王振宇

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，南京 210000）

0 引言

小型乙烯運輸船在第一次正式載貨前需要進行氣體試驗，以確保再液化系統(tǒng)和貨泵等設備的正常運行，進而可檢驗貨罐和管路絕緣的可靠性。同時，對貨罐罐體進行預冷，防止因降溫過快對罐體產(chǎn)生過度應力。某小型乙烯運輸船掛中國旗，入級中國船級社（CCS）。該船為自航半冷半壓式液化氣運輸船，主要裝載乙烯，也可裝載乙烷、丙烷、丁烯和無水氨等多種貨品。貨物系統(tǒng)設計和建造滿足2016版IGC規(guī)則和CCS《散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規(guī)范》（2018）規(guī)范。該船貨艙處所內設有2只IMO C型雙耳罐，總凈艙容約6 500 m3。甲板上設有1只IMO C型單圓筒罐，總凈艙容約70 m3。乙烯運輸船在首次裝貨前需要進行氣體試驗，其基本作業(yè)流程類似于大型氣體運輸船，其目的是對該船能否正常裝載貨所約定的貨品進行檢測、糾錯或改正，是船舶投入正式運營前實船調試再液化系統(tǒng)的最佳機會[1]。本文利用船舶上配有的甲板罐結合再液化系統(tǒng)進行實船調試，完成大貨罐置換冷艙作業(yè)過程，并對過程中的檢驗事項進行介紹。

1 氣體試驗主要液貨設備

表1為氣體試驗主要液貨設備。該船配備2套再液化系統(tǒng)，每套系統(tǒng)間可互為備用。

表1 氣體試驗主要液貨設備

2 氣體試驗基本條件

氣體試驗基本條件如下：

1）船舶試航結束，即除液貨系統(tǒng)外所有相關問題掃尾結束。

2）確定氣體試驗終端地點。

3）與終端明確氣體試驗用乙烯的供貨狀態(tài)，一般為0.05～0.10 MPa的飽和乙烯液體。

4）消防系統(tǒng)試驗結束，包括全船水消防、甲板噴淋和甲板干粉系統(tǒng)等試驗結束。

5）氣體試驗參加方召開預備會議，明確各方職責，確定氣體試驗總指揮，制定氣體試驗大綱。

6）所有參加氣體試驗人員都應參加應急演練，包括應急撤退、泄漏處置等項目。

7）所有參加氣體試驗人員都應配有專門的防靜電工作服，使用無火花工具等。

3 液貨系統(tǒng)準備

液貨系統(tǒng)的準備條件如下：

1）貨物系統(tǒng)所有設備安裝結束。特別確認貨油泵的安裝情況，包括泵的校中，并確保泵運行的旋轉方向[2]

2）貨物系統(tǒng)所有報警點測試結束，貨物輔助系統(tǒng)試驗結束（如氮氣、氣體探測、冷卻水、滑油、控制空氣、ESD切斷和閥門遙控系統(tǒng)等）。

3）貨物壓縮機使用空氣作為介質，制冷壓縮機使用氮氣作為介質，進行模擬運行，狀態(tài)良好。制冷壓縮機動車結束后，制冷系統(tǒng)還需加注規(guī)定量的R1270制冷劑。

4）第三方機構出具貨罐清潔證書，貨罐封罐。

5）第三方機構出具貨罐上壓力、溫度、液位等傳感器的校準證書。

6）第三方機構出具貨罐的艙容證書，包括液位計和罐體低溫下收縮后對液位的修正。

7）所有液貨管路上的可拆接頭已全部安裝到位，氣體試驗過程中禁止拆裝。

9）貨罐上安全閥進出口的隔離閥應全部打開，確保安全閥處于隨時工作狀態(tài)。

4 氣體試驗步驟及檢驗要求

4.1 空隔艙密性試驗

貨罐表面雖然安裝有低溫絕緣，但受限于絕緣厚度，絕緣表面溫度仍將低于環(huán)境溫度。為避免在罐體絕緣表面產(chǎn)生凝水繼而滲入絕緣層，貨罐外的空隔艙需要先做密性試驗，保壓30 min，無壓降；隨后充裝來自船上氮氣發(fā)生器產(chǎn)生的干空氣（露點-15 ℃），至微正壓，一般為0.002 5～0.004 0 MPa。在機艙中還需配置1臺專門的空氣干燥器（露點-50 ℃），通過專門的補氣閥，給空隔離艙補氣。

