【天然气】内河船用岸基式LNG加注站的等级分类

一、概述

    交通运输是经济发展和社会进步的重要基础，航道运输是交通运输业的重要组成部分。随着船舶工业的发展，石油资源短缺和大气环境污染的问题日益严重。因此，遏制我国船舶排放污染日益严峻的势头，促进多元化船舶能源结构的形成具有十分重要的战略意义。针对地区能源结构的特征，液化天然气(LNG)由于具有能量密度大、运输方便、安全性好、经济效益显著等特点，而逐渐成为未来船用燃料的首选。

    国内目前虽然在“油改气”领域己取得一些成果，长江、京杭大运河等已经试运行LNG船舶取得成功，但船舶需通过相应LNG加注站加注才能航行。

    目前，由于内河航道缺乏岸基式LNG加注站相关研究，仅有是船式LNG加注站有相关研究，并建成试运营。国内外相关研究现状尚没有针对内河船用岸基式LNG加注站建设的指导性文件，2012年国家能源局发布的规范《液化天然气L(NG)汽车加气站技术规范》使用对象也仅针对汽车，但由于船舶与汽车结构存在差异性，只能提供一定的参考，这对于开展内河船用岸基式LNG加注站的建设造成了很大的困难。因此，开展内河船用岸基式LNG加注站的相关研究工作，对于推动内河船用岸基式LNG加注站的建设具有重要的作用。本文首先研究的是内河船用岸基式LNG加注站的分类等级，以作为后续建站研究的基础。

内河LNG加注站根据相关研究，按照建站类型可以分为:是船式LNG加注站+码头或管廊、独立是船式LNG加注站(图1)、码头式固定LNG加注站(图2)、岸基式固定LNG加注站等四种类型(图3)。   

    二、分类需求因素

1.服务对象的需求

    内河船用岸基式LNG加注站应按照地理位置、内河航道分布及等级、经营范围、船舶流量、年旧)经营量、区域发展趋势等进行等级划分。由于无对应标准规范，本文参照汽车加油加气站的分类标准，将其按照级别分为一级站、二级站、三级站，各级站应按要求具备相应的功能。

    根据站点对外服务所包含的功能类型，一级站服务对象为车辆和船舶，定义为综合型加注站，应具备陆上加气、加油和水上加气、加油双重功能;二级站服务对象为船舶，应具备船舶加气、加油双重功能;三级站服务对象为LNG船舶，定义为简易型加注站，仅具备船舶加气功能。

    2.储量的需求

    目前，各类石油天然气场站均按照燃料储量来划定其分类级别。内河船用岸基式LNG加注站也可以参照石油天然气场站分类标准，按照LNG的储量来划分等级。

    内河船用岸基式LNG加注站储气设施的总容积，应根据服务对象、设计加注船舶数量、每辆船舶的加注时间、规模和服务半径等因素综合确定。另外，根据广泛对LNG投资运营企业的调研，从企业的资金周转、LNG储量需求以及实际运营需求，站场内燃料的储存量正常至少满足三天的运营负荷。

    因此，根据上述分析，内河船用岸基式LNG加注站的等级划分的依据见表1的所示。

三、分类约束因素

1.分类应充分考虑场地条件的限制

    由于船用LNG储罐压力较高，因此液相管道应尽量缩短，以便减小沿程的主力损失。根据车用LNG加气站所提供的工艺管路性能数据，LNG液相管路不宜超过4Om，最长不得超过7Om。正常情况下，内河运输船舶长度约6Om左右，另外需考虑1Om设备安装位置差异和两艘船同时停泊时1om的安全间距，故相邻两个泊位的加注枪间隔距离宜设置为SOm。以此推算，每个LNG加注站设置的LNG加注枪不宜超过2台。根据不同航线由于行船密度不同而应设置不同等级的LNG加注站的要求，一级站考虑2个泊位同时作业，二、三级站考虑1个泊位作业。为了保证生产的稳定性，防止泊位出现故障而造成加注站不能正常工作，二、三级站均考虑设置备用泊位1个。一般根据LNG工艺需求，尽量将加气岛设置为一用一备，将加气机尽量靠近泵橇摆放，从而对船用加注能更有效率地充装，减少对管路上产生的管路自蒸气，提高站运行效益。

