劉寶洪

(中海油石化工程有限公司,山東 濟(jì)南 250011)

在國家節(jié)能減排以及雙碳政策的實施要求下,LNG作為一種清潔能源將在未來得到更加廣泛地應(yīng)用。國內(nèi)LNG接收站近年來也在沿海地區(qū)加速建設(shè),甚至出現(xiàn)往內(nèi)陸延伸的態(tài)勢[1]。LNG 接收站主要實現(xiàn)接收、儲存、加工和輸送LNG等功能。通常通過管道低壓外輸氣態(tài)天然氣和槽車運輸液態(tài)LNG兩種方式將天然氣運輸?shù)较掠斡脩?。其?LNG 槽車運輸因其成本低,簡單易行且覆蓋范圍廣,是中國應(yīng)用最廣泛的LNG陸路運輸方式[2]。因此,槽車裝車系統(tǒng)是LNG接收站中非常重要的組成部分[3]。

槽車裝車系統(tǒng)的設(shè)計和操作將在LNG接收站中發(fā)揮重要的作用。通過合理設(shè)計和高效操作,槽車裝車系統(tǒng)能夠確保LNG的安全裝載和高效運輸,為清潔能源的推廣和使用做出貢獻(xiàn)。

1 槽車裝車系統(tǒng)概述

槽車裝車系統(tǒng)在LNG接收站中起到了關(guān)鍵的作用,該系統(tǒng)主要包括裝車臂、回氣臂、地衡及控制設(shè)施。

1)裝車臂:裝車臂為液相臂,LNG通過裝車臂進(jìn)入槽車,而裝車過程中產(chǎn)生的BOG氣體則通過回氣臂(氣相臂)返回BOG總管,在非裝車期,裝車系統(tǒng)管道一般通過循環(huán)小流量LNG進(jìn)行保冷,保冷LNG通過循環(huán)管線回到儲罐,實現(xiàn)循環(huán)利用;

2)回氣臂:回氣臂主要用于處理裝車過程中產(chǎn)生的BOG氣體,BOG氣體通過回氣臂(氣相臂)返回BOG總管,避免對環(huán)境造成污染;

3)地衡:槽車裝車交接計量采用地衡計量,在進(jìn)出門處各設(shè)置一臺地衡,空車在進(jìn)車處稱重后進(jìn)入槽車裝車臺裝車,裝車按照槽車壓力及流量計控制裝車量,裝載后的槽車再一次通過地衡稱重計量;

4)控制設(shè)施:控制設(shè)施主要包括各種傳感器、執(zhí)行器和控制系統(tǒng),用于控制裝車過程中的溫度、壓力、流量等參數(shù),確保裝車過程的安全和高效,LNG裝料量通過槽車總管上的流量計來進(jìn)行監(jiān)測,同時在每個槽車橇上都設(shè)有一套定量計量系統(tǒng),可實現(xiàn)每個槽車橇互不干擾的同時定量裝車。

槽車裝車臂作為槽車裝車系統(tǒng)核心的部件之一,應(yīng)符合下列規(guī)定:

1)在空載狀態(tài)下,裝車臂應(yīng)確保外臂在包絡(luò)線范圍內(nèi)任意位置保持平衡;

2)裝車臂的設(shè)計強(qiáng)度應(yīng)滿足風(fēng)、雪、冰凍載荷等現(xiàn)場最惡劣環(huán)境條件;

3)應(yīng)加強(qiáng)裝車臂基礎(chǔ)及聯(lián)接部位的設(shè)計,使其可以滿足裝車臂水平方向完全展開;

4)裝車臂應(yīng)具備適當(dāng)?shù)闹螚l件,同時考慮低溫情況下裝車臂結(jié)冰后增加的質(zhì)量;

5)液化天然氣裝卸臂檢驗和測試應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2 槽車裝車系統(tǒng)設(shè)計要點

在LNG接收站中,槽車裝車系統(tǒng)的設(shè)計對于提高充裝過程效率和確保整個接收站的安全運行具有舉足輕重的地位[4]。在設(shè)計LNG槽車裝車系統(tǒng)時,需要考慮總圖布置要求、工藝系統(tǒng)要求、設(shè)備布置要求和管道布置要求。在操作LNG槽車裝車系統(tǒng)時,需要遵循一些操作要點,以確保裝車過程的安全和高效。