4.2 貨罐和甲板罐的干燥及惰化

由于本船液貨具有低溫特性，其蒸發(fā)溫度遠低于0 ℃，若不進行干燥，貨罐內氣體中存在水分，將很容易結冰，進而影響貨泵、閥件等的正常使用。貨罐內的干燥環(huán)境，一般要達到露點-50 ℃。

船舶氮氣發(fā)生器在氮氣質量分數(shù)99.9%模式下，露點約為-60 ℃，但產(chǎn)量只有～500 Nm3/h。為節(jié)約制氮能量，先將貨罐內的空氣（成分同大氣）置換成露點為-15 ℃的干空氣；船上的氮氣發(fā)生器將被切換到干空氣模式，產(chǎn)生約2 300 N·m3/h的干空氣，露點為-20 ℃，置換貨罐和甲板罐中的空氣，達到-20 ℃要求后，切換成質量分數(shù)99.9%的氮氣模式進行置換。惰化過程中，應每小時對各取樣點進行1次取樣檢測；貨罐惰化后含氧量應低于0.2%，露點低于-50 ℃，靜置一段時間后，貨罐內的檢測結果不應有變化。這樣可以有效地防止乙烯進入貨罐時與空氣混合引起爆炸[3]。

4.3 液貨管路和設備的惰化

貨罐和甲板罐惰化完畢后，蓄壓到0.1 MPa。分別打開貨罐上的蒸氣管、液相管、掃線管和凝液管等液貨管路，同時打開管路上相應的閥門，利用貨罐內的氮氣干燥并惰化表1所列設備，注意排出的氮氣應通過管路上的泄放口、儀表管接口和集管區(qū)通岸接頭等處，排至開敞甲板；最終，管路和設備中的氮氣濃度應與貨罐中氮氣濃度一致。貨罐放氣惰化管路后，罐內壓力應維持微正壓，一般不超過0.02 MPa。

4.4 甲板罐的置換

1）甲板罐置換的作用：用貨物蒸氣替換罐內的氮氣。

2）甲板罐置換的原因：氮氣屬于不可凝氣體，過多的氮氣會導致貨物壓縮機出現(xiàn)高溫報警乃至停機。

3）甲板罐置換的目標：貨罐上部的檢測點乙烯蒸氣質量分數(shù)高達97%，同時罐內蓄壓約為0.05 MPa。

4）甲板罐置換的方法：使用碼頭終端提供的液態(tài)乙烯，經(jīng)集管區(qū)進入乙烯蒸發(fā)器。由于乙烯蒸氣的密度小于氮氣，故乙烯蒸氣要從甲板罐底部進入罐內，形成往上的層壓；將貨罐內的氮氣直接排至大氣或排至大貨罐內臨時儲存。

4.5 甲板罐的冷艙

本船貨罐和甲板罐均采用五鎳鋼制成，為防止過冷液體直接加入罐內，罐體產(chǎn)生過度熱應力；同時防止正式裝載時，液體因遇到常溫罐體而出現(xiàn)閃蒸，既而在罐內無法形成液面。罐體冷卻溫降不允許超過10 ℃/h。

碼頭提供的乙烯低溫液體通過甲板罐頂部的噴淋管進入罐體內，變?yōu)榈蜏貧怏w并降低罐內溫度。在此過程中，一般應確保甲板罐內壓力為0.05～0.36 MPa （安全閥設定值的20%）。超出的乙烯蒸氣需排至大貨罐內臨時儲存。

