LNG动力船的槽车对船加注技术方案设计.pdf

第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.动力船的槽车对船加注技术方案设计王怡王彦庄士超李欣周熲(上海外高桥造船有限公司上海)摘 要:针对配置 型 燃料舱的大型双燃料散货船从干燥/惰化、冷舱、置换、加注以及残液吹扫等步骤详细介绍 槽车对船的加注技术方案结合 槽车加注作业的特点考虑受注船加注场地的实际情况通过风险矩阵对槽车对船加注作业进行风险评估识别 加注作业的危险源提出有效的危险预防措施和应急处理措施关键词:双燃料动力船车对船 加注作业中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:王怡()女学士高级工程师研究方向:船舶轮机设计 为确保 供气系统以及用气设备在船厂码头系泊阶段和试航阶段使用 作为燃料时的顺利调试需要对船上的 燃料舱加注 动力船的加注方式可细分为 种:船对船()槽车对船()岸对船()趸船对船()整体换罐()目前国内外大型 加注站均为 专用码头不允许靠泊各类非 运输船无法选择岸对船加注方式 同时国内尚无已营运的加注船能为 动力船提供 加注服务因此也无法选择船对船加注方式经过综合对比由于槽车加注具有灵活、便捷且投资成本较少等特点针对船厂刚建造完成的 动力船现阶段最适合、应用最广泛的加注方式为槽车对船加注 以大型双燃料散货船为研究对象详述使用槽车向船上进行干燥/惰化、冷舱、置换、加注以及残液吹扫等加注步骤归纳分析加注作业中的风险点并制定相应的预防和解决措施 加注作业流程 加注作业主要包括 燃料舱和/管路的干燥惰化、冷舱、低温天然气置换、加注以及加注后加注管内残液的吹扫见图 图 加注作业流程 对 燃料舱和/管路的干燥惰化使用干燥氮气作为介质 干燥的目的是去除 燃料舱和相关管路内的水汽避免设备和阀门在操作过程中结冰导致系统无法正常运行而惰化处理则是置换出燃料舱内的空气以免 和空气接触发生爆炸 干燥惰化完成后先使用 的低温氮气进行冷管待冷管结束后使用液氮进行冷舱冷舱的作用是避免对 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷 燃料舱内的 供给泵造成热冲击并减小置换和加注前自然蒸发气()的挥发量尽可能地降低舱压 冷舱完成后使用 的低温天然气置换燃料舱内的氮气减少舱内的氮气含量避免燃气内氮气浓度太高导致双燃料发电机无法在气模式下顺利运行 其后即可进行 加注加注前需注意舱壁平均温度(除顶部温度)应达到 以下若温度偏高则需先使用 进行冷舱待舱壁平均温度(除顶部温度)达到 以下时开始加注加注过程中需注意舱压的控制 车对船技术方案.加注设备总体布置所述大型双燃料散货船配置 个 的 型 燃料舱位于主甲板上开敞区域沿船长方向对称布置在船舶上层建筑的左右两侧 加注站左右对称布置在主甲板两舷开敞区域和 货舱中间 该船在船厂码头通过槽车对船进行加注岸上加注设备由加注槽车、卸车增压撬、汽化器、汇流排、复热器和火炬塔组成加注液体/气体经过汇流排并通过加注软管与船上加注站的气/液相加注总管相连后至 燃料舱岸上的火炬塔则作为压力释放系统经过岸上加注设备与船上加注站加注管相连用于处理置换和加注过程中产生的天然气 岸上加注系统可在汇流排中灵活切换气/液供应无需切换船上加注站的气/液相管连接火炬塔距受注船上燃料舱的直线距离图 船岸加注工艺流程不小于 距加注设备不小于 根据加注场地布局加注设备的总体布置见图 加注设备及管路组装完成后需进行密性检查图 加注设备总体布置加注过程中受注船与其他船最小间距不小于 同时在岸上加注设备区域设置 作业区除加注人员以外禁止任何人员进入外加注作业所使用的工具应为防爆工具在岸上加注设备和火炬塔区域设置 限制区除工作必须外禁止无关人员在船岸或船船之间的限制区域内走动同时在距加注站 的码头范围内设置警戒区警戒区域内禁止电气、热工、明火作业不得使用非防爆型电气设备见图.