对LNG接收站卸料臂相关技术问题的探讨

刘亚军

摘 要：随着中国能源需求的不断增长和环保要求的日益提高，国内大型LNG接收站的建设和工作迎来了高峰期，LNG接收站的首站运输船接卸是一个系统工程，同时也是LNG接收站建设和工作的里程碑，得到了站内的高度重视，另外，由于LNG具有易燃易爆特性，使得LNG接收站卸料操作系统复杂。

关键词：LNG接收站;卸料臂;预冷

液化天然气（LNG）是以甲烷为主的液态混合物，是一种高效、清洁的能源，一般在常压、低温下储存和运输，储存温度约为-162℃。LNG船是大宗LNG运输的最主要工具。LNG船舶的内舱和工艺管道有常温和低温两种状态，运营中的LNG船舶无论空载还是满载都需要保持内舱及工艺管道系统长期保持超低温状态，只有还未投入运营或者正在进行坞修的LNG船的舱体是常温状态。因此新船投运和旧船维修都涉及舱体从常温到冷态之间的工艺处理。

1 卸料臂双球阀的应用

LNG作为一种清洁能源正在大规模投入市场应用，LNG储存温度为-162℃。在LNG行业中，卸料臂双球阀在维修投用前，需要对阀门提前进行预冷，以防止使用时骤冷导致阀门密封形变过大，导致泄漏、损坏，延误LNG船舶卸料作业，影响船期安排。卸料臂是LNG接收站接卸LNG船的重要设备之一。卸料臂的快速接头是与LNG船舶上的LNG集管相连接，通过此连接将船舱内的LNG输送到储罐内，所以快速接头的装拆质量是整个接船过程的重要环节。在每次卸料完成后，快速接头处会结一层厚厚的冰，在拆卸快速接头之前，要用水冲掉快速接头出的冰，每个卸料臂冲冰需要10min，每艏LNG船需要30min。在这段时间内，外臂冰融化易坠落伤人，并且会延长滞港时间，产生滞港费用。并在低温状态下对快速接头夹具松紧，会降低夹具螺纹的使用寿命。

2 卸料臂双球阀预冷问题

目前卸料臂双球阀预冷一般方式如下：LNG船靠泊完成并连接完卸料臂之后，启动船方舱内预冷泵，利于预冷泵打出的小流量LNG对卸料臂双球阀进行预冷。这种方式适用于维修后 预冷测试和日常接船作业，技术成熟可靠，但是对LNG船依赖性太大，而且对于维修后遇冷测试来讲，会延长LNG船的靠泊时间，降低卸船效率。

2.1 LNG卸料臂双球阀的预冷方法

因此，有人提出一种新的LNG卸料臂双球阀的预冷方法及系统，包括加装在卸料臂上的不锈钢盲板，不锈钢盲板用于封堵卸料臂的QCDC法兰口;还包括金属软管，且金属软管的一端连接至卸料臂双球阀的下游导淋阀门处，另一端连接至码头循环管线的压力表根部阀处，金属软管上还设有一个预冷流量控制阀，包括3寸放空管线，其连接卸料臂，用于控制卸料臂压力在1Barg-2Barg之间;包括一种LNG卸料臂双球阀的预冷方法：

步骤1，将卸料臂固定在码头平台上，并在卸料臂上加装不锈钢盲板，并进行卸料臂和不锈钢盲板的气密性测试，进行卸料臂和不锈钢盲板的气密性测试，具体包括：利用卸料臂氮气吹扫管线给卸料臂缓慢升压至6Barg，再用泡沫检测不锈钢盲板和卸料臂的气密性，并使卸料臂气压保持30min;还包括利用卸料臂氮气吹扫管线进行卸料臂内的氧气置换，当首次检验氧气的百分比小于1%，露点小于-40℃，24h后复检氧气的百分比小于1%，露点小于-40℃，且露点下降不超过3℃时，完成氧气置换。

步骤2，完成卸料臂和不锈钢盲板的气密性测试后，将一条金属软管的一端连接至卸料臂双球阀的下游导淋阀门处，并将金属软管的另一端连接至码头循环管线的压力表根部阀处;在安装金属软管之前还包括：利用卸料臂氮气吹扫管线吹扫金属软管，直到金属软管内的氧气百分比小于1%，露点小于-40℃。

步骤3，在所述金属软管上连接一个预冷流量控制阀;

步骤4，完全开启卸料臂双球阀和压力表根部阀，并调节预冷流量控制阀的开度，使码头循环管线中的LNG通过金属软管对卸料臂双球阀进行预冷;预冷过程中，需监控不锈钢盲板的泄漏和结霜状况，预冷过程中，需通过3寸放空管线控制卸料臂压力在1Barg至2Barg之间。

