【行业技术】LNG卸料控制重点

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LNG接收站专栏 丨行业技术

LNG运输船到达码头之后，通过船上的卸料泵，将LNG从船舱排出。然后由卸船管线和再循环管线将LNG输送到岸上的LNG储罐。同时为了维持LNG船舱的压力，所需的气体通过LNG回气臂从岸上的BOG总管返回。断开臂以前，卸船操作完成以后，将卸料臂排空，供应工作氮气于臂的顶部，进行吹扫，迫使LNG返回到接收站码头排放罐和LNG船。

随着更多的液化天然气（LNG）接收站投入运营，其生产操作经验不断积累和总结，LNG船舶在港卸料作业流程也更加规范化。

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LNG船舶进港作业流程简介

装载LNG的船舶按照海事局的安排，在引航员登轮点搭载当值引航员，在警戒护航船的协助下，航行至LNG接收站码头前沿水域，借助拖轮完成LNG船舶的调头并靠近LNG码头泊位。完成船舶定位后，LNG接收站人员在拖轮卸载下依照倒缆、横缆和艏艉缆，完成系缆工作，随后布放登船梯。通过“一关三检”查验后，LNG接收站代表登轮召开卸前沟通会议，确定卸货相关的关键控制指标，同时开展卸料臂和通讯连接。在卸料臂分别完成吹扫、测试、卸前计量和预冷后，即可开始卸料。完货后回收卸料臂及通讯连接，LNG船舶解缆离泊驶向下一装货港。

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LNG卸料主要设备

接收站的卸料设备主要包括液相臂、气液两用臂和气相返回臂。

在正常情况下，气液两用臂只输送液体，如果气相返回臂发生故障，气液两用臂可临时用于返气。

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卸料控制重点

1、LNG卸料臂预冷速度
卸料臂在非卸船作业时间中，处于常温状态，而LNG温度可达到-162℃。因此在卸料作业前，必须先对卸料臂进行预冷。
预冷过程中，应当合理控制预冷速度：若预冷速度过快，容易使管道和法兰发生不均匀收缩，从而引发泄漏；若预冷速度过慢，则会增加LGN卸料作业时间，导致成本增加。
目前我国LNG接收站卸料臂的冷却速度一般控制在为8～10 ℃ /min，其控制的重点有以下两点：
（1）预冷压力保持在0.2 MPa。在预冷卸料臂时，通过控制船上喷淋泵的出口流量使卸料臂的压力保持在0.2 MPa，确保卸料臂及其相关管道能够得到充分、缓慢的预冷，尤其是卸料臂QCDC与船上法兰连接处必须缓慢冷却。
（2）及时调节岸侧的放空阀。应根据卸料臂结霜速度和位置，调节岸侧管道上放空阀开度：当结霜速度加快时，需减小岸侧放空阀开度或者通知船上降低预冷压力；当结霜位置接近卸料臂的顶端A 点时，应减小岸侧放空阀开度，以避免大量液体进入卸料管道，造成温度急剧下降。2、卸料时间
LNG接收站所接卸的LNG船载货量在14～26万方。在通常工况下，14万方LNG船完成卸料需要20～21 h，21万方LNG船完成卸料需要24～25h，26万方LNG船完成卸料需要30 h。
卸料操作的时间需要进行严格控制，如果卸料时间过长，会产生滞港费用；在海况和天气条件较恶劣的情况下，会增加危险事故发生的可能性。3、储罐压力
卸船期间，罐压受卸料的影响比较明显，原因主要有：1）卸料臂预冷时产生大量热天然气进入罐内；（2）卸料管道中较热的LNG 进罐闪蒸所致。在卸料时，罐压的控制措施主要有：
（1）不同的进料方式。为了防止分层，当船上LNG的密度大于罐内LNG密度时，采用顶部进料；反之，采用底部进料。
在卸料初期，由于卸料总管中的LNG温度较高，采用顶部进料闪蒸量会更大，造成罐压上升较快，因此密度相差不大时宜采用底部进料。
当管道中热的LNG被完全置换出来后，适当地采用顶部进料，用冷的LNG冷凝储罐内的BOG 气体可以在一定程度上降低罐压。
（2）适当增减压缩机或者增压压缩机的负荷。
（3）控制卸船泵启动速率。正常情况下，每5 min启动船上一台船泵。若监测到罐压快速上升，可与船方协调增加启泵时间间隔，降低热LNG 进入储罐的速度，减小闪蒸量。
（4）卸料前控制罐压。在卸船过程中，罐压一般会上升4～5kPa，因此可以提前降低罐压，为罐压的上升留足空间，即卸船前罐压保持在18 kPa 较合适。
4、再冷凝器温度与液位
再冷凝器是LNG 接收站BOG 回收系统的核心设备，利用低压过冷态的LNG与压缩机输送的BOG 充分换热使其液化。
再冷凝器的气液平衡受温度、压力及压缩机处理量变化的影响较明显。卸船会造成再冷凝器气相空间的温度变化，致使其液位波动较大。因此，必须监控再冷凝器BOG 的温度和液位，及时采取控制措施：
（1）调节液气质量比R 值。当再冷凝器气相空间温度上升时，提高液气质量比R 值，增加进入再冷凝器的LNG量，维持液位平稳；反之，当温度下降时，则及时降低液气质量比。
（2）调节再冷凝器旁路流量。根据物料守恒原理，当外输量一定时，调节其旁路管道流量，可以重新分配进出再冷凝器的LNG 量，达到调节其液位的效果。
（3）调节压缩机负荷。一般是在液位已经较高、外输量较大且通过调节进液量效果不佳时，调节压缩机负荷。卸船时，气相空间组分的变化、压缩机处理量对再冷凝器也有影响。但是，主要影响因素仍然是气相空间的BOG 温度。

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LNG卸船是一项系统性极强的操作，需要相关各方的密切配合才能保证其安全、顺利、快速完成。LNG 管理人员应统筹安排，控制风险；操作人员需密切监控，精心调节，控制参数的波动，使整个卸料处于受控状态。
LNG接收站和LNG船舶作为相对独立的个体，拥有各自的安全管理体系、管理理念以及安全操作要求。
为了高效、安全完成LNG船舶的进靠和卸载工作，LNG接收站应主动承担船岸界面的管理职责，积极协调各相关方，最终实现LNG船舶卸货工作的顺利进行。

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