2.1 槽車裝車系統(tǒng)總圖布置要求

1)槽車裝車區(qū)宜遠(yuǎn)離人員集中和易產(chǎn)生明火的場所;

2)宜設(shè)置停車場。給待裝槽車提供停車場地,以方便管理,有序安檢,防止混亂導(dǎo)致事故的發(fā)生;

3)槽車裝車區(qū)宜設(shè)圍墻獨立成區(qū),宜設(shè)置2個出入口;

4)槽車裝車區(qū)應(yīng)有足夠的面積,使車輛盡可能少移動或轉(zhuǎn)向;

5)LNG槽車裝卸接頭與儲罐、控制室、辦公室、維修車間等重要設(shè)施之間的距離應(yīng)保持在15 m以上;

6)一個裝車臺上可布置一或兩條裝車線,裝車臺臺面的高度,應(yīng)根據(jù)槽車的形式、裝車方式確定;裝車臺應(yīng)設(shè)置導(dǎo)靜電的接地設(shè)施;

7)槽車裝車區(qū)地面應(yīng)采用水泥混凝土路面;

8)裝車臂在完全展開的情況不和裝車棚柱子發(fā)生碰撞。

2.2 槽車裝車系統(tǒng)工藝要求

1)LNG和BOG總管上應(yīng)設(shè)便于操作的緊急切斷閥;

2)槽車裝車應(yīng)采用裝車臂密閉裝車,并應(yīng)配置氮氣吹掃及置換設(shè)施;

3)槽車裝車區(qū)周圍應(yīng)設(shè)置配有泡沫發(fā)生器的集液池,一旦發(fā)生泄漏,液化天然氣應(yīng)被排入其中;

4)液化天然氣槽車裝車貿(mào)易計量宜采用地衡計量;

5)LNG總管上每隔100 m設(shè)置表面溫度計。

2.3 槽車裝車系統(tǒng)設(shè)備布置要求

一個裝車臺上可布置一或兩條裝車線,常見的布置方案包括一島一撬和一島雙撬(圖1)。

一島一撬布置(方案1,左),一島雙撬布置(方案2,右)。圖1 常見布置方案

考慮到一島雙撬布置方案的經(jīng)濟(jì)性,近來的LNG項目均選擇一島雙撬的布置方案(表1)。

表1 裝車撬布置方案對比

1)建議布置方案,島高0.3 m,寬度3.5 m,兩島間距13.5 m,裝車棚寬28 m,棚兩側(cè)各外挑2 m;

2)裝車棚內(nèi)設(shè)管廊層,布置工藝管線、公用工程管線、消防管線和橋架等,并為擴(kuò)建預(yù)留必要的空間和荷載。建議管廊層剖面如圖2;

3)裝車棚靠近外管廊側(cè)設(shè)置管廊平臺布置界區(qū)閥門,建議平臺至少設(shè)置一處斜爬梯;管廊平臺下應(yīng)留有一跨通道(建議至少凈空4 m),用于應(yīng)急時槽車通行;

4)一般裝車棚擴(kuò)建端只施工裝車臺,預(yù)留裝車撬位置;

5)各項目根據(jù)工藝設(shè)計不同,存在是否設(shè)置收集罐的差異,收集罐一般布置在管廊平臺外側(cè),罐頂設(shè)置操作平臺,可單獨布置,也可考慮和管廊平臺聯(lián)合布置。

當(dāng)裝車棚長度較長時,應(yīng)提前和結(jié)構(gòu)溝通伸縮縫問題,避免后期修改影響布置。

2.4 槽車裝車系統(tǒng)管道布置要求

1)槽車裝車區(qū)和外管廊相連接的工藝管包括低壓外輸管道、BOG管道、低壓排凈管道;

2)裝車撬的管道除低壓外輸管道和主管底接外,其余管道都應(yīng)頂接;

3)要求結(jié)構(gòu)盡量不要在柱子上設(shè)置四周的斜撐,影響管道布置;