步骤5，当卸料臂结冰位置超过卸料臂双球阀，则停止预冷，停止预冷后，还包括：通过卸料臂氮气吹扫管线将金属软管内的LNG吹回码头循环管线，直至金属软管内的甲烷浓度小于2%。

该预冷系统结构简单，且不依赖于LNG船，对应的预冷方法尤其适用于卸料臂双球阀日常维修后的预冷测试，方法便利，且时机灵活。

2.2 LNG卸料臂接头防结冰膜

为了解决接头结冰，需进行融冰处理的技术问题有一种LNG卸料臂接头防结冰膜，包括LNG船、卸料臂、接头、卸料管线、LNG储罐和防结冰膜;LNG船连接卸料臂的一端，卸料臂另一端连接接头一端，接头另一端连接卸料管线一端，卸料管线另一端连接LNG储罐;接头的两端设置有用于固定连接的法兰，法兰分别设置于卸料臂与接头、接头与卸料管线之间;防结冰膜缠绕包裹接头，且包裹法兰，防结冰膜在接头和法兰上形成接缝;防结冰膜在卸料管线、卸料臂上均形成用于将防结冰膜与接头密封的密封口，接缝用密封条粘紧。

LNG接收站共四个卸料臂，可以缩短30min接船时间，如果LNG船没有在规定时间内完成卸货，接收站付船方滞港费约10万美元。每年按5艏LNG船计算，最多可以节省约50万美元;每个卸料臂的快速接头化冰需要2-3方的淡水，每次拆臂造成6-9方淡水的浪 费，按每年接五艏LNG船来计算，可以节省水费约170元;每个快速接头有10个夹具，在结冰状态下夹具旋松对螺纹损伤很大，根据其他 项目的经验，每年损坏4个夹具，每个夹具约1200美金，每年可节省4800美金。减轻拆臂人员劳动力，降低冰块坠落伤人事故的发生;在国内、外LNG接收站具有较强的推广价值，并且投资成本较低，具有较强实用性和安全性。

3 LNG接收站卸料操作仿真系统

安全高效的LNG接收站卸料操作仿真系统具有重大的意义。LNG接收站卸料操作仿真系统是展示实际LNG接收站卸料工艺运行现场，实现对LNG接收站内部员工实际操作训练的仿真培训系统，安全可靠，有效提高员工的操作水平，保证LNG接收站卸料工艺安全稳定运行。该LNG接收站卸料操作仿真系统包括LNG运输船、LNG储罐、四条卸料臂、卸料管线、排凝罐、循环保冷管线、调节阀。LNG运输船通过卸料臂连接到卸料管线，卸料管线与LNG储罐相连，管线另一端接排凝罐，整体布置循环保冷管线。该LNG接收站卸料工艺操作仿真系统可以根据船方卸货泵总流量确定卸船时卸料臂的使用数量，通常三条或四条臂，卸料臂的数量影响卸料速度，三条臂最大量可达12000m3/h，四条臂输送量可达14000m3/h，模拟真实LNG接收站卸料工艺运行现场，实用性强，有效提高员工的实际操作水平，保证LNG接收站卸料工艺安全稳定运行。

4 液化天然气船冷舱气体置换排放系统

液化天然气船冷舱气体置换排放系统包括LNG船、卸料臂、LNG码头、管线系统和LNG接收站;卸料臂包括第一卸料臂和第二卸料臂;管線系统包括卸料总管线、反输管线、气体流出管线;LNG接收站包括LNG储罐;LNG船的一端连接所述第一卸料臂、第二卸料臂的一端，第一卸料臂的另一端通过卸料总管线连接LNG储罐，卸料总管线上并联连接反输管线;第二卸料臂的另一端通过所述气体流出管线与所述LNG接收站连接;卸料总管线、反输管线、气体流出管线均设置于LNG码头上。

通过增设反输管线，在进行冷舱作业时，不需要进行工艺阀门和管道的改装，结构简单，易操作，在液化天然气装卸和运输技术领域具有广泛的应用;在进行冷舱操作过程中，气体流出管线分别连接BOG总管和火炬连接管，将从船舱内置换出来的废气与气体分离，可实现气体的回收，具有较好的经济效益及市场前景，利于市场化推广。

参考文献：

[1]赵云龙，李颖.LNG接收站卸料工艺操作常见问题及解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2017.

[2]葛天鹏.液化天然气接收站码头卸料臂操作故障处理方法[J].石油化工，2016.