CN115978433B - 一种lng船的加注方法 - Google Patents
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Abstract
一种LNG船的加注方法，加注撬块通过加注软管与加注站连接，加注站分别通过气相管线、液相管线与LNG燃料舱内部连通，气相管线位于LNG燃料舱顶部，液相管路位于LNG燃料舱底部，气相管路、液相管路分别伸出有回气管路与火炬塔连通；对LNG燃料舱依次经过干燥惰化、预冷阶段、置换阶段后，LNG通过液相管路进入LNG燃料舱，直至加注的LNG达到目标值，加注结束。本发明利用活塞效应进行干燥惰化，减少了干燥惰化过程中的氮气耗量，缩短了干燥惰化流程的时间，降低成本，实现了高效率的C型LNG燃料舱预冷，大大减少了天然气耗量，缩短了置换流程的时间，在加注中，将LNG排出管路连接到火炬塔，将加注过程中排放的天然气点燃后排放大气，降低温室效应，节能环保。
Description
技术领域
本发明属于海上LNG设计、建造及运输领域，具体涉及一种LNG船的加注方法。
背景技术
随着国际社会环保意识的逐渐提高，对航运业营运过程中排放气体要求也在逐步提高，为了满足日益严格的排放要求，船舶行业的技术也需要不断地更新。LNG燃料作为节能环保能源，可以降低船舶碳排放、硫排放和氮排放，能够满足各种国际规范的要求，LNG动力船舶正在占据越来越多的市场份额。
LNG动力船舶在建造完成后需要开展实船试验，包括系泊试验和航海试验，对船舶的各项设备及系统进行功能验证，因此，需要对LNG燃料舱加注LNG燃料，供设备使用。现有加注技术存在如下问题：
1、干燥惰化过程以氮气替代LNG燃料舱内的空气，该过程消耗大量的氮气，干燥惰化的时间长。
2、对于以C型罐作为燃料舱的LNG动力船舶，由于C型罐的自身材料特性，其承受的最低温度是-165℃，无法直接使用-196℃液氮预冷，使用LNG预冷将造成大量浪费。
3、置换过程是以NG（气态LNG）代替燃料舱内的氮气，该过程消耗大量的天然气，置换过程时间长。
4、由于天然气的温室效应效果远超CO2，置换过程需要排放LNG，燃料舱压力过高时也可能需要排放LNG，直接排放LNG会造成严重的温室效应；同时，海事局也不允许直接向大气中排放LNG。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种LNG船的加注方法，其所采用的技术方案是：
一种LNG船的加注方法，加注撬块通过加注软管与加注站连接，加注站分别通过气相管线、液相管线与LNG燃料舱内部连通，气相管线位于LNG燃料舱顶部，液相管线位于LNG燃料舱底部，气相管线、液相管线分别伸出有回气管路与火炬塔连通。
干燥惰化：
氮气以100m3/h~200m3/h的速率经由气相管线进入LNG燃料舱，1小时后，氮气的速率提升至1000m3/h~1500m3/h进入LNG燃料舱，LNG燃料舱内的空气经由液相管线排出至火炬塔，火炬塔取样口的氧含量小于2%，露点小于-40℃时，干燥惰化结束，进入预冷阶段。
预冷阶段：
液氮通过加注撬块形成-160℃的低温氮气，-160℃的低温氮气经过加注站通过液相管线进入LNG燃料舱，将LNG燃料舱内的常温氮气自气相管线排出，经由回气管路排至火炬塔，当LNG燃料舱内的温度低于-110~120℃时，预冷结束，进入置换阶段。
置换阶段：
LNG通过加注撬块变为-130℃的NG，-130℃的NG经过加注站通过气相管线以100m3/h~200m3/h的速率进入LNG燃料舱，一小时后，NG的速率提升至1000m3/h~1500m3/h，LNG燃料舱内的低温氮气由人类舱底部液相管线排出，通过回气管路排至火炬塔，当LNG燃料舱的取样口的碳氢比大于95%时，置换结束，进入LNG加注阶段。
LNG加注阶段：
LNG通过液相管线进入LNG燃料舱，直至加注的LNG达到目标值，加注结束。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，干燥惰化过程结束前，对火炬塔取样口进行三次取样，每次取样间隔20分钟。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，预冷过程中，LNG燃料舱的降温速率不大于10℃/小时。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，预冷过程中每下降50℃，就对LNG燃料舱上的法兰螺栓进行紧固。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，氮气、液氮及LNG可通过加注槽车或加注船运输，加注槽车或加注船通过加注软管与加注撬块连接。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，LNG燃料舱内部设置有温度传感器。
