摘 要：液化天然气（LNG）是一种优良的清洁能源，其在各个领域中都有着广泛的应用。新时期，生态文明建设已经成为了我国经济发展的关键一环，积极做好液化天然气在水运交通领域中的推广与应用是构建绿色交通体系、建设生态文明以及实现水运节能减排的重要举措之一。将液化天然气应用于水运中时需要专用的船舶液化天然气岸基式加注站来完成对于船舶用液体天然气的加注。文章在分析船舶液化天然气岸基式加注站功能特点的基础上对船舶液化天然气岸基式加注站设计要点进行了分析阐述。
关键词：船舶液化天然气岸基式加注站；设计；要点
中图分类号：U656 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0078-02
Abstract： Liquefied natural gas （LNG） is a kind of excellent clean energy， which has been widely used in various fields. In the new era， the construction of ecological civilization has become a key link in China"s economic development. Actively promoting and applying liquefied natural gas in the field of water transportation is one of the important measures to construct green transportation system， build ecological civilization and realize water transportation energy conservation and emission reduction. When liquefied natural gas （LNG） is used in water transportation， a dedicated shore-based LNG filling station is needed to complete the refilling of LNG for ships. Based on the analysis of the functions and characteristics of ship LNG shore-based filling station， the design essentials of ship LNG shore-based filling station are analyzed and expounded in this paper.
Keywords： ship LNG shore-based filling station； design； key points
前言
在传统的航运领域中多是以重油作为船舶的航运动力，随着石油资源的短缺以及人们环保意识的增强，以液化天然气为代表的清洁能源将成为现今乃至以后船舶动力燃料的主要发展方向之一。液化天然气在安全性、经济性以及环保性方面都有着较大的优势，液化天然气将成为未来船舶动力燃料的首选之一。优先做好船舶液化天然气岸基式加注站的设计与建设，构建起船舶用液化天然气的基础服务网络，将为船舶液化天然气的推广与应用打下良好的基础。
1 船舶液化天然气岸基式加注站的组成与分级
船舶液化天然气岸基式加注站主要用于船舶用液化天然氣的加注。船舶液化天然气岸基式加注站较一般油品加注站复杂，为确保船舶及加注站的安全性应当积极做好船舶液化天然气岸基式加注站的工艺及安全设计，在满足其加注功能的基础上最大限度地确保加注站使用的安全性。岸基式加注站在设计时可以利用液化天然气工厂、储配站或是接收站的储罐作为后方设施，但应当避免用后方储罐直接给受注船进行加气，中间应当增设储罐来作为中间缓冲。船舶液化天然气岸基式加注站按照储罐总容积的不同可以划分为5个等级，其中LNG总储量在1000-2000m3、单罐容积在250m3以内的加注站为一级加注站；LNG总储量在500-1000m3、单罐容积在250m3以内的加注站为二级加注站；LNG总储量在180-500m3、单罐容积在250m3以内的加注站为三级加注站；LNG总储量在120-180m3、单罐容积在60m3以内的加注站为四级加注站，LNG总储量在120m3以内且单罐容积在60m3以内的加注站为五级加注站。在船舶液化天然气岸基式加注站的泊位设置上，同一加注站可以设置多个燃料品种加注泊位，并结合各自的安全特点进行统一布置，但船舶进行燃料加注时不得将液化天然气与燃油进行同时加注。此外，液化天然气加注趸船的补给泊位与加注泊位可以共用，但是燃料的补给和加注不得同时进行。
2 船舶液化天然气岸基式加注站的设计选址
在对船舶液化天然气岸基式加注站进行设计选址时应当遵照以下设计原则：船舶液化天然气岸基式加注站应当按照相关设计规划、环境保护以及通行的便利性来进行选取。加注站的布局应当结合航道的通行情况并结合防洪、航行安全以及河道整治等的因素来进行综合的设计。船舶液化天然气岸基式加注站设计前需要对项目地的地质、水文等的情况进行详细的勘测，并将船舶液化天然气岸基式加注站选在河势、河床和河岸稳定处，且具有良好的水深、水流和水面区域。加注站适宜选在城镇、居住区和客运渡口的全年最小频率风向的上风侧，并适宜在临近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物的下游。船舶液化天然气岸基式加注站站内主要有储罐等存储设备、放散管等安全设施以及泵、加注设备等，各部之间应当留有足够的安全距离且与站外建构筑物之间留有足够的安全距离。
