船岸面安全装置的应用性研究

鞠培建 吕 振

（青岛海湾液体化工港务有限公司，山东 青岛 266400）

0 前言

在液体化工品装船作业过程中，船舱内液面不断升高，进而将液面以上的挥发气体或者其他惰性气体等不断排出，直接排入大气，将对环境造成污染。目前陆岸已安装油气回收处理装置，船舱尾气与尾气处理装置之间通过增加船岸面安全装置模块进行控制，提高船与陆上后方之间的安全性。船岸界安全装置能监测装船过程中油气管线（船舱）的压力、温度、流量、含氧量，并与装卸区船岸面安全装置联动，对超出值做出反应[1]，包括直接切断油气输送，调整油气输送等，起到自动自检、自动报警、自动保护的功能。

1 船岸面安全装置的现状

1.1 船岸面安全装置是船上油气处理的必要条件

对于港口企业来讲，安全生产是持续发展的前提。为了保护船舶、码头和油气回收装置安全[2]，设于油气收集装置和油气输送装置之间的装置。其前端（进气端）连接输气臂或软管，末端（出气端）连接输气管网。极度危害和挥发性较快物料的装船作业，一般会设置气相循环管线，来控制气相与液相的压力平衡[3]，维持正常的装卸作业。对于其他物料装卸作业气相处理问题，目前国家相关法律法规虽未做强制要求，但随着环保安全规范的逐步推进，码头气相回收将进行规范化应用。船岸面安全装置是码头油气回收应用中，综合船上与陆域之间的安全要求，而进行设计的，既保护陆上装置又保护船方[4]。

1.2 系统单元组成及功能

码头油气回收船岸面安全装置（以下简称该装置）一般由切断阀、止回阀、调节阀、压力传感器、高速透气/真空阀或压力/真空释放阀、电动卸载阀、气液分离器、含氧量传感器、VOC 测定仪、温度传感器、阻爆轰型阻火器、流量计和控制系统等构成，实现自动控制功能、独立供电控制功能、实时在线监测报警和保护功能、码头油气回收作业控制功能、气液分离、系统惰化、船舶溢流保护功能、含氧量超限控制、超压/超真空控制功能、火灾、爆炸和爆炸保护功能。

1.3 装置应用情况

1.3.1 设计参考及依据

该装置主管道内油气最大流速为20 m/s，管道设计压力不应低于2.0 MPa，管道法兰制造标准应符合SH/T3406 标准，压力等级PN20（class150）。

1.3.2 装置内部布局要求

排放管垂直安装于该装置进气端压力传感器和电动控制切断阀之间的主管道上，顶端安装电动卸载阀和压力/真空释放阀或高速透气/真空阀，应符合如下要求。1）压力/真空释放阀排气口垂直排放，电动卸载阀排气管口采用90 °弯头形式且不得朝向邻近设备或人行通道。2）采用软管装物料作业的码头，高速透气/真空阀排气口应垂直排放，排放口高度距码头地面不少于3 m。3）采用输料臂作业的码头，排放管附近8 m 范围内平台建筑物有建筑物时，管口高出建筑物顶端3 m 以上，且不妨碍输料臂运动轨迹，管口应设置阻火器。4）压力阀开启时任何时排气速度不小于30 m/s。5）该装置的进气端与输料臂（或装卸软管）连接，出气端与码头油气输送管道连接，氧含量分析仪距离进气端不超过6 m[5]。

1.3.3 绝缘要求

该装置邻近进气端主管道上采用绝缘法兰，绝缘法兰的电阻值在水压试验前应不小于10 MΩ，水压试验后应不小于1 000Ω。

1.3.4 防水及防氧化

该装置整机及部件所选用的防腐材料应具有良好的环境和温度适应性及耐腐蚀性，满足JTS 149-1 中的要求；防腐涂层应符合JT/T 733 中的要求；箱体、开关、按钮、仪表等至少应达到IEC 600529 中IP55 级或相当标准。

1.3.5 自控系统

该装置应设置自动化控制系统，控制柜及内设设备器材应能够适应预定工作环境的要求，包括环境空气温度、相对湿度、振动、盐雾及灰尘等。控制系统在电源电压和频率偏离额定值的标准许可波动条件下正常工作，当电源的谐波成分不大于5%时，能正常工作。控制柜安装具备接受船舶溢液报警信号的专用防爆插销，船舶溢流信号电缆应通过插销连接，并以适当的通信方式进入该装置控制系统[6]。安全、监测和报警在控制系统设计中有单独的线路供电，当上述电源失电时，应能自动转接到备用电源（例如蓄电池组或UPS）供电，并发出报警，其容量应至少能维持30 min 供电的需要，采用不中断的方式转换到备用电源。通信模式为RS485，通信协议为MODBUS RTU。防爆控制箱及信号控制箱箱应选用钢制金属壳体，防爆等级EXd ⅡB T4，防护等级不低于IP55，不锈钢外壳应具备防水淋措施。

