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        LNG運輸船基本裝卸貨航次概述及LNG船貨物操作

        時間:2018/8/30 16:02:58 點擊:

          內容提示:本文是作者根據個人在LNG船工作十余年的經驗撰寫...
        前言:
        本文是作者根據個人在LNG船工作十余年的經驗撰寫,絕對原創,鑒于個人能力有限,錯漏之處在所難免,故此還請廣大讀者及LNG相關從業人員不吝賜教,多謝多謝!

        LNG運輸船基本裝卸貨航次概述及LNG船貨物操作

        以下為正文:

        液化天然氣船,簡稱“LNG船”,是在零下163攝氏度低溫下運輸液化天然氣的專用船舶,是一種“海上超級冷凍車”。那么,
        LNG船在碼頭是如何進行裝卸貨作業的,
        她在滿載航程和空載航程中需要進行哪些必要的操作,
        在這些操作中又有哪些需要注意的事項呢?
        本文將針對以上問題,就LNG船在一個基本裝卸貨航次中的各個階段加以闡述和分析,以給各相關人員特別是一線海員提供基本的信息與介紹,希望能夠對相關讀者的工作有一定的幫助。
        1 LNG船的基本裝卸貨航次
        LNG船的一個基本裝卸貨航次循環如下圖所示:
        LNG運輸船基本裝卸貨航次概述及LNG船貨物操作
        下面將從“到港前的各項準備工作”開始闡述該裝卸貨航次循環。
        2 到港裝貨前的各項準備工作
        (1) 液化天然氣裝貨碼頭對LNG運輸船到港時的狀態有非常嚴格的要求,一旦船舶狀態不符合碼頭的要求,將被拒絕裝貨,而這些要求中最重要的一點就是對LNG運輸船貨艙溫度的要求,通常情況下的要求是:
        對于薄膜型貨艙的LNG運輸船,貨艙平均溫度必須低于零下130攝氏度
        對于MOSS型貨艙的LNG船要求稍低一些,但也要求貨艙平均溫度必須低于零下110攝氏度。
        為達到裝貨港對于貨艙溫度的要求,通常LNG運輸船在卸貨時都會留下一定數量的底貨,一來用于在壓載航程中作為主推進動力裝置的燃料,二來用于抵達裝貨港之前對貨艙進行噴淋降溫操作,以便使貨艙在裝貨前達到港口碼頭對貨艙溫度的要求。
        對于抵達裝貨港之前的噴淋降溫操作,通常船上使用噴淋/掃艙泵,將留存的部分底貨經過氣穹頂部的噴淋管噴入貨艙,通過液貨的蒸發吸熱來降低貨艙的溫度。在此操作過程中,需要注意的是(如圖所示):
        LNG運輸船基本裝卸貨航次概述及LNG船貨物操作
        在初始噴淋時,由于貨艙溫度迅速降低,艙壓也會有一個迅速降低的過程,所以在開始噴淋前要注意貨艙壓力不要過低,以免因為艙壓低而造成相關燃氣設備停止進而影響船舶主推進動力裝置。
        在停止噴淋后,貨艙壓力會迅速升高,此時應注意增加對貨物蒸發氣消耗設備的參數設定,以避免艙壓過高泄放或安全閥起跳。
        在貨艙噴淋降溫過程中,還有一個需要注意的地方是對貨艙絕緣層壓力設定的調整,通常因為貨艙降溫會造成絕緣層空間變大,壓力降低,所以應在噴淋降溫前調高絕緣層壓力設定值,將更多的氮氣供應入貨艙絕緣層,并注意氮氣發生器工作狀態,如有必要,可以起動兩臺氮氣發生器同時工作以避免氮氣低壓造成相關設備安全保護裝置動作。
        (2) 除以上對貨艙溫度進行準備之外,通常在抵達裝貨港之前船上還應做如下準備
        在抵港前3天對ESD(應急停止)系統進行試驗,確保該系統工作正常
        在抵港前2天對裝貨相關閥件進行試驗,記錄開關時間,如有需要進行調整。對到港后需要使用的設備進行檢查和確認,如液壓站,移動式危險氣體檢測儀等。
        在抵港前1天要將裝貨管線準備好,如有需要,應對裝貨濾器及裝貨管接頭處進行檢查,清潔,干燥,更換密封墊,并用氮氣吹掃,試壓,確保裝貨管線處于備好狀態。
        同時應對到港裝貨時需使用的高載壓縮機進行短時運轉試驗,以確定設備處于隨時可用狀態。
        準備其它一些到港裝貨時需要使用的基本工具如扳手,檢漏罐,膠皮墊等
        (3) 其它方面的準備如電機員應對全船甲板照明進行檢查及水手長帶領水手準備纜繩等工作因非LNG運輸船所特有的工作,在此就不多加敘述了。
        3 裝貨操作
        (1) 靠碼頭
        LNG運輸船的裝卸貨操作都是從船中集氣平臺進行操作的,通常大型LNG運輸船都會在船中集氣平臺布置有4根液相管和1根氣相管,氣相管居中,前后各布置兩根液相管。在靠碼頭時,船岸需要同時有人在氣相管處進行對中操作,保證船上的氣相管和岸上的氣相臂處于相同的位置,以便于接下來的貨臂連接。同樣,無論裝貨還是卸貨,集氣平臺處值班的船員應保證至少每一個小時檢查船岸相對位置,以避免因船岸出現位移而造成ESD 2觸發使裝卸貨臂從雙球閥處脫開。
        (2) 連接ESD電纜,開水簾
        船舶靠好碼頭后,需要連接ESD船岸連接設備,目前最常用的是六通道的光纖船岸連接光纜,其次是37通道的船岸連接電纜,部分比較老的碼頭還會使用氣動ESD船岸連接設備。電纜連接之后可將保護集氣平臺的水簾閥打開。
        (3) 裝貨前會議
        在裝貨前,通常岸方的裝貨長會和船方的大副碰頭,開一個簡短的裝貨前會議,對裝貨前的各項準備工作互相簽署一個檢查單,并對裝貨過程中的一些問題如裝貨速率,裝貨管壓力等達成一致的意見。

