè)儲(chǔ)罐容積在100m3以上的不宜采用埋式布設(shè)，而容積超過250m3的儲(chǔ)罐不宜采用坑式形式進(jìn)行布設(shè)。對(duì)于采用坑式或是埋式的液化天然氣儲(chǔ)罐應(yīng)當(dāng)采用臥罐形式。儲(chǔ)罐及周邊應(yīng)當(dāng)加設(shè)各種防護(hù)，保障儲(chǔ)罐的安全性。

此外，對(duì)于船舶液化天然氣岸基式加注站中的卸料系統(tǒng)、加注系統(tǒng)、蒸發(fā)氣回收系統(tǒng)以及天然氣放散系統(tǒng)、LNG管路系統(tǒng)等都需要結(jié)合船舶液化天然氣岸基式加注站項(xiàng)目區(qū)域的實(shí)際地形與需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)船舶液化天然氣岸基式加注站的安全性與可靠性。

5 結(jié)束語

船舶液化天然氣岸基式加注站設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)需求進(jìn)行全方面的綜合考慮，確保船舶液化天然氣岸基式加注站的安全性與作業(yè)效率。

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