3 船舶液化天然气岸基式加注站的总体平面布局
船舶液化天然气岸基式加注站根据各区域功能的不同主要分为存储区、放空区、卸料区、加注区和辅助生产区以及生活区等几大组成部分。在船舶液化天然气岸基式加注站设计时应当结合当地的地形以及加注站的加注量进行合理的选取与布局，最大限度地确保加注站中的各功能区能够发挥其功用。站内设施爆炸危险区域边界线的范围应当控制在加注站可用地界限内，而变配电站应当放置在爆炸危险区域外，且将与爆炸边界线的距离最少控制在3m以上。船舶液化天然气岸基式加注站内的辅助生产区与生活区各建筑之间的距离应当满足国家的相关建设标准。船舶液化天然气岸基式加注站的布局选择上还应当注意控制好加注站与后方天然气工厂、储配站或是接收站储罐之间的距离。在陆域平面布置上，一级船舶液化天然气岸基式加注站应当具有至少两个相距30m以上的外部通道出入口，二至五级船舶液化天然气岸基式加注站则至少应当具有一个外部出入口。对于实体围墙的设置应当视储罐与外部建筑之间的距离决定，当加注站内的工艺设备与外部建筑之间的安全距离处于规定距离的1.5倍且大于25m以上时可以设置非实体围墙，而小于这一距离的加注站则需要设置实体围墙。为提高船舶液化天然气岸基式加注站内的安全性，应当尽量将储罐设置于加注站区域内的地势较低洼处，并设置防止液体漫流的设施。对于船舶液化天然气岸基式加注站内加注区域的停车位和道路应当按照国家相关设计规范来进行设计，在确保合理的基础上最大限度的提高作业的效率。对于船舶液化天然气岸基式加注站内码头平面布局设计中应当结合区域内的实际情况做好项目区内水陆资源和岸线的设计，码头应当尽量沿水流方向和自然高线布置，并在选址设计中充分考虑到码头建成后对防洪、水流、河床冲淤、岸坡稳定和加注泊位等一系列因素的影响。此外，码头设计中还需要考虑到后期船舶进行液化天然气加注的便利性以及航行、停泊、掉头等的作业需求。结合船舶液化天然气岸基式加注站所采用的加注形式来确定波高，如采用的是装卸臂来进行液化天然气的加注，则波高应当按照下列规范进行选取：对于在2000t以内的船舶其顺浪和横浪波高均为0.6m，对于3000-15000t级的停泊船舶其顺浪和横浪波高分别为1.0m和0.8m。而采用软管型式对船舶进行液化天然气加注的则可以相应的加大加注时的允许波高。对于船舶液化天然气岸基式加注站停靠船型的设计应当综合考虑港口现状及规划、主航道的现状及规划、液化天然气受注船和补给船的现有船型和未来船型的发展趋势等因素来进行综合分析确定。船舶液化天然气岸基式加注站的加注或是补给码头的长度、码头前沿设计高程、码头前沿停泊水域设计尺度和回旋水域设计尺度应按照相关规范来进行选取设计。船舶液化天然气岸基式加注站码头的平面布置可以结合码头区域的地形、建设规模、设计船型、装卸工艺等的因素选取墩式、连片式或是斜坡式等的多种布置形式，对于何种形式的选取应当在综合分析后进行确定。对于船舶液化天然气岸基式加注站加注点的布置可以根据液化天然气受注船的受注口位置选用单点或是多点等形式的布置方式。船舶液化天然气岸基式加注站加注码头进出港航道平面布置应当最大限度地确保受注船的安全和进出港的效率，必要时对于船舶液化天然气岸基式加注站的航道可以采取进出港航道分开布设的形式。
4 船舶液化天然气岸基式加注站加注工艺设施设计
对于船舶液化天然气岸基式加注站加注设备的选取与设计应当满足国家相关设计及安全规范的要求进行选取。储罐内罐的设计温度应当为-196℃，储罐外罐外设计压力应大于100KPa，在储罐的内外罐之间设置不燃材料作为隔热层用以增强储罐的安全性。此外，所选用的不燃材料在外罐著火时不应因熔融、塌陷等使得绝热层的绝热性能显著变差。船舶液化天然气岸基式加注站的每个储罐应当设置至少不少于2个全启封闭式安全阀，这些安全阀中的一个可以作为备用阀。安全阀的设置应符合相关规范中的要求。此外，在安全阀与储罐之间应当设置切断阀，以便安全阀的日常检修作业。液化天然气储罐上应设计液位、压力表、安全阀等的各种安全监测和联锁控制阀门等，增强船舶液化天然气岸基式加注站储罐的安全性。对于各储罐之间的净距应当不小于相邻较大罐直径的1/2，并在储罐四周设置防火堤，防火堤应当采用不燃烧实体材料建造，并应能承受所容纳介质的静压及液化天然气低温带来的影响，防火堤内的有效容积应当大于防火堤内一个最大储罐的容积。如在船舶液化天然气岸基式加注站的储罐采用坑式或是半埋式设计，需要注意的是单个储罐容积在100m3以上的不宜采用埋式布设，而容积超过250m3的储罐不宜采用坑式形式进行布设。对于采用坑式或是埋式的液化天然气储罐应当采用卧罐形式。储罐及周边应当加设各种防护，保障储罐的安全性。
此外，对于船舶液化天然气岸基式加注站中的卸料系统、加注系统、蒸发气回收系统以及天然气放散系统、LNG管路系统等都需要结合船舶液化天然气岸基式加注站项目区域的实际地形与需求进行相应的设计，确保设计船舶液化天然气岸基式加注站的安全性与可靠性。
5 结束语
船舶液化天然气岸基式加注站设计是一项复杂而系统的工程，设计过程中应当结合现场的实际情况与设计需求进行全方面的综合考虑，确保船舶液化天然气岸基式加注站的安全性与作业效率。
参考文献：
[1]杜安民，张勇.船舶液化天然气加注站现状与发展趋势[J].中国港湾建设，2015，35（12）：77-81.
[2]叶红玲.“四大创新”支撑全国首个水上LNG加注站[J].中国水运，2013（12）：22-23.
[3]欧向波，梁晓敏.LNG动力船舶及加气站的发展[J].煤气与热力，2016，36（6）：28-31.
[4]刘遵飞.LNG加气站工艺技术与安全研究[J].科技创新与应用，2016（22）：149.