        (4) 裝貨臂的連接與吹掃
        通常在裝貨前會議期間,集氣平臺處就會進行裝貨臂的連接與吹掃了,岸上會有操作人員將需要使用的貨臂與船上的貨管相連接,通常會首先連接氣相臂,然后連接液相臂,根據船上貨管或濾器的設計參數,通常碼頭連接3根液相臂即可達到所需的最大的裝貨速率。當貨臂連接好之后,會用氮氣進行壓力試漏,確認無漏泄之后將氮氣放掉,再進行氧含量檢測,因為之前的壓力檢測通常使用的是純氮氣,所以基本上氧含量檢測都能夠達到低于1%VOL的標準。
        (5) 裝貨前貨物計量
        在開完裝貨前會議之后,會有商檢人員上船,對船上現有的貨物進行裝貨前計量,簽發計量單作為憑據
        (6) 熱態ESD測試
        初始貨物計量之后,就可以進行熱態ESD(應急關閉)了,通常熱態ESD會進行兩次,分別從船上和岸上各操作一次,船上的貨管員需要在集氣平臺對ESD閥的關閉時間進行計時,標準為30秒內全部ESD 閥均應該關閉。
        (7) 裝貨臂及裝貨管冷卻
        熱態ESD做完之后,就可以開始對裝貨臂和船上的裝貨管線進行預冷了,預冷由碼頭提供低流量(5-15m3/h)液貨通過裝貨臂到船上液相主管線進行,預冷完成的標準是,液相主管線前后溫度均達到-130攝氏度以下,即完成預冷操作,可以進行冷態ESD測試了。
        (8) 冷態ESD測試
        冷態ESD測試在不同的碼頭有不同的要求,有些碼頭只要求從船方或岸方觸發一次即可,有些碼頭的要求則和熱態ESD 一樣,需要從船方和岸方各觸發一次。
        (9) 裝貨及船向岸反氣
        做完冷態ESD后,就可以準備正式裝貨了,船岸的ESD閥全部打開,船方的第二截止閥也全部打開,此時岸方即可開始起泵給船上裝貨了,通常在裝貨開始前,船方會起動高載壓縮機,從船上貨艙抽出貨物蒸發的氣打到岸罐,以避免裝貨后船上貨艙壓力突然升高造成泄放或安全閥起跳。在岸上開始起泵之后,船方可根據貨艙壓力情況對高載壓縮機的工況進行調節,將貨艙壓力維持在一個可控的范圍內,當貨艙壓力可控后,船方即可要求岸方繼續起泵及加速,直到全速裝貨了。
        (10) 完貨操作,裝貨臂的排凝及吹掃
        當完成裝貨,岸方的全部貨泵停止之后,首先需要對裝貨臂進行排凝操作,即將裝貨臂和管線內的液體貨物排空,通常會先讓液貨在重力的作用下回流到岸方及船方,然后由岸方給裝貨臂及管線內充注氮氣(通常為4-5公斤),然后分別泄放到岸方和船方,經過幾次反復的操作之后,通過集氣平臺的泄放管進行檢測,即可確認裝貨臂及管線內的液貨是否已經排空。
        在液貨排空之后,岸方會繼續使用氮氣吹掃裝貨臂及管線內的殘余貨氣,直到符合拆管的標準(甲烷含量低于40%LEL),即可進行拆管操作了。
        (11) 完貨后貨物計量
        當裝貨臂內的液貨全部排除干凈之后,商檢即可對在船貨物進行裝完貨后的計量了,完貨計量的數據減去裝貨前計量的數據即為本次裝貨的實際裝貨量。