1.3.6 报警及复位

设定安全保护控制程序及自动产生保护性动作指令，被控设备、装置或系统应按预定设定的关闭要求紧急和有序关闭，同时具备备用的手动控制。当该控制系统或总控系统发生故障、失效或动力源中断时，能够发出报警信号或者转换到就地手动控制，设置紧急停车按钮，实现人工操作紧急停车；设定故障停机后复位控制程序，非经人工复位，该装置不自动投入运行。

1.3.7 防雷防静电

该装置防静电接地应符合JT 556 的要求，接地电阻应小于10 Ω，撬装设备钢结构、管道、电动阀门、电气设备、仪表设备、阻爆轰阻火器的阻火盘、气液分离过滤器的滤芯等应使用专用接地线可靠接地，接地电阻应小于4Ω。所有管道、设备对应法兰应安装静电跨接，法兰间跨接后的接触电阻不大于0.03 Ω。

1.3.8 作业控制

根据码头作业要求制定该装置正常生产开启前的准备工作程序：包括控制系统供电，启动仪表供电，仪表自检，确认仪表指示正确，惰气供应状况正常，手动切断阀处于规定关闭状态等；通过码头总控制室指令，开启惰气扫管，确保系统管道内氧含量合格；在码头该装置现场有操作人员前提下，启动自动开机控制程序；应依据设定的全系统关机工作制度，制定相应关机控制程序[7]。

将手动切断阀开启作为该装置与船舶油气连接重要的控制节点，为了保证船舶和码头安全，只有按照有关规定船岸安全检查后，经船舶和码头安全负责人书面签字确认，才能人工手动打开阀门进行油气回收作业。

该装置控制系统是码头油气回收设施总控制系统的子系统，具备向总控制系统提供各类监测参数，并接收总控制系统遥控指令功能；易于检查、辩认并可以锁定，能够保证该装置的正常作业、稳定工作。在多泊位合并使用一套油气回收系统时，每个泊位应设置一套该装置，均应安装止回阀；能实现对码头多泊位油气回收并联工况的监测和连锁控制，采用故障安全原则对总系统的超压/超真空控制进行缜密审核，防止多个泊位和码头油气混合串气，防止混合输送的油气因发生化学反应而产生爆炸[8]。

2 装置问题及优化

2.1 装置运行过程中的问题

船岸面安全装置属于尾气回收的中间控制环节，整套工艺流程中各单元独立控制，未能实现全流程联锁自动控制，油气回收装置、船岸面安全装置、船方控制系统均独立控制，未能接入统一的控制系统。如果各单元模块统一接入通信协议相同的一套系统，将大大提高整套装置的自动控制能力，将船舱、船岸面安全装置、油气回收装置（地面火炬）形成完整的装船处理系统工艺系统。

2.2 优化及建议

目前国内尚未出台相关的规范要求，项目实施处于试用阶段。设备制作安装标准有待完善，统一标准确保船方、船岸面安全装置、油气回收装置确保控制系统相互兼容，提高自动化控制水平，形成总体联锁控制。

船岸面安全装置作为撬装设备，应具有独立性，而设计压力过高通过呼吸阀就地排放，仍不能做到本质安全，而且排放高度过高给撬装设备的总体布局和支撑造成困难。

装置固定安装于码头前沿，如果连接软管无法完全补偿因船舶走锚或飘移产生位移量，不仅对装卸工艺管道造成损害，也会对船岸面安全装置的安全性造成影响[9]。

2.3 存在困难

船岸面安全装置与油气处理系统处于陆上，国家统一标准方案可行，而各个国家对船方安全要求标准不同，货船方标准需要国际上进行统一，因此目前船舶溢流保护功能的实现尚需探讨。

3 结语

综上所述，根据国家相关的战略经济要求，企业的环保问题在国内逐渐得到重视，因此环保实施安全有效运行显得尤为重要。船岸面安全装置作为船方与油气处理装置之间的“安全锁”[10]，可以在确保双方安全的前提下，确保油气得到妥善处理。国家相关部门出台了相关的标准规范，使船岸面安全装置逐步推广应用。