4)每個裝車臺宜布置一個軟管站;

5)裝車臺上方的管線不要超出裝車臺的范圍,避免槽車行駛過程中發(fā)生碰撞;

6)擴(kuò)建端的管廊層設(shè)置平臺和直爬梯,用于操作保冷循環(huán)管線閥門和預(yù)留端閥門,梯子不應(yīng)影響后期裝車撬及其管線的安裝、運行和檢維修;

7)根據(jù)項目需要,為取樣分析裝置預(yù)留空間,并在低壓外輸管道上預(yù)留接口。因取樣設(shè)施是插入式的,應(yīng)核實PID中預(yù)留接口前后是否設(shè)置了切斷閥,便于后期施工;

8)界區(qū)處的安全閥宜集中布置在上層平臺;

9)分支管接入主管時應(yīng)當(dāng)盡量靠近固定架或?qū)蚣艿戎鞴芪灰戚^小處。設(shè)計時應(yīng)考慮到主管的熱位移,小分支管線應(yīng)具備足夠的柔性;

10)注意避免裝車棚下的消防管道碰撞;

11)低溫管道要進(jìn)行應(yīng)力計算以確保管道的安全穩(wěn)定運行。通過應(yīng)力計算,可以確保管道應(yīng)力在規(guī)范的許用范圍內(nèi),使設(shè)備管口載荷符合制造商的要求或公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),計算出作用在管道支吊架上的荷載,解決管道動力學(xué)問題,幫助配管優(yōu)化設(shè)計。

2.5 槽車裝車系統(tǒng)消防要求

1)槽車裝車區(qū)消防給水管網(wǎng)應(yīng)為環(huán)狀布置,環(huán)狀管網(wǎng)的進(jìn)水管不應(yīng)少于2 條;

2)槽車裝車應(yīng)設(shè)固定消防供水系統(tǒng),供水強(qiáng)度不應(yīng)小于10. 2 L/(min·m2);

3)槽車裝車區(qū)域建議配置干粉炮系統(tǒng),干粉量需通過計算確定,且干粉連續(xù)供應(yīng)時間不應(yīng)少于60 s。

4)干粉炮布置于裝車橇進(jìn)出兩側(cè)非行車道路上;

5)雨淋閥成排布置在接槽車棚管廊處,操作面背向槽車棚,且距離被保護(hù)裝置不小于15 m;

6)每根消防主管位于裝車橇上方管道層,垂直裝車橇布置,噴淋管從主管接出吊掛在梁下,平行于裝車橇布置,噴頭垂直向下,保護(hù)裝車橇及LNG槽車。為達(dá)到保護(hù)效果,噴淋管對裝車橇及停車位全噴淋;

7)每個裝車島兩端及中間位置設(shè)置一處手提式磷酸銨鹽干粉滅火器;

8)槽車裝車區(qū)滅火器的最大保護(hù)距離不宜超過9 m。

2.6 其他要求

1)裝卸地點應(yīng)配備通訊設(shè)施,一般可采用防爆電話、廣播系統(tǒng)、無線電或信號燈等作為通訊方式;

2)槽車裝車棚設(shè)有可燃?xì)鈾z測、低溫檢測、火焰檢測等設(shè)施。

3 槽車裝車系統(tǒng)操作要點

3.1 槽車稱重計量系統(tǒng)

稱重計量流程如下:

1)當(dāng)槽車進(jìn)站時,首先門衛(wèi)崗對槽車開展進(jìn)站安全檢查,檢查合格后,司機(jī)駕駛槽車上對應(yīng)電子汽車衡,車輛停穩(wěn)后拉起手剎并熄火,人員下車,槽車押運員前往營業(yè)室注冊車輛裝載信息并領(lǐng)取裝載鑰匙卡;

2)槽車進(jìn)入裝載區(qū)停放準(zhǔn)備裝車,槽車崗操作員對槽車進(jìn)一步安全檢查,安全檢查合格后刷裝載鑰匙卡,系統(tǒng)自動模式下進(jìn)行裝車;

3)裝車完成之后,司機(jī)駕駛車輛回到電子汽車衡區(qū)進(jìn)行二次稱重,稱重完成后系統(tǒng)打印磅單,押運員領(lǐng)取磅單并簽名確認(rèn);