上述一种LNG船的加注方法，更进一步地，LNG燃料舱是C型舱。
本发明的有益效果是：
1.利用活塞效应进行干燥惰化，减少了干燥惰化过程中的氮气耗量，缩短了干燥惰化流程的时间，降低成本。
2.使用-160度的低温氮气进行预冷，解决了若使用液氮预冷破坏结构和若使用LNG预冷浪费LNG的问题，实现了高效率的C型LNG燃料舱预冷，节省了时间和成本。
3.利用活塞效应进行置换，大大减少了天然气耗量，缩短了置换流程的时间，降低成本。
4.在加注中，将LNG排出管路连接到火炬塔，将加注过程中排放的天然气点燃后排放大气，降低温室效应，节能环保。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
其中：1-加注槽车、2-加注软管、2-加注撬块、4-加注站、5-气相管线、6-液相管线、7-平台、8-LNG燃料舱、9-回气管路、10-火炬塔。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示的一种LNG船的加注方法，加注前，确认燃气设备和管路等已安装完毕并完成压力试验。
干燥惰化过程：通过干燥惰化降低加注管路和燃料舱内的水气和二氧化碳，避免结冰和形成干冰，堵塞管路和阀门。降低氧含量，避免形成依然混合物。
加注槽车的罐内充装液氮，加注槽车应完成自身设备及管路的氮气置换空气，设备及管路内充满氮气。
加注槽车停在安全位置，车辆两侧轮胎放置4个三角木，防止车辆移动，槽车罐体链接号防静电接地线，静止5分钟，检查加注槽车及其设备的气密性。
将加注槽车、加注撬块和加注站通过加注软管连接起来，检查系统的气密性，并确认加注系统的所有的阀门处于关闭状态。
缓慢开启加注槽车或加注船的液氮控制阀门，槽车或加注船内的液氮在自身压力的作用下通过加注软管缓慢流动至加注撬块，利用加注撬块使液氮气化并升温，转化成常温干燥氮气并加热至环境温度15℃以上（降低氮气的密度，增加与空气的密度，增加与空气的密度差异，形成较好的活塞效应）。
干燥的氮气由加注撬块通过加注软管输送至加注站，通过气相管线进入LNG燃料舱。LNG燃料舱内部的空气由底部液相管线排出，在通过回气管路输送至火炬塔，排放到大气中。
燃料舱气相管线布置在燃料舱上端，氮气密度低于空气，干燥氮气以低流量（100m3/h~200m3/h）由气相管线进入燃料舱并持续一小时，干燥氮气停留在燃料舱顶端，逐渐形成稳定氮气气层
提高氮气流量（1000m3/h~1500m3/h），推动形成的稳定氮气层向燃料舱下部移动，利用活塞效应推动燃料舱内的空气从燃料舱底部的液相管线排出至火炬塔，排放到大气中。
在干燥惰化过程中，通过便携式测氧仪和便携式露点仪在燃料舱取样口监测氧含量和露点，初步判断燃料舱内气体干燥和惰化程度。
当火炬塔取样口的氧含量小于2%，露点小于-40℃时，达到要求，20分钟后再次取样，反复3次认为干燥惰化结束，关闭加注管路的所有阀门。
预冷过程：降低燃料舱内部温度，避免加注进入LNG燃料舱内的迅速气化产生大量的天然气气体，导致燃料舱内部压力迅速增加，超出安全值产生危险。
加注槽车的罐内充装液氮，预冷操作前加注槽车应完成自身设备及管路的预冷。
加注槽车或加注船的液态氮气输送至加注撬块，使液氮变为-160℃低温氮气，-160℃低温氮气由加注撬块输送至加注站，通过液相管线进入8LNG燃料舱。燃料舱内部的常温氮气由燃料舱顶部气相管线排出，在通过回气管路输送至火炬塔，排放到大气中。
监测燃料舱外表面及内部各温度传感器示数，控制8燃料舱的平均降温速率不超过10℃/小时，避免温度变化过大导致燃料舱热应力过大，引起危险。
预冷过程每下降50℃对燃料舱上的法兰螺栓进行紧固，避免热胀冷缩后法兰螺栓松弛导致泄露。
燃料舱内温度低于-110~120℃时预冷结束（低温氮气温度-160℃继续预冷效率较低，每下降一度将耗费大量的氮气，另外，-110~120℃满足LNG进舱温度要求）。
