LNG燃料的水上加注技术.docx

细心整理LNG燃料的水上加注技术     加注是LNG燃料水上供应链上的关键环节，也是推广运用LNG作为船用燃料须首先解决的问题LNG水上加注为新事物，仅能从欧洲十多年的应用中获得少量运用经验      总体来看，国际上的LNG水上加注设施探究和建立正处于起步阶段，国际标准化组织〔ISO〕的 TC67/WG10-LNG船用燃料加注工作组、IMO IGF工作组等都在同步进展LNG水上加注的探究工作在欧洲，欧盟委员会〔EC〕于2013年1月通过了 “清洁燃料战略〔clean fuel strategy〕”，提出“欧盟船用LNG综合框架行动方案”，准备至2014年底，欧盟委员会与欧盟海事局〔EMSA〕联合提出一整套关于LNG水上供应、加注和运用的综合性标准、标准和指南至2020年1月，全部跨欧交通网工程〔TEN-T〕的核心港口必需建成LNG加注设施，供应LNG加注效劳      我国自2010年开展将LNG作为船用燃料试点工程以来，中国海事局、国家能源局、中国船级社〔CCS〕等各方踊跃推动LNG水上加注标准和标准的制定，为将来LNG加注趸船、加注船、岸站等的设计和建立奠定了根底 技术开展概况     目前,LNG燃料水上加注方式总体上可分为如下三类〔如图1〕：图1 LNG燃料水上加注的三种方式    ● 船-船加注〔Ship-to-ship bunkering，简称STS〕,STS在码头、锚地、航行中均可进展，STS也包括加注趸船对船加注、海上浮式加注设施对船加注；     ● 槽车-船加注〔Tank truck-to-ship bunkering，简称TTS)；     ● 岸站-船加注〔LNG intermediary terminal-to-ship via pipeline，简称TPS),TPS也可结合趸船运用，LNG储罐位于岸上，趸船的作用是适应水位高差。

     在以上三种方案中，目前应用最广的是TTS北欧大局部LNG燃料船接受此种方式加注，槽车通过LNG小型中转站装车，将LNG燃料运往加注地点给LNG动力船实施加注，挪威已建成小型LNG中转站40余个，图2为挪威Arsvagen渡口的槽车加注作业我国LNG双燃料试点船加注也接受TTS形式     TPS在挪威已有应用，图3为挪威Halhjem的岸上加注站，储罐容量为2×500m3，为限制风险，储罐和加注站之间留有必需平安距离，之间的LNG管线埋于地下图2 挪威Arsvagen渡口的LNG槽车加注图3 挪威Halhjem的岸上加注站〔容量1000m3〕图4 2013年在Viking Line投入运营的LNG加注船图5 荷兰鹿特丹港一加注趸船概念设计    对于STS，2013年初，世界首艘LNG加注船在Viking Line投入运营，该船由瑞典的Cryo AB公司建立，储罐接受真空绝热罐，容量为180m3另有FKAB、川崎、TGE、Rolls-Royce、瓦锡兰等公司也正在着手设计LNG加注船〔或LNG加注/运输两用船〕     对于内河和港口，加注趸船也是一种相宜的加注方案在欧洲，已有LNG加注趸船的方案设计。

图5为荷兰鹿特丹港一加注趸船的概念设计，船长60m，宽16.5m，其接受的是移动式储罐〔可吊离趸船〕鹿特丹港提出，加注趸船的容量可分三个阶段开展，第一阶段在250m3以内，其次阶段在750m3以内，第三阶段到达1500m3在我国长江水系，目前正在设计建立容量为100～500m3的LNG加注趸船     表1列举了上述各种加注方案的优缺点，表2列举了各种船舶的适用方案 水上LNG燃料加注工作原理    可行的LNG加注解决方案的设计取决于对平安性、可操作性、经济性三者的平衡图6为一典型水上LNG加注系统该系统的工作原理为：用泵将LNG通过加注软管〔或加注臂〕泵送到接收方储罐中在软管的两端都装有紧急迫断阀〔ESD〕，假如发生泄漏或操作异样，ESD可自动或手动关闭，为防止过压，ESD的响应时间在30s左右当ESD关闭时，为防止压力振荡，储罐配备有自循环系统进展降温顺降压为防止加注方与接收方之间过大的相对运动，在软管上装有紧急脱离装置〔ERC〕加注软管两端接受干式快速接头〔Dry Disconnect Couplings，DDC〕以防止泄漏在加注之前，加注软管须要用LNG的蒸发气进展吹扫和预冷，加注之后，软管中的LNG要排干，然后用氮气吹扫加注软管和回气管。

