LNG船舶接卸过程中作业压力控制研究

王亮 张坤

摘 要：对于LNG接收站来说，卸货作业的顺畅则受到多重因素的制约，其中船岸双方压力的合理控制尤为重要。压力控制不当一方面将直接影响卸货过程，导致生产波动、火炬被动排放、作业时间延长、滞港等，更严重的可能会对船岸双方的设备设施造成损坏。本文以卸货过程中压力如何合理控制为研究内容，重点阐述了卸货过程中船岸双发的压力变化、船方压力控制的方法、岸方压力控制措施，并对压力如何合理控制给出一些建议。

关键词：LNG;卸货;压力控制

1 卸货过程中船岸压力分析

对于船方来说，购销合同会对船方到港时舱内货物的温度变化及压力控制有提及，以青岛LNG接收站AP项目为例，采购方联合石化对资源方康菲及承运方中能船舶管理公司的要求是温度变化不超过0.5℃，抵港压力不超过130mbar，这样既能保证货物损失量较小，又能实现到港后不因压力过高或过低影响卸货进度。而对于接收站方，一般在船舶抵港前，首先会根据货物密度，提前切换码头保冷循环及进罐方式，以避免不同密码货物混装导致罐内LNG分层引发翻滚，进而导致罐压无法控制。同时，还会提前根据BOG总管压力有计划地调整BOG压缩机负荷，以确保卸船作业开始前及过程中压力平稳可控。

2 气相臂在卸货过程中的作用

典型的LNG接收站码头主要包括卸料臂、登船梯、附属管线、系缆钩等设备设施，其中，卸料臂是船岸连接进行卸货作业的通道。

在整个卸货作业过程中，气相臂起到非常重要的作用，要在船舶靠妥后最早连接，以确保在计量及卸货开始前、烧气系统停止后、不具备卸货条件时使舱内压力合理释放。同时又需要在液相臂拆除后最后收回。因为不同船舶由于船况不同、使用时间不一、设备设施匹配好坏、所采用技术甚至船方人员操作水平的差异，都会影响卸货完成后烧气系统（主要是GCU）恢复正常的时间，一般在1个小时以内，部分船况不良的甚至需要1.5-2个小时以上。这段时间内由于舱内货物少、蒸发率升高等原因，舱内压力升高速度加快，保持气相臂连接状态，避免在烧气系统无法顺利启动时舱压无法安全泄放。

3 船舶货舱压力控制方式比较

对于LNGJUROJIN这样的球型船来说，大多使用的是传统的双燃料蒸汽轮机动力即锅炉加蒸汽轮机推进，船舶安装可以使用燃料油及天然气的锅炉，货舱内蒸发的BOG由压缩机从舱内抽出供给锅炉作为燃料，锅炉产生蒸汽作为动力源推动蒸汽透平机再带动船舶推进器，这种动力方式技术成熟、稳定可靠，但是整体热效率低、燃料消耗量大。这种动力装置还有一个好处就是在卸货完成后可以直接启动锅炉烧气，而不像GCU系统需要较长的启动过程，能够对货舱内BOG压力尽快控制及调节，保證作业安全。

对于PAPUA及其姊妹船KUMUL等这类薄膜型船，采用的是单燃料柴油机配再液化系统的动力装置，该船型是使用低速柴油机作为助推力系统，并配备了再液化系统以及GCU系统。舱内蒸发产生的BOG如果无法通过气相臂泄放至岸侧储罐，在压力超过控制值是船方会通过再液化系统将BOG重新液化成液体在回流到货舱，需要注意的是，如果再液化系统负荷已达最大货舱压力还是无法控制，此时需要启动GCU对无法液化处理的多余BOG烧掉处理，因此在实际操作中对有再液化系统的船舶尽量避免启动GCU以减少货物浪费。如果含有再液化系统的船舶配有双燃料柴油机，则再液化系统无法完全液化处理的BOG可以用作柴油机燃料，进一步减少浪费。总的来说，该类船舶有多种方式处理BOG，以达到合理控制舱压的目的。