        4 滿載航程中貨物蒸發氣控制
        滿載航程中,因為需要滿足貨主對貨物溫度的要求:抵達卸貨港時貨物溫升低于0.5攝氏度。所以需要對貨艙溫度進行控制,通常的方法是通過控制貨艙壓力進而控制貨艙溫度,而貨艙壓力的控制是通過控制貨物自然蒸發氣的消耗來控制的,根據不同LNG運輸船的不同設備設置,有如下幾種控制方法。
        (1) 對于使用蒸汽輪機作為主動力推進裝置的LNG 運輸船,通常使用雙燃料鍋爐,將貨物蒸發氣作為燃料消耗掉,如果對船速要求較高,有時貨物的自然蒸發氣不足以供應鍋爐燃燒,還需要起動液貨強制蒸發器產生貨氣供鍋爐燃燒,此時對艙壓和艙溫的控制自然是沒有問題了。而如果要求的船速較慢,鍋爐不足以消耗自然產生的貨物蒸發氣的話,就需要對鍋爐產生的蒸汽進行強制液化操作,以便鍋爐可以將多余的貨物蒸發氣消耗掉進而保持貨艙壓力與溫度了。
        (2) 對于使用雙燃料柴油機+GCU的LNG運輸船,如果雙燃料柴油機不足以消耗全部自然蒸發氣的話,就需要起動GCU將多余的蒸發氣消耗掉了。
        (3) 對于船上設置有再液化裝置的LNG運輸船,則會將自然蒸發出來的貨物蒸發氣進行再液化之后再送回貨艙,這樣貨艙的壓力和溫度都會一直保持在貨主要求的范圍內。
        5 到港卸貨前的各項準備工作
        (1) 滿載航程中,因為貨艙內充滿液貨,所以貨艙溫度不會有大幅度的上升,只要在航程中注意控制住貨艙的壓力,通常很容易達到貨主的要求,即在抵達卸貨港的時候,貨物溫度的溫升少于0.5攝氏度。
        (2) 另外一個需要在抵達卸貨港之前進行的操作是對船上液貨主管線的提前預冷,通常這個操作可在抵港前一天或抵港上引水之后(如從引水站到碼頭有較長航程的話)進行,只要在靠上碼頭之前將液貨主管線前后均冷卻到零下130攝氏度以下就可以了。
        (3) 其它準備如ESD試驗,閥件開關時間檢測,卸貨管濾器清潔,干燥,更換墊床等準備基本與裝貨相同,在這里就不多加敘述了,需要提一下的是因為卸貨時是從岸上給船上反氣,所以不需要對高載壓縮機進行運轉試驗。
        6 到港卸貨及底貨的存留
        (1) 卸貨操作的前6項和裝貨操作基本一致,在此略過不談。
        (2) 同樣,在熱態ESD測試完之后,可以開始對卸貨臂進行預冷了,這次是使用船上的噴淋/掃艙泵提供液貨向岸上輸送進而對卸貨臂及岸上的液貨管進行預冷操作了,船上集氣平臺處的第二截止閥處于關閉狀態,液貨通過預冷閥,經船上的ESD閥和岸上的ESD閥之后流經岸上的液貨管進入岸罐,整個過程大概需要持續一到一個半小時,同樣,預冷完成的標準也是卸貨臂及管線溫度均低于零下130攝氏度即可,當然,通常都會低于零下150攝氏度。
        (3) 同樣,預冷結束后做冷態ESD測試,然后就可以開始卸貨了。
        (4) 對于卸貨,有四步法和八步法之分,它們分別為
        四步法的意思是:在起動貨泵進行卸貨時,首先選擇一個艙(通常是2艙),在裝貨閥全開,貨艙分支閥全關的情況下,將兩臺卸貨泵都起動運轉起來,穩定在打循環狀態后,再慢慢打開貨艙分支閥,關閉貨艙裝貨閥,將液貨排往岸罐。接著重復以上操作,通常按照2-3-4-1的貨艙順序,依次起泵卸貨,最后將8臺貨泵全部起動運轉之后,再逐漸加速到全速卸貨。