大型双燃料散货船车对船 加注流程加注工作开始前首先需确保岸上加注软管与加注站液相、气相管连接正确然后进行密性试验确保连接管路无泄漏 同时需在加注站旁布置切断岸上加注作业的应急停止按钮并确认处于正常工作状态 准备工作就绪后打开加注站的水幕系统正式开始加注作业 干燥惰化前燃料舱的舱压应尽量低约为.左右可 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷图 加注区域划分打开气相管上的透气阀释放舱内气体通过船上透气桅排出的手段降低舱压此外 加注作业还需确认各阶段的检查表检查表一般分为“加注准备检查表”、“正式加注前检查表”、“加注过程中检查表”和“加注后检查表”包括对加注天气和加注条件、消防及安全系统、管路吹扫惰化等内容的检查.燃料舱及相关/气相管干燥惰化为了提高活塞效应码头上液氮槽车内的液氮经气化撬气化加热至 以上的氮气氮气温度尽量高于舱内空气温度由于氮气比空气轻氮气通过加注软管经船上加注站气相管接口由 燃料舱顶部气相管接口进入舱内空气则通过燃料舱底部液相加注管经加注站液相管接口排放至岸上火炬塔见图 使用岸上氮气吹扫时所采用的初始流量为图 燃料舱干燥惰化 /然后逐步增加到 /在 燃料舱的干燥惰化前首先需对 液相/气相加注管进行干燥惰化 干燥惰化一段时间后在燃料舱上/中/下三个取样口使用便携式露点仪测量露点使用便携式氧气测量仪测量氧含量参照天然气燃料动力船舶罐车加注作业技术要求当露点值小于 、氧含量小于 时测量达标以此间隔 测量次均达标后 燃料舱的干燥惰化完成 燃料舱的干燥惰化完成后舱压维持在.左右利用舱内氮气对舱下游的/气相管相关管路进行干燥惰化此时需注意燃料舱内的压力相对越高管路的干燥惰化效果越好在此过程中也可利用船上的氮气发生器对舱内氮气无法到达的相关/气相管进行干燥惰化在相关设备或管路的泄放阀或仪表根阀处进行测量管路露点和氧含量的测量及达标方式与 燃料舱相同.燃料舱冷舱及加注管路冷管所述双燃料散货船使用液氮冷舱在冷舱之前首先使用低温氮气对对加注液相/气相管进行冷管 码头上液氮槽车内的液氮经气化撬气化成低温氮气()通过加注软管经船上加注站液相管接口由 燃料舱底部加注口和顶部喷淋口进入舱内为维持舱压通过燃料舱顶部气相管经加注站气相管接口排放至岸上火炬塔 初始阶段低温氮气温度为 流量为 /随后逐步降低氮气温度并增加流量 当加注液相管靠近 燃料舱处的温度传感器温度达到 时冷管结束此时也可检查管路及阀门的结霜情况当管路结霜达到一定程度也可作为冷管完成的依据 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷冷管完毕后开始进行冷舱关闭底部加注阀仅通过顶部喷淋口进行冷舱在此过程中持续降低低温氮气的温度、逐步增加液氮含量并适当增加供给压力进入舱内的低温氮气通过顶部的喷嘴汽化成均匀喷雾进行冷舱 此时需通过 燃料舱上的贴片温度传感器全程监测燃料舱舱壁平均温度(除顶部贴片温度以外)燃料舱的温降率一般不得超过 /见图 当 燃料舱舱壁平均温度(除顶部贴片温度以外)达到 冷舱作业完成图 燃料舱冷舱流程 在冷管和冷舱过程中应持续关注相关管路和阀门的结霜情况检查有无泄漏同时需安排定期巡检检查 加注液相/气相管支架位移、管路绝缘以及 燃料舱冷缩量 冷舱结束后可选择在 加注站和燃料舱的相关应急切断()阀门进行 阀门冷态关闭时间测试.