冷艙過程中，應確保乙烯的加注速率盡可能低，直到甲板罐內溫度傳感器顯示接近-85 ℃，才能開始裝載。

4.6 甲板罐的裝載

裝載時，一開始的速率應盡可能慢，直到液位計上顯示出數(shù)值，才能開始全速裝載。

過程中應確保甲板罐內壓力介于0.05 MPa和0.36 MPa之間（安全閥設定值的20%），超出的乙烯蒸氣需要排至大貨罐內臨時儲存。

罐內盡可能裝載足夠多的乙烯液體，臨近裝載結束時，罐內壓力不低于0.5 MPa。

4.7 貨罐的置換

貨罐置換的作用、目的、目標與甲板罐相同，但方法不同。

液態(tài)乙烯被甲板罐內的壓力壓出，經(jīng)乙烯蒸發(fā)器后產(chǎn)生乙烯蒸氣，從大貨罐的底部進入，罐內的氮氣或氮氣乙烯的混合物經(jīng)貨罐頂部的蒸氣管，接至透氣桅排出。

在此過程中，應每小時對各取樣點進行1次取樣檢測，直到乙烯蒸氣質量分數(shù)達到97%。置換結束后，罐內壓力保持在約0.1 MPa。

本船中的2個貨罐采用順序置換，即先置換2號貨罐，再置換1號貨罐。

4.8 貨罐的冷艙

冷艙的目的與目標和甲板罐相同。然而，由于罐內有貨泵，一般罐體允許的降溫速度小于貨泵本體允許的降溫速率。基于此，允許貨罐的降溫速率為7 ℃/h，降溫過程中，應每隔1 h手動盤泵一次，泵的聯(lián)軸節(jié)此時暫不安裝。

貨罐若需冷艙，則必須運行再液化系統(tǒng)，貨物壓縮機從貨罐中吸入貨物蒸氣，冷凝后再回到貨罐頂部的噴淋管，再次氣化吸熱。設備運行步驟如下：

1）啟動制冷壓縮機；

2）冷卻乙烯冷凝器；

3）啟動貨物壓縮機第1級；

4）調節(jié)制冷劑經(jīng)濟器溫控閥；

5）啟動貨物壓縮機第2級；

6）凝液進入貨物經(jīng)濟器。

冷艙過程中，應注意觀察艙壓的數(shù)值，若降至0.01 MPa左右，則應由甲板罐將液體驅動至貨罐內頂部噴淋管，從而產(chǎn)生乙烯蒸氣來補充貨罐內的壓力損失。

冷艙時，可2個貨罐同步進行；根據(jù)冷艙效果，啟動1套或2套再液化系統(tǒng)。

冷艙結束以后，才允許安裝貨泵的聯(lián)軸節(jié)。

4.9 貨罐的裝載

冷艙結束后，必須至少間隔3 h才能進行裝載，主要需確保深井式貨泵泵體溫度盡可能均勻，防止泵體損壞。

開始裝貨時，速率應盡可能慢，直到液位計數(shù)值發(fā)生變化；同時注意觀察艙內壓力，若壓力快速升高，則應至少開啟1套再液化系統(tǒng)。

為試驗貨泵，先裝載約200 t乙烯，利用每艙的貨泵進行駁運試驗和貨泵效用試驗；待貨泵試驗完成后，開始全面裝載。

注意：貨罐的裝載試驗也可以在船舶首次正式裝貨前進行。

4.1 0 絕緣檢查以及滑動鞍座檢查

甲板罐裝載后，應檢查相關管路絕緣及支架的效果，同時需檢查罐體絕緣以及滑動鞍座的位移量。

貨罐冷艙達到-85 ℃后，應檢查相關管路絕緣及支架的效果，對貨罐絕緣表面以及貨罐滑動鞍座端進行檢查。

待貨罐正式裝貨后，罐體溫度進一步降低，此時需要對貨罐絕緣表面進行再次檢查。

5 結論

氣體試驗結果表明：

1）本船甲板罐容積足夠對大貨罐進行置換和冷艙作業(yè)，為今后氣體船的氣體試驗提供參考。

2）通過檢查再液化系統(tǒng)和貨泵等的功能，驗證乙烯運輸船液貨設備的功能。

3）貨罐和管路絕緣的設計和施工效果良好，極大地降低了船舶投入運營后，因為絕緣損壞而導致貨物損失乃至船體損壞的概率。