        而八步卸貨法,與上面四步卸貨法的區別為開始每個艙只起動1臺卸貨泵,同樣按照2-3-4-1的順序將每艙各起動一個泵之后,再重復一遍,將各艙的第二臺貨泵起動運轉,直到最后8臺卸貨泵全部起動運轉之后,再逐漸加速到全速卸貨。
        對于這兩種卸貨方法,其實可以說是各有利弊,那么喜歡使用哪種卸貨方法,通常就看大副的想法了
        (5) 卸完貨之后的排凝,吹掃,計量等工作與裝貨時基本相同,這里不多就贅言了。
        (6) 關于卸貨,還有一個很關鍵的事情需要在此提及,就是對底貨留存數量的決定。LNG運輸船,因為在壓載航程中可能需要以貨物蒸發氣作為燃料,或即使是常規柴油機+再液化裝置設置的LNG運輸船,也有一個抵達裝貨港之前對貨艙進行冷卻以滿足裝貨狀態的要求。那么就要求在卸貨時,最后要留存一定量的底貨在船上以便到時候使用,而這個底貨的數量是根據接下來的壓載航次時間長短及船舶設備所決定的,通常情況下留存的底貨數量應由以下幾個部分組成:航行中每日的燃氣消耗量(如是雙燃料鍋爐或雙燃料柴油機)+抵港前噴淋冷艙所需液貨量+抵港前保溫所需底貨量。而具體到底需要留存多少底貨,就需要大副按照以上幾個部分的需求量來計算出來了。
        7 空載航程中貨物蒸發氣控制
        對于空載航程,需要根據不同的航次情況加以區別對待:
        如單程空載航次較長,一般以20天為標準,如果超過20天,則通常會將底貨留存在一個貨艙內,允許其它貨艙艙溫逐漸升高甚至最后到達常溫狀態,在抵達裝貨港5,6天前開始每天對各艙進行噴淋降溫,直到抵達裝貨港前將全部貨艙溫度都降到零下130攝氏度以下。
        如單程空載航次少于20天,則一般會將大部分底貨留存在某一個貨艙,而同時其它貨艙也會留存一小部分底貨,這樣雖然貨艙溫度會隨著時間逐漸升高,貨艙頂部溫度最高可以升高到零下3,40度都是很正常的,但是因為貨艙底部有少量液貨,所以貨艙底部的溫度通常會保持在零下130-150攝氏度左右,而在航程過程中,也應注意這幾個貨艙底部液貨的存量,應不時加以補充,保持這幾個貨艙底部始終留存有少量液貨,這樣在抵達裝貨港之前對貨艙噴淋降溫的時候相比完全變暖的貨艙要容易的多。
        接下來就又返回到 “2 到港裝貨前準備”了,至此,LNG運輸船一個完整的基本航次循環就銜接起來了。
        結束語,LNG運輸船的完整裝卸貨航次細節,對于沒有在LNG船上工作過的人來說,可能基本都不會太了解,所以我寫這篇文章也是希望能在我國LNG事業迅速發展的當下給大家一個初步的概念,希望能給那些對LNG船感興趣的讀者有一點小小的幫助,也就達到我寫作的目的了。
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        作者:王磊輪機長 來源:信德海事

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