董 濤 張緒進(jìn)

(1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074;2.西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所，重慶 400016)

LNG(液化天然氣)是以甲烷為主的液態(tài)混合物，儲(chǔ)存溫度約為－162℃。泄漏后由于地面和空氣的加熱，會(huì)生成白色蒸氣云。當(dāng)氣體溫度繼續(xù)被空氣加熱直到高于－107℃時(shí)(天然氣比空氣輕)，會(huì)在空氣中快速擴(kuò)散且易燃易爆，鑒于其獨(dú)特的理化性質(zhì)，LNG碼頭裝卸工藝比其他的液體散貨碼頭略有不同，下面就以重慶市巴南區(qū)麻柳嘴LNG船舶加氣站碼頭為例，說明其裝卸工藝可行性研究。

1 設(shè)計(jì)工況

水文環(huán)境:長(zhǎng)歷時(shí)的大水深、年復(fù)出現(xiàn)的大水位差、山區(qū)河流的大流速;地質(zhì)情況:山區(qū)裸巖、陡巖、大起伏地形。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

1)貨種及其特性。

貨種:LNG(液化天然氣);特性:氣液之間的臨界溫度是－186℃，熱值大，易燃易爆，火災(zāi)危險(xiǎn)性A類。

2)項(xiàng)目規(guī)模。

本工程設(shè)計(jì)泊位數(shù):建設(shè)?？? 000 t(兼顧5 000 t)加氣泊位1個(gè);設(shè)計(jì)加氣能力:3.43萬t/年(加氣量3.2萬t/年);陸上儲(chǔ)氣量:2 000 m3。

3)設(shè)計(jì)船型。

設(shè)置加氣鋼質(zhì)躉船一艘，尺寸為75 m×13 m×1.2 m(長(zhǎng)×寬×吃水)。

4)碼頭年?duì)I運(yùn)天數(shù):330 d。

5)工作班制:2班制。

6)泊位利用率:75%。

3 裝卸機(jī)械設(shè)備選型

1)船岸裝卸設(shè)備選型:LNG碼頭根據(jù)不同的平面布置選擇不同的裝卸工藝。方案一:以域儲(chǔ)罐為基點(diǎn)，通過架空斜坡道上的LNG低溫管道輸送LNG。方案二:以LNG槽罐車為基點(diǎn)，通過鋼纜牽引裝有罐車的纜車沿斜坡道下行。

2)LNG碼頭主要裝卸機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 裝卸機(jī)械設(shè)備表

4 裝卸工藝方案

4.1 裝卸工藝方案一

由陸上槽車運(yùn)輸來的LNG氣源到碼頭后，通過LNG泵將槽車內(nèi)的LNG卸至站內(nèi)LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。在向LNG燃料船加氣時(shí)，經(jīng)站內(nèi)LNG潛液泵加壓通過架空斜坡道上的LNG低溫管道將LNG輸送至位于碼頭前沿的LNG加氣躉船，再經(jīng)低溫裝卸臂進(jìn)行加氣。

4.2 裝卸工藝方案二

將運(yùn)送LNG罐槽車置于纜車上，通過鋼纜牽引纜車沿架空斜坡道下行至躉船旁，將槽車上的LNG卸至躉船上的儲(chǔ)罐，再由躉船上的儲(chǔ)罐通過加氣機(jī)及低溫裝卸臂給貨船加氣的裝卸工藝方案。

5 裝卸流程

方案一:LNG儲(chǔ)罐→架空斜坡道管道→躉船加氣機(jī)→貨船;方案二:LNG槽車→纜車→沿架空斜坡道下行→躉船儲(chǔ)罐→加氣機(jī)→貨船。

6 加氣能力計(jì)算

加氣能力根據(jù)JTS 165-8-2007石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)規(guī)定并結(jié)合本工程的實(shí)際情況按下列公式計(jì)算確定，各參數(shù)取值詳見表2。

表2 泊位通過能力參數(shù)取值一覽表

7 方案比選及推薦方案

方案一將儲(chǔ)罐儲(chǔ)備的LNG通過鋪設(shè)在架空斜坡道上的管道，直接輸送到躉船的方式(靠近躉船處為適應(yīng)水位變化設(shè)置了纜車)，輸送工藝成熟，流程簡(jiǎn)單，裝卸成本較低;躉船可隨水位的漲落上下浮動(dòng)，對(duì)航道影響很小。