置换过程：由低温天然气替换燃料舱和管线内的低温氮气，避免加注后的燃料舱内氮气含量过多，影响LNG设备的燃烧使用。
加注槽车内装载LNG，加注槽车完成自身设备及管路的天然气置换氮气。
加注槽车或加注船的LNG（液化天然气）输送至加注撬块，使LNG（液化天然气）变为-130℃的NG（气化天然气）。-130℃的NG（气化天然气）由加注撬块输送至加注站，通过气相管线进入8LNG燃料舱。LNG燃料舱内部的低温氮气由燃料舱底部液相管线排出，在通过回气管路输送至火炬塔。
为了形成良好的活塞效应，在置换过程的初期，NG（气化天然气）先低流量（100m3/h~200m3/h）进入燃料舱，持续约1小时。由于NG的密度低于氮气，NG在燃料舱顶部形成稳定的天然气气层。
提高NG（气化天然气）流量（1000m3/h~1500m3/h），推动NG（气化天然气）层向燃料舱底部移动，利用活塞效应排出燃料舱内部的氮气。
置换过程中通过便携式碳氢检测仪在燃料舱的取样口取样检测碳氢气体浓度，当碳氢比大于95%时，置换过程结束。
在火炬塔出口点燃排出的NG与氮气的混合气体，避免天然气排放造成的大气污染。
加注：向燃料舱内加注LNG燃料，为LNG设备运行储备LNG燃料。
加注槽车或加注船的LNG（液化天然气）输送至加注撬块，通过液相管线进入LNG燃料舱，直至加注的LNG达到目标值，加注LNG结束。
若加注过程中LNG燃料舱的舱内压力超过设计压力，燃料舱内部的NG（气态天然气）通过气相管线和回气管路输送至火炬塔进行燃烧。
加注结束后对LNG动力船上的管线进行惰化和吹扫，避免管线内残留LNG产生危险。
Claims (7)
1.一种LNG船的加注方法，其特征在于：加注撬块通过加注软管与加注站连接，加注站分别通过气相管线、液相管线与LNG燃料舱内部连通，气相管线位于LNG燃料舱顶部，液相管线位于LNG燃料舱底部，气相管线、液相管线分别伸出有回气管路与火炬塔连通；
干燥惰化：
氮气以100m3/h~200m3/h的速率经由气相管线进入LNG燃料舱，1小时后，氮气的速率提升至1000m3/h~1500m3/h进入LNG燃料舱，LNG燃料舱内的空气经由液相管线排出至火炬塔，火炬塔取样口的氧含量小于2%，露点小于-40℃时，干燥惰化结束，进入预冷阶段；
预冷阶段：
液氮通过加注撬块形成-160℃的低温氮气，-160℃的低温氮气经过加注站通过液相管线进入LNG燃料舱，将LNG燃料舱内的常温氮气自气相管线排出，经由回气管路排至火炬塔，当LNG燃料舱内的温度低于-110~120℃时，预冷结束，进入置换阶段；
置换阶段：
LNG通过加注撬块变为-130℃的NG，-130℃的NG经过加注站通过气相管线以100m3/h~200m3/h的速率进入LNG燃料舱，一小时后，NG的速率提升至1000m3/h~1500m3/h，LNG燃料舱内的低温氮气由人类舱底部液相管线排出，通过回气管路排至火炬塔，当LNG燃料舱的取样口的碳氢比大于95%时，置换结束，进入LNG加注阶段；
LNG加注阶段：
LNG通过液相管线进入LNG燃料舱，直至加注的LNG达到目标值，加注结束。
2.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于：干燥惰化过程结束前，对火炬塔取样口进行三次取样，每次取样间隔20分钟。
3.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于：预冷过程中，LNG燃料舱的降温速率不大于10℃/小时。
4.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于：预冷过程中每下降50℃，就对LNG燃料舱上的法兰螺栓进行紧固。
5.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于：氮气、液氮及LNG可通过加注槽车或加注船运输，加注槽车或加注船通过加注软管与加注撬块连接。
6.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于： LNG燃料舱内部设置有温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种LNG船的加注方法，其特征在于：LNG燃料舱是C型舱。
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