燃料舱置换 燃料舱使用低温天然气进行置换此时码头上的液氮槽车需切换成 槽车 槽车内的 经气化撬气化成低温天然气()通过加注软管经船上加注站气相管接口由 燃料舱顶部气相管接口进入舱内舱内氮气经燃料舱底部液相加注管通过加注站液相管接口排放至岸上火炬塔燃烧见图 低温天然气的初始流量为 /随后逐步增大至与火炬塔最大处理能力持平使用便携式甲烷测量仪定期测量 燃料舱内上/中/下 个取样口的甲烷含量参照天然气燃料动力船舶罐车加注作业技术要求当舱内甲烷含量达到 时测量达标以此间隔 测量 次均达标后 燃料舱的置换完成.燃料舱加注由于气体置换会引起 燃料舱内温度的回升置换结束后若当燃料舱舱壁平均温度高于 在加注前需使用 喷淋对燃料舱进行补充冷舱避免在加注初期产生大量 在 补充冷舱时 槽车内的 通过加注软管经船上加注站液相管接口由 燃料舱顶部喷淋口进入舱内 当舱壁平均温度达标后补充冷舱作业完成此时需关闭顶部喷淋阀由底部加注管注入舱内舱内的 经燃料舱顶部气相管通过加注站气相管接口排放至岸上火炬塔燃烧见图 此时需注意控制加注速率使得产生的 量不得超过火炬塔的最大处理能力 加注过程中当 燃料舱内液位高度达到舱内 供给泵最低启动液位后可进行 供给泵的最低液位启停试验当 燃料舱舱压达到 压缩机启动压力时可进行 压缩机的启停试验 加注完成后岸上槽车保留 作为加注管残液吹扫使用.加注后管路的吹扫及惰化 加注完成后根据使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则()要求 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷图 燃料舱置换流程图 燃料舱加注流程需对船岸加注软管以及船上的加注管路进行吹扫和惰化防止管路内的残液回温气化后导致管路压力升高 可将 槽车内剩余的 经气化撬气化成低温天然气()通过加注软管经船上加注站液相管接口由 燃料舱加注管接口将管路内的残液吹进舱内然后使用船上氮气发生器所产生的的氮气对加注液相/气相管进行吹扫吹扫后的气体通过加注站气相管接口排放至岸上火炬塔燃烧 使用便携式甲烷测量仪测量加注管路的甲烷含量当甲烷值达标后吹扫结束在吹扫和惰化工作完成后需将相关阀门恢复到加注作业前的初始状态然后断开加注软管将加注站的液相/气相管路端部盲板法兰安装到位加注软管也恢复到非工作状态 加注后需密切监测舱压变化保持舱压不超过.为宜 危险识别和控制措施 是易燃易爆的危险化学品为保障 加注作业安全并优化加注操作流程根据、燃气、液氮、氮气等特性结合所述槽车加注和加注场地的实际情况采用“风险矩阵从直接原因、产生后果、发生频次、风险等级等方面对加注期间的危险源进行辨识对加注设备布置以及加注工艺流程进行风险评估 在风险矩阵中 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷为不可接受的高风险必须采取合理有效的措施来处理然后风险才可能降为中风险或低风险为中风险需要尽可能采取相关措施降低风险为低风险一般认为是可接受的风险见图 通过风险评估共得出三大类 项风险对于识别出的危险分析事故场景的风险等级采取相应危险预防措施和应急管理措施有效降险仅图 风险矩阵有 项中风险其余皆为低风险见表 表 