方案二采用槽車經(jīng)纜車上下行至躉船的運(yùn)輸工藝方案，不需要管道，避免了水位漲落拆卸的麻煩，但采用纜車運(yùn)行頻繁，需要一定的運(yùn)營(yíng)費(fèi)，且纜車運(yùn)輸效率較低。綜上所述，推薦方案為方案一。

8 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)計(jì)算公式及結(jié)果

1)裝卸工人及機(jī)械司機(jī)人數(shù)(根據(jù)機(jī)械司機(jī)配備定額)。

a.裝卸工人數(shù)。

其中，Nz為裝卸工人數(shù)，人;nb為晝夜作業(yè)班次數(shù);nr為每條作業(yè)線的配工人數(shù);nz為作業(yè)線數(shù)。

方案一:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×3=7.8人，取 Nz=8人;躉船水手按規(guī)定取6人;

方案二:Nz=1.3×nb×nz×nr=1.3×2×1×4=10.4人，取Nz=10人;躉船水手按規(guī)定取6人。

b.裝卸機(jī)械司機(jī)人數(shù):方案一、方案二均取Ns=2人。

2)勞動(dòng)生產(chǎn)率。

其中，Pgz為勞動(dòng)生產(chǎn)率，操作t/(人·年)為年操作量，操作t/年;Nr為裝卸工人數(shù)，人;Ns為機(jī)械司機(jī)人數(shù)，人。

方案一:Pgz=÷ (Nr+Ns)=34 303.5/(8+2)=3 430.4 操作 t/(人·年)。

方案二:Pgz=÷ (Nr+Ns)=31 853.3/(10+2)=2 654.4 操作 t/(人·年)。

3)裝卸一艘設(shè)計(jì)船型所需時(shí)間。

方案一、二均為0.5 h=0.021 d。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3。

表3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

4)單位裝卸成本。單位裝卸成本見表4。

其中，SZX為單位裝卸成本;C1為機(jī)械設(shè)備年折舊費(fèi)及年修理費(fèi);C2為工資、工資附加費(fèi)及勞動(dòng)安全保護(hù)費(fèi)的總和;C3為電力、燃油及潤(rùn)油料費(fèi)總和;C4為作業(yè)區(qū)年管理費(fèi);C5為與裝卸有關(guān)的其他年費(fèi)用。

表4 單位裝卸成本 元

9 結(jié)語

LNG是滿足環(huán)保節(jié)能、發(fā)展綠色水運(yùn)的需求，符合對(duì)長(zhǎng)江運(yùn)輸船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行雙燃料升級(jí)改造的目的。在節(jié)約投資的前提下，宜根據(jù)地形條件、LNG的理化性質(zhì)、碼頭結(jié)構(gòu)形式及裝卸設(shè)備的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)难b卸工藝:1)應(yīng)能滿足不同水位時(shí)的裝卸作業(yè)，確保LNG安全快速地裝卸船;2)工藝設(shè)計(jì)應(yīng)合理安全可靠，裝卸設(shè)備選型應(yīng)技術(shù)成熟、性能先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、維修方便、裝卸便捷;3)充分考慮LNG的理化特性和加氣能力供求，結(jié)合水位變化特點(diǎn)，對(duì)航道條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以免出現(xiàn)枯期躉船擱淺等情況;4)碼頭設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合總體規(guī)劃布局。

［1］ JTS 165-8-2007，石油化工碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 潘海濤.液體散貨碼頭裝卸工藝綜述［J］.水運(yùn)工程，2006(10):98-103.

［3］ 王 誠(chéng)，王 維.長(zhǎng)江上游大水位差散貨碼頭裝卸工藝及設(shè)備研究［J］.Port operation，2006(2):16-18.

［4］ 卜偉彬.散貨碼頭裝卸工藝工程可行性研究［J］.中國(guó)水運(yùn)，2010(10):38-39.

［5］ 歷澤逸，李梅珍，蔡 鵬.三峽工程庫(kù)區(qū)散貨碼頭裝卸工藝設(shè)計(jì)［J］.人民長(zhǎng)江，2003(34):17-18.