而对诸如中能青岛这一类中能系船舶来说，与上述两种BOG处理方式又有所不同。中能系船舶以双燃料发电机电力推进的方式（DFDE）作为主推进动力方式，同时加装GCU作为辅助的货物BOG处理设备，该船型以燃料油和天然气两种燃料驱动主发电机产生电力，安装电力推进系统作为船舶主推进动力装置，货舱内政法的BOG由压缩机从舱内抽出并压缩提高压力供双燃料机作为燃料，这样消耗掉舱内BOG也就控制了舱内压力，同样的，如果BOG产生量超过需求且舱压无法有效控制，此时就需要通过GCU系统烧掉以控制压力。这是目前的主流船舶推进及压力控制技术，具有综合效率高、动力冗余性高的优。

上面讲到的几种主流的推进方式的LNG船舶产生的BOG处理方式不同，其可靠性及经济型也各有不同，另外还有一种目前采用更为先进技术的船舶就是集储存、运输、可装卸、再汽化的FSRU，该类船舶可以除配备烧气系统外还配备汽化外输装置，产生的过多BOG同样可以经过加压处理直接外输来控制船舱压力，其本质相当于一座小型LNG接收站。

4 岸方在卸货作业中的压力控制方式

首先船舶到港前需要根据货物密度对码头管线的保冷循环进行切换，尽量切换成密度相同或相近的LNG进行保冷，这样可避免混掺导致的BOG压力升高过快;其次，卸货前及卸货中应重点关注压缩机运行情况，保证压缩机正常运行的前提下，根据BOG压力变化情况及时调整负荷来控制压力;接下来，还需要根据货物密度确定储罐进液方式，具体采用上下进液哪种方式要依据货物与罐内原有LNG密度比较来确定;另外，发现压力无法合理控制，还可以与调度、管线下游门站进行协商，尽可能提高外输量，而对于有BOG外输业务的接收站来说，产生的BOG大部分可以直接经压缩机加压后送入管线外输;涉及到不同密度的货物混掺时BOG会大量产生，严重时会造成火炬放空甚至储罐安全阀起跳，因此混掺作业应尽可能降低卸货速率，待BOG压力稳定后再缓慢提高速率。需要指出的是，船方接收岸气最大量一般在10t/h左右，如果还是无法完全控制压力上涨，岸方可能需要排放火炬当然也可以协调船方提高再液化系统负荷或者启动GCU烧掉过量BOG，但这些方式均会导致能源浪费，且可能涉及买卖双反的合同争议或者费用结算。

5 船舶接卸过程中作业压力的控制优化

首先，优化船岸作业压力控制，岸方需提前2-3天对卸货作业进行了解，包括货物组分、密度等，有针对性的合理分配卸货储罐，并提前沟通确认装车、外输计划，也要发挥主观能动性，协调计划变更，以尽可能有多的方式来控制BOG压力;

其次，优化船岸作业压力控制，要依照卸货作业指导书合理确定并固化保冷循环切换、进液方式选取、压缩机负荷调节等工艺流程运行模式，还要在此基础上，针对具体作业过程中压力变化情况进行及时调整;

然后，优化船岸作业压力控制，需要针对复杂情况下的作业条件召开专项论证，对可能的作业影响进行充分考虑，并编制有效的作业方案，作业中严格执行，技术人员应对复杂作业进行全程监护，并给予合理指导;

最后，优化船岸作业压力控制，还要加大船岸的协调工沟通力度，加大内操人员国际业务语言沟通培训，以便根据岸方情况，及时告知船方做出相应的调整，优化的最终目的是能够实现船岸双方信息的实时交换。另一方面应该注意到码头经理在接船作业中的核心作用，发现问题及时汇报码头经理，并在码头经历的指令下进行处置操作。

当然，还应该着重指出，压力控制并不仅仅是降压力，有时候还需要涉及到如何在一定范围内提高BOG压力。LNG船舶、岸方储罐均属于密闭系统，船岸双方保持一定的压力差反而有利于卸货速率的爬升及保持，通常的做法是，岸方通过罐内泵、高压泵一定流量回流，一定时间内采取上进液方式，适当降低压缩机负荷等来提高压力，船方则可以通过提高再液化及GCU负荷等来适当提高船岸罐压差。

参考文献：

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