车对船加注的危险识别和控制措施危险源危险预防措施(事前预防)应急处理措施(事后防护)燃料舱、加注管路、相关设备及阀附件管系的泄漏 根据规范要求布置和连接管路作业前必须进行管路接头和阀门的检验与试验 为避免泄漏的 直接滴落在甲板上导致钢板脆化在液相管法兰接头下方设置集液盘 与处理液化天然气有关人员应经过对液化天然气引发的火灾使用干粉灭火器的培训确保船岸通讯正常应急切断装置处于工作状态在相关加注区域张贴警示标语 切断岸上加注并启动应急切断系统 泄漏时不可用水直接喷淋液体泄露出应使用干粉灭火器对危险区域进行控制启动应急情况处置程序明火、静电火花、电气火花、金属撞击火花等引起的火灾和爆炸 组织所有加注人员进行加注操作安全方案培训明确规定作业人员在警戒区域内禁止抽烟、使用手机和违禁电器等禁止在警戒区域内进行动火作业检查相关设备及管路接地情况 加注期间气体探测系统、相关通风系统需处于工作状态消防系统处于备用状态 切断岸上加注并启动应急切断系统对危险区域进行控制启动相关消防系统启动应急情况处置程序加注操作不当 确保加注具有完善的加注操作程序加注前开展桌面演练和现场演练 所有作业人员必须经过培训发生意外时能采取恰当有效的紧急措施加注期间要安排人员值守 所有作业人员应穿戴防静电工作服及防静电鞋操作人员需佩戴穿戴防冻手套和防护眼镜并随身携带气体探测仪操作指令下达需正确、清晰 切断岸上加注并启动应急切断系统对危险区域进行控制启动相关消防系统启动应急情况处置程序 结论)加注期间的安全管控工作至关重要需要特别重视 为保障加注安全需从加注准备工作开始直到加注完成后的各阶段开展风险评估明确事前预防措施和事后处理措施 加注期间需进行加注危险区域划分安排专人值班、巡检操作人员需做好防静电等个人防护)在 动力船设计阶段就需考虑后续加注方式合理设计和布置 加注站、燃料舱以及加注管路同时制订完善的加注作业流程对整个加注作业具有重要的指导意义可以有效地将车对船加注作业危害发生的概率和后果限制到最小)针对 燃料舱及相关/气相管的干燥惰化为取得更好的干燥惰化效果建议 燃料舱在交付前使用氮气进行封舱舱压保持在.根据实船加注验证基于该封舱方式可更有效地完成 燃料舱的干燥惰化大幅缩短作业时间提高码头效率同时船厂也可配置大排量的氮气发生器工装在加注作业前进行 燃料舱的补气及相关/气相管的干燥惰化进一步提高干燥惰化作业效率)针对 燃料舱冷舱可采用液氮或 冷舱两种形式 考虑冷舱的安全性、成本和周期等因素优选液氮冷舱若冷舱过程中出现问题可随时进行空气化 经成本分析针对 以下的 燃料舱液氮冷舱的成本低于 冷舱 若采用 冷舱在燃料舱干燥惰化后先使用低温天然气置换然后进行冷舱与液氮先冷舱后置换的操作相反该形式可获得更好的置换效果冷舱过程中的降温也更容易控制不会出现 年第 期王怡等:动力船的槽车对船加注技术方案设计船海工程第 卷降温过快的情况参考文献 刘腾龙陶洋刘建朔.槽车对 动力船燃料罐首次加注方案.中国修船():.程德才.槽罐车船的 加注技术分析.中国修船():.王怡康嘉伦顾天予等.基于 的 燃气供应系统安全阀释放管路背压计算.船海工程():.徐建勇范洪军吴顺平等.燃料的船对船()加注技术研究.船舶工程():.基于 的某超大型集装箱船加注 燃料风险评估.船海工程():.黄津津龚旭诚.标准箱集装箱船双燃料系统危险识别.船舶():.陈海丁宝喜杨万博等.大型双燃料集装箱船 船对船加注关键技术及安全管理.中国船检():.孙树海何金平.燃料动力船舶燃料补给方式.船海工程():.(.):()/.:(上接第 页)(.):.: