长江上游LNG 码头装卸工艺研究

董 涛 张绪进

(1.重庆交通大学，重庆 400074;2.西南水运工程科学研究所，重庆 400016)

LNG(液化天然气)是以甲烷为主的液态混合物，储存温度约为－162℃。泄漏后由于地面和空气的加热，会生成白色蒸气云。当气体温度继续被空气加热直到高于－107℃时(天然气比空气轻)，会在空气中快速扩散且易燃易爆，鉴于其独特的理化性质，LNG码头装卸工艺比其他的液体散货码头略有不同，下面就以重庆市巴南区麻柳嘴LNG船舶加气站码头为例，说明其装卸工艺可行性研究。

1 设计工况

水文环境:长历时的大水深、年复出现的大水位差、山区河流的大流速;地质情况:山区裸岩、陡岩、大起伏地形。

2 设计参数

1)货种及其特性。

货种:LNG(液化天然气);特性:气液之间的临界温度是－186℃，热值大，易燃易爆，火灾危险性A类。

2)项目规模。

本工程设计泊位数:建设停靠3 000 t(兼顾5 000 t)加气泊位1个;设计加气能力:3.43万t/年(加气量3.2万t/年);陆上储气量:2 000 m3。

3)设计船型。

设置加气钢质趸船一艘，尺寸为75 m×13 m×1.2 m(长×宽×吃水)。

4)码头年营运天数:330 d。

5)工作班制:2班制。

6)泊位利用率:75%。

3 装卸机械设备选型

1)船岸装卸设备选型:LNG码头根据不同的平面布置选择不同的装卸工艺。方案一:以域储罐为基点，通过架空斜坡道上的LNG低温管道输送LNG。方案二:以LNG槽罐车为基点，通过钢缆牵引装有罐车的缆车沿斜坡道下行。

2)LNG码头主要装卸机械设备见表1。

表1 装卸机械设备表

4 装卸工艺方案

4.1 装卸工艺方案一

由陆上槽车运输来的LNG气源到码头后，通过LNG泵将槽车内的LNG卸至站内LNG储罐储存。在向LNG燃料船加气时，经站内LNG潜液泵加压通过架空斜坡道上的LNG低温管道将LNG输送至位于码头前沿的LNG加气趸船，再经低温装卸臂进行加气。

4.2 装卸工艺方案二

将运送LNG罐槽车置于缆车上，通过钢缆牵引缆车沿架空斜坡道下行至趸船旁，将槽车上的LNG卸至趸船上的储罐，再由趸船上的储罐通过加气机及低温装卸臂给货船加气的装卸工艺方案。

5 装卸流程

方案一:LNG储罐→架空斜坡道管道→趸船加气机→货船;方案二:LNG槽车→缆车→沿架空斜坡道下行→趸船储罐→加气机→货船。

6 加气能力计算

加气能力根据JTS 165-8-2007石油化工码头装卸工艺设计规范中有关规定并结合本工程的实际情况按下列公式计算确定，各参数取值详见表2。

表2 泊位通过能力参数取值一览表

7 方案比选及推荐方案

方案一将储罐储备的LNG通过铺设在架空斜坡道上的管道，直接输送到趸船的方式(靠近趸船处为适应水位变化设置了缆车)，输送工艺成熟，流程简单，装卸成本较低;趸船可随水位的涨落上下浮动，对航道影响很小。

方案二采用槽车经缆车上下行至趸船的运输工艺方案，不需要管道，避免了水位涨落拆卸的麻烦，但采用缆车运行频繁，需要一定的运营费，且缆车运输效率较低。综上所述，推荐方案为方案一。

8 主要经济技术指标计算公式及结果

1)装卸工人及机械司机人数(根据机械司机配备定额)。

a.装卸工人数。

其中，Nz为装卸工人数，人;nb为昼夜作业班次数;nr为每条作业线的配工人数;nz为作业线数。

方案一:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×3=7.8人，取 Nz=8人;趸船水手按规定取6人;

方案二:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×4=10.4人，取Nz=10人;趸船水手按规定取6人。

b.装卸机械司机人数:方案一、方案二均取Ns=2人。

2)劳动生产率。

其中，Pgz为劳动生产率，操作t/(人·年)为年操作量，操作t/年;Nr为装卸工人数，人;Ns为机械司机人数，人。

方案一:Pgz=÷ (Nr+Ns)=34 303.5/(8+2)=3 430.4 操作 t/(人·年)。

方案二:Pgz=÷ (Nr+Ns)=31 853.3/(10+2)=2 654.4 操作 t/(人·年)。

3)装卸一艘设计船型所需时间。

方案一、二均为0.5 h=0.021 d。主要技术经济指标见表3。

表3 主要技术经济指标表

4)单位装卸成本。单位装卸成本见表4。

其中，SZX为单位装卸成本;C1为机械设备年折旧费及年修理费;C2为工资、工资附加费及劳动安全保护费的总和;C3为电力、燃油及润油料费总和;C4为作业区年管理费;C5为与装卸有关的其他年费用。

表4 单位装卸成本 元

9 结语

LNG是满足环保节能、发展绿色水运的需求，符合对长江运输船舶的发动机进行双燃料升级改造的目的。在节约投资的前提下，宜根据地形条件、LNG的理化性质、码头结构形式及装卸设备的特点，选择适当的装卸工艺:1)应能满足不同水位时的装卸作业，确保LNG安全快速地装卸船;2)工艺设计应合理安全可靠，装卸设备选型应技术成熟、性能先进、经济适用、维修方便、装卸便捷;3)充分考虑LNG的理化特性和加气能力供求，结合水位变化特点，对航道条件进行详细调查，以免出现枯期趸船搁浅等情况;4)码头设计时要结合总体规划布局。

［1］ JTS 165-8-2007，石油化工码头装卸工艺设计规范［S］.

［2］ 潘海涛.液体散货码头装卸工艺综述［J］.水运工程，2006(10):98-103.

［3］ 王 诚，王 维.长江上游大水位差散货码头装卸工艺及设备研究［J］.Port operation，2006(2):16-18.

［4］ 卜伟彬.散货码头装卸工艺工程可行性研究［J］.中国水运，2010(10):38-39.

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