连云港赣榆6号液化烃码头工程设计要点

李正武，云 成，乔剑华

（1.连云港新旭港液化烃码头有限公司，江苏 连云港 222113；2.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

1 工程概况

本工程位于连云港港赣榆港区一突堤南端的防波堤内侧岸线，建设1个5万GT液化烃泊位，南北向顺岸布置，可同时兼靠1艘5 000 GT LPG船和1艘3 000 GT LPG船，泊位长度300 m，设计船型为2 000～5万GT LPG船舶；装卸货种包括7种液化烃，分别为低温乙烷、低温乙烯、低温丙烷、低温丁烷、常温丙烯、常温LPG、常温丁烯，总运量为240万t/a；码头平面采用中间为工作平台、两端设系缆墩的布置方案，工作平台通过引桥与陆域相连，水工结构采用高桩梁板结构[1]。

2 设计要点

1）装卸货种多、靠泊船型多。因装卸货种的液化烃种类较多、储存运输条件各不相同，且每种货物的年运输量差别较大及其承运船舶大小不同，如何满足各种船型靠泊安全、且兼顾不同船型同时靠泊作业具有较大的设计难度；

2）货种的物性差别大。因装卸的货物既有压力式的液化烃，又有低温式的液化烃，这些货物对储运要求苛刻且储运条件差异较大，设计中需考虑货种的温度、压力、运输要求、防静电、保冷维温措施、密闭安全泄放等，还需兼顾安全、经济、节能环保等因素，致使工艺系统设计复杂；

3）货种危险性大、对安全要求高。因液化烃类属甲A类火灾危险性介质，具有明显的火灾爆炸危险性，设计时，还需针对其泄漏时的状况，采取有效的安全措施、设置必要的安全设施，额外增加了工艺系统设计的复杂程度。

3 设计方案

3.1 平面方案设计

根据船型预测，本工程承运船型涵盖了2 000～5万GT的LPG船，且5 000 GT及以下船舶占来船总数约70 %。为了充分利用岸线资源、增加泊位通过能力，针对本工程的特点，平面布置方案考虑了在批准的岸线范围内同时停靠5 000 GT+3 000 GT两艘小型船舶、同时作业的可能性。

因液体散货船舶作业时要求船舶管汇接口与工艺设备对正的原因，泊位长度计算时应综合考虑船舶间安全距离、相临工程安全间距、船舶带缆、转角富裕等因素[2]，码头长度计算如表1所示，确定泊位长度为300 m，经测算，此布置方案较常规方案，可增加小船作业60艘/a，增加通过能力约16万t/a。

表1 码头长度计算

考虑到船舶系靠泊作业、装卸工艺布置的需要，并结合结构安全和工程造价等因素，采用中间为工作平台与靠船墩成连片式、两端设系缆墩的布置型式；为了满足船舶作业要求，在工作平台上设置3个靠泊点，分别用于5万GT或5 000 GT和3 000 GT船舶作业；考虑到本工程建设早于港区口门及部分防波堤的建设、投产后的相当长时间内码头掩护条件较差，为了避免极端天气时码头面上水对装卸设备造成损坏，在3个靠泊点各设1座高于码头面3 m的操作平台，装卸设备、管线均布置在操作平台上；为了满足管线敷设、通道的要求，设一座104 m长、13 m宽的引桥将工作平台与陆域相连接；考虑到码头生产作业的需要，在距离码头前沿线70 m处设2处辅建平台，分别用于建设码头控制室、设备用房。其平面布置见图1。

图1 码头工程平面布置

3.2 工艺设计方案

1）装卸工艺设计

为了提高作业的安全性和装卸效率，装卸设备均选用装卸臂，即：在1#靠泊点设置4台DN300装卸臂用于装卸低温液化烃，在2#、3#靠泊点各设置1台DN250/DN100气液两相装卸臂用于装卸常温液化烃；根据装卸要求，1#靠泊点设3条DN450～DN600管道分别用于输送低温乙烷与乙烯、丙烷、丁烷等低温液化烃，2#、3#靠泊点各设2条DN300管道和2条DN100气相管、分别用于输送常温LPG、丙烯等常温液化烃及其气相，并设1条DN200放空气管通至各靠泊点、用于将管道、设备的泄放物收集至库区的地面火炬；为了防止低温管道因停运时间过长而随着外界热量的传入引起管道温度升高、发生危险，低温乙烷与乙烯、丙烷的管道采用了非作业期间使用小流量循环的工艺流程，并建设2条DN150循环保冷管道，低温丁烷管采用提高管道压力等级的方法，确保其非作业期间安全可靠。

2）工艺管道设计

因低温乙烷、乙烯管道的操作温度为-102 ℃，其管道材料应有较好的耐低温性能，SS30408奥氏体不锈钢为面心晶格结构，低温下晶格间允许有较大的滑移，能耐-196 ℃低温，故其管材选用SS30408不锈钢；为了节省工程投资，且满足低温丙烷-43 ℃操作温度的条件，其管材选用价格相对便宜、韧性与塑性较好、可焊接性能好的A333Gr.6低温钢；因普通碳钢的使用温度下限为-29 ℃，可满足低温丁烷、常温丙烯、常温LPG和常温丁烯的使用要求，其管材选用普通碳钢。