4)司機(jī)駕駛車輛下電子汽車衡至門衛(wèi)領(lǐng)取寄存物品后離站。

槽車稱重計量系統(tǒng)在使用過程中,電子汽車衡操作員應(yīng)密切監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況并做好記錄,定時定點檢查機(jī)柜間TBM系統(tǒng)柜、地磅機(jī)柜及磅單打印機(jī)的使用情況,如發(fā)現(xiàn)問題,及時作出正確處理并上報給相關(guān)人員,盡快進(jìn)行檢修。每日交接班前檢查電子汽車衡防撞塊間隙及使用情況,如發(fā)現(xiàn)問題及時作出正確處理并上報給相關(guān)人員,盡快進(jìn)行檢修。

對于在巡檢過程中或平時使用過程中出現(xiàn)的問題,可參考表2處理。

表2 槽車稱重計量系統(tǒng)問題處理

3.2 槽車裝車

槽車裝車工藝流程如下:低壓泵外輸?shù)腖NG經(jīng)切斷閥進(jìn)入槽車裝車LNG總管,經(jīng)槽車裝車入口緊急切斷閥后一部分進(jìn)入槽車裝車撬裝車,另一部分LNG流經(jīng)循環(huán)管線上的緊急切斷閥后匯集到排盡總管返回儲罐。進(jìn)入裝車橇的LNG流經(jīng)裝車臺入口切斷閥、質(zhì)量流量計,經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)后,通過液相管線上的緊急切斷閥進(jìn)入裝車臂進(jìn)行裝車;裝車過程中產(chǎn)生的BOG經(jīng)氣相臂,氣相管線上的止逆閥、出口切斷閥、氣相總管上的緊急切斷閥后進(jìn)入BOG總管。

槽車裝車操作程序為:裝車前的準(zhǔn)備(包括人員檢查,槽車檢查,槽車過磅制卡等)→氣/液相臂與槽車相連→氣相臂/液相臂進(jìn)行氮氣置換→氣相臂/液相臂進(jìn)行氣密性檢測→槽車進(jìn)行泄壓→裝車臂/槽車進(jìn)行預(yù)冷→槽車裝車→完成裝車。

巡檢要求:充裝過程中,操作員應(yīng)密切監(jiān)控槽車裝車情況并做好記錄,注意帶上防爆扳手、防爆螺絲刀等巡檢工具,通過聽、摸、查、看等方法,確認(rèn)相關(guān)項目符合下表的“檢查結(jié)果要求”或發(fā)現(xiàn)不符合項后排除或聯(lián)系專業(yè)人員采取相的改進(jìn)措施滿足要求后才能繼續(xù)運行。 在保證安全的前提下進(jìn)行LNG槽車充裝作業(yè),操作過程中需特別關(guān)注以下幾點:

1)充裝期間,操作人員務(wù)必穿戴防護(hù)面屏、防凍手套、勞保服、勞保鞋和安全帽,確保個人安全;

2)操作過程中要避免手臂及閥門手柄受到磕碰;

3)現(xiàn)場人員不得攜帶火機(jī)、手機(jī)、相機(jī)等非防爆設(shè)備,防止發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故;

4)密切關(guān)注操作過程中的溫度、壓力等參數(shù),確保其符合參數(shù)表中相應(yīng)項目的規(guī)定;

5)當(dāng)風(fēng)速達(dá)到8級,或出現(xiàn)雷暴等惡劣天氣時,應(yīng)立即暫停充裝操作。

對于裝車過程中出現(xiàn)的問題,可參考表3處理。

表3 槽車裝車問題處理

4 結(jié)語

槽車裝車系統(tǒng)作為聯(lián)系接收站和下游用戶的“紐帶”,從設(shè)計到后期運維操作必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)規(guī)范進(jìn)行,從而保證槽車裝車的順利進(jìn)行?？傊?槽車裝車系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮多個因素,而正確的操作流程和注意事項是確保裝車過程安全、高效的關(guān)鍵。在實際操作中,需要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn),確保貨物和人員的安全。