    2.分类应考虑作业时间的限制

    据调查，内河LNG改装船舶的吨位级为2，000t左右，而3，ooot级船舶加注燃油时间约为lh(含靠泊、装卸及离岸时间)。由于LNG船舶夜间作业具有安全隐患，所以其作业时间一般在白天，若同样以lh来计算LNG船舶的加注时间，一个泊位在理想状态下每天可加注12艘船，考虑到天气条件和船体结构条件的差异，一个泊位每天加注数量在8一13艘船之间。因一、二、三级站设置在不同等级的航道岸基上，一级站设置在内河一、二级航道岸基上;二级站设置在内河三级航道岸基上;三级站设置在除一、二、三级航道外的航道岸基上。根据不同等级航道的通航能力和不同等级航道船舶的来往频率情况，一级站日加注船舶数最多;其次为二级站;三级站。所以一、二、三级站最少日加注船数分别为12艘、8艘和6艘。

    3.分类应考虑LNG储罐容积的限制

    内河船用岸基式LNG加注站的分类应建立在当地船舶需求量的基础上，以作业点相对固定的船舶为主，适当考虑流动的船舶。目前在内河航运的LNG燃料船的储罐容积一般为4一18m“，其中以sm3LNG储罐(充装系数为90%)左右的船舶居多。按照每艘船设置一个sm3LNG储罐，一、二、三级站每天加注的船的数量分别为12艘、8艘和6艘，以90%的充装率计算，一、二、三级站每天的LNG加注量分别为54m3、36m3、27m3。

    4.分类应考虑LNG投资企业运营的限制

    根据广泛对LNG投资运营企业的调研，从企业的资金周转、LNG储量需求以及实际运营需求，站内LNG储量正常满足三天运营负荷，故一、二、三级站的LNG储量不应低于162m3、IO8m3、81m3。

    5.分类应考虑经济成本和资源的节约

    目前，LNG运输槽车最大容积为54m“，为节省运输成本，节约资源，且需保证LNG槽车能一次性卸载，因此站内设置的LNG储罐的单罐容积不应小于6Om“。结合场站储罐总量，本着节约土地资源的原则，可选择市面上60m“、l00m“、160m“、200m3等技术成熟、产品质量稳定的LNG真空立罐。

    同时为了保证LNG的供气稳定，提高保障率，LNG加注站应设置2个及以上储罐，以保证在一个储罐发生故障后场站仍然可以正常运营。根据一、二、三级站LNG储量的计算结果，在节约建设成本和降低施工难度的基础上，宜选择1OOm“、6Om“的储罐作为内河船用岸基式LNG加注站的储存单元。

    6.分类应考虑市场需求的多样性

    目前的LNG燃料船有LNG燃料船、柴油一LNG双燃料混合动力船两种。国内仅对柴油-LNG双燃料混合动力船，技术较成熟且普遍运用。柴油一LNG双燃料混合动力船，混合比为3:7。一、二级站一般选址附近没有己建船用加油站，则需设置柴油储罐区;三级站一般选址附近有己建船用加油站，则不需再设置柴油储罐区。因此应在一、二级LNG加注站内同时配置柴油加注设备，以便混合动力船舶能一次性完成加注作业，提高船舶运输效率，降低船舶因反复靠岸离港发生事故的概率。同时为了满足一级站可供汽车加气加油的需求，还应与船用加注站毗邻设置社会车辆加LNG、汽油(93号、97号)或柴油的功能。柴油储量的设置应满足相关规范规定，可参照《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156一2012)【111中相关要求，并应满足实际需求。

    四、结论

    根据前述分类的需求因素和约束因素，并参照《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156一2012)【111中相关要求，内河船用岸基式LNG加注站的等级划分如表2的所示。

    （来源：中国水运 2014年第三期  作者：孙鹏程 陈飞飞 张方晴 阮军，江苏省交通规划设计院江苏鸿运绿色能源有限公司 华润(南京)市政设计有限公司）

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