为了易于维护低温液化烃的低温状态，其管道外设置保冷层、防潮层、保护层，保冷材料选用导热率低的聚异氰脲酸酯管壳，并利用保冷管托打断管道与支架间的热桥；为了防止管道超压，管道上设远传式压力传感器及报警器，并在因阀门关断而密闭、可能超压的管段处设置安全阀，用于压力超限时泄放；为了安全、环保，管道、设备的泄放物均排至放空气管内，通过放空气管输送至库区的地面火炬、处理合格后排放。

3.3 低温液化烃收集池设置

针对低温液化烃泄漏后，由液相变为气相需吸收大量热、且其大量气化需要一段时间的情况，为了减小低温液化烃泄漏后的危害，在1#靠泊点处设置低温液体收集池、1#操作平台周围设围埝、围埝与收集池间设导流管（槽），并在收集池、导流槽处设可燃气体探测仪，在收集池内设液位计和高倍数泡沫系统。当有低温液化烃泄漏时，将引发可燃气体探测仪的的声、光报警，提醒现场和控制室的操作人员及时切断相关阀门，同时，高倍数泡沫系统自动启动、对收集池内液体进行覆盖，以防事故进一步扩大。

4 设计创新点

4.1 低温丙烷、丁烷卸船流程设计

通常低温丙烷、丁烷的承运船型为5万GT船舶、设4个货舱且各货舱均独立设置卸船泵、装载低温丙烷、丁烷的比例常为3:1或2:2的情况，装卸设备选用2台DN300装卸臂，工艺管道选用1条DN600低温丙烷管、1根DN450低温丁烷管，且分别与装卸臂相连，具体流程见图2。

图2 低温丙烷、丁烷卸船流程

因船舶管汇是固定在甲板上、运输船装载低温丙烷、丁烷的船舱位置不定，使低温丙烷、丁烷的卸船管汇位置时常互换，受装卸臂固定安装在码头上、其与船舶管汇时需要位置一一对应、且受重载船舶安全靠泊只能单一朝向停靠的限制，因此，低温丙烷、丁烷卸船工艺流程应具备灵活切换的功能。为了解决船舶管汇位置与装卸臂位置相交叉时两装卸臂不能同时连接，而造成两货种不能同时卸船的问题，通过采取在低温丙烷、丁烷管道间增加了2条相互连接的管道及相应切换阀门的办法，以实现了任意1台装卸臂与任意1条管道相连通作业而不影响另1台装卸臂与另1条管道的连接作业，此流程具有简单、灵活、多变、易操作的特点，具体如下：

1）工况一：船舶管汇位置与装卸臂位置对应时，低温丙烷、丁烷同时卸船。

低温丙烷卸船：船舱→船泵→装卸臂LA1002→阀门V4→阀门V5（阀门V8关闭）→阀门V6→阀门EV2→库区储罐。

低温丁烷卸船：船舱→船泵→装卸臂LA1001→阀门V1→阀门V2（阀门V7关闭）→阀门V3→阀门EV1→库区储罐。

2）工况二：船舶管汇位置与装卸臂位置交叉时，低温丙烷、丁烷同时卸船。

低温丙烷卸船：船舱→船泵→装卸臂LA1001→阀门V1→阀门V7（阀门V2关闭）→阀门V6→阀门EV2→库区储罐。

低温丁烷卸船：船舱→船泵→装卸臂LA1002→阀门V4→阀门V8（阀门V5关闭）→阀门V3→阀门EV1→库区储罐。

3）工况三：低温丁烷卸船完成，低温丙烷卸船流程如图3。

图3 低温丁烷卸船完成后低温丙烷卸船流程

4.2 码头控制室抗爆设计方案

针对压力式液化烃泄漏后，瞬间气化、其点火能小、爆炸危害大的特点[3]，为了保护现场工作人员、提高项目安全生产水平，码头控制室进行了抗爆设计[4]。

因抗爆设计的需要，码头控制室独立建设，建于辅建平台2上，采用现浇钢筋混凝土框剪结构，分2层，建筑面积652.9 m2，主要功能包括：生产控制室及消防控制室、机柜间、更衣室、预留设备间、管理室、空调机房及排烟机房、安全教育室、值班室、应急救援间等。一层设有2个直接对外出口，二层设有1部敞开疏散楼梯和1部封闭楼梯间，安全出口设置双层抗暴门及隔离前室；为了便于消防时观察火情，在生产控制室及消防控制室的朝向码头侧外墙上设3个固定抗爆防护窗；为了保护建筑物内的人员及设备，设置了新风系统、排风系统和空调系统，并在送排风系统的进、排风口设抗爆阀，当室外有爆炸产生的气流冲击建筑物时，抗爆阀会迅速关闭。具体平面布置情况见图4。

图4 码头控制室平面布置

5 结 语

连云港赣榆6号液化烃码头工程具有装卸液化烃的种类多、物性差异大、危险性高、工艺系统复杂等特点。在此工程中，针对小船较多的特点，采用了工作平台与系缆墩相结合的布置方案，实现了2艘小船同时安全靠泊、增加了泊位通过能力；采用增加连通管的办法，使低温丙烷、丁烷的工艺流程灵活多变，提高了工艺系统的适应性；通过科学的设计工艺流程、合理选取管道与设备的材质、优化设计参数，使工艺系统安全、高效、经济、环保；并配置了低温液体收集池、设计了抗爆控制室，提升了码头的安全水平。通过对连云港赣榆6号液化烃码头工程中设计要点的总结，希望能为同类工程设计提供参考和借鉴。