图6 简化LNG加注系统图LNG水上加注的风险识别     以下以STS加注方案为例，来分析水上加注设施潜在的风险和风险限制措施LNG水上加注的风险识别见表3风险限制措施 1、船舶布置     要依据LNG泄漏后果〔如低温损伤和火灾损伤〕，制定加注作业处、限制室、生活区、储罐区之间的平安距离，以及接受适当的爱惜措施〔集液盘、水幕爱惜等〕为防止大量LNG泄漏后的蒸气云聚集而发生蒸气云爆炸，应使储罐区的布置不影响低温重气扩散 2、储罐的冗余爱惜     对于加注船或加注趸船，其合理容积在200～1000m3，此时，C型独立液舱是最相宜的LNG围护系统IGC规那么认为C型独立液舱不需次屏壁爱惜对于加注船，储罐一般位于围壁或半围壁舱室内，双层舷侧构造可供应对储罐的爱惜对于加注趸船，储罐一般设置在甲板上，为了减小储罐遭遇碰撞以及泄漏的风险，须要规定出储罐距离舷侧的距离，以及附加措施〔如设置储罐围堰〕 3、加注连接图7 挪威Agotnes CCB加注站的软管连接图8 TGE设计的加注臂    加注过程中，加注方与被加注方的连接至关重要可接受软管连接〔图7〕或加注臂连接〔图8〕目前，有厂商生产LNG加注软管，管径尺寸为1英寸～16英寸，包括单层管和真空绝热型管两种形式；国内已有LNG加注臂生产实力。

加注连接技术要点有：     ● 加注接头尺寸应标准化；     ● 加注速度的确定要合理〔依据技术和市场的开展，趸船加注速度可达100～150m3/h，加注船速度有望到达400～1000m3/h〕；     ● 软管和加注臂的操作程序要合理；● 须要应用干式快速接头〔DDC〕、紧急脱离系统〔ERC〕技术等先进技术 4、防止泄漏导致船体低温损伤图9 移动式不锈钢集液盘图10 水幕爱惜船体构造    自1964年至今的LNG事故记录，与阀门或管路泄漏有关的事故几率高达约70%所以，应对阀门管路泄漏风险的限制予以高度重视，详细措施包括：在相应位置设置不锈钢集液盘〔如图9〕，以防低温液体损伤船体构造；为防止加注软管的泄漏对船体造成低温损伤，可接受如图10所示的水幕爱惜系统对软管经过的船体进展防护 5、仪表设置和监控     加注系统要合理设置仪表，并能在限制室进展监控为了防止储罐卸货时过充，要设置适用的液位测量装置，并要有备份；为了限制接收罐和加注罐的温差以及防止翻滚，要设置足够数量的温度测量装置；为了检测储罐及管路的压力，应设置压力监测装置 6、储罐的降温降压措施     C型液罐本身有必需的耐压实力，可满足必需的维持时间要求。

但为了限制温室气体甲烷的干脆排放，储罐应具备自降压的功能可通过设计LNG自循环系统，到达降温降压的目的另可配备BOG罐，并有相应的BOG处理措施 7、操作规程和人员培训     科学合理的操作规程和人员培训是确保LNG水上加注平安的重要因素，应制定LNG加注操作规程，依据不同加注阶段制定出详细的检查表〔checklist〕，要对人员进展严格的理论和操作培训     在总结以上技术开展和关键问题的根底上，建议在实施LNG加注工程时，应在以下方面开展工作：     〔1〕建立LNG加注设施的风险评估模型〔包括蒸气云扩散、池火、低温损伤等评估模型〕，用于LNG泄漏后果的定量分析；     〔2〕建立加留意外事故的分类统计数据库，为将来技术改良做贮存；     〔3〕协调我国陆上和水上LNG平安水平；     〔4〕开展加注连接中干式快速接头〔DDC〕系统、紧急脱离〔ERC〕系统的应用探究；     〔5〕制定LNG加注人员培训体系；     〔6〕探究削减甲烷排放量〔甚至零排放〕的措施。