船舶LNG加氣站13.9.22課件

中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院

2013年9月船舶LNG加氣站

建設(shè)方案及技術(shù)研究

主要內(nèi)容1.船舶LNG加氣站建設(shè)背景2.參考的主要規(guī)范3.船舶LNG加氣站建設(shè)規(guī)模4.船舶LNG加氣站建設(shè)方案5.關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決措施1.船舶LNG加氣站建設(shè)背景

因此要大力推進(jìn)內(nèi)河航道運(yùn)輸船舶的節(jié)能減排、清潔能源替代石油的工作。1.1政策支持根據(jù)國(guó)家《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》要求，要大力推廣使用清潔能源替代石油；

根據(jù)2011年國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快長(zhǎng)江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》，長(zhǎng)江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展已上升為國(guó)家戰(zhàn)略,提出“要利用十年左右的時(shí)間，建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系”；交通運(yùn)輸部發(fā)布《公路水路交通運(yùn)輸節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中明確要求：至“十二五”末，船舶運(yùn)輸單位周轉(zhuǎn)量能耗要比2005年下降14%，二氧化碳排放要比2005年下降15%。1.2LNG作為船舶燃料的優(yōu)勢(shì)環(huán)保性LNG作為一種清潔能源，燃燒不產(chǎn)生任何硫化物、懸浮顆粒物、芳香烴和烯烴，替代柴油時(shí)能減少二氧化碳排放約20%，減少氮氧化物排放約90%。動(dòng)力性目前較成熟的LNG動(dòng)力船舶為L(zhǎng)NG-柴油雙燃料混合動(dòng)力，

LNG替代約70%的燃油，LNG：柴油=7:3，混合動(dòng)力性能與純柴油為燃料的動(dòng)力性能相當(dāng)。經(jīng)濟(jì)性采用LNG-柴油雙燃料混合動(dòng)力與用純柴油相比，節(jié)約燃料費(fèi)用約25%。2010年8月，我國(guó)內(nèi)河第一艘LNG-柴油雙燃料混合動(dòng)力船舶--武漢輪渡“302”號(hào)拖輪在武漢粵漢碼頭試航成功，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)內(nèi)河船舶“油改氣”零的突破。

1.3LNG燃料船舶及加氣站發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1LNG燃料船舶“0”的突破序號(hào)船名改造技術(shù)改造/建造情況1武漢輪渡拖302單點(diǎn)噴射2010年8月完成改造2蘇宿貨1260單點(diǎn)噴射2010年9月完成改造3長(zhǎng)迅3號(hào)單點(diǎn)噴射2011年3月完成改造4贛撫州貨0608單點(diǎn)噴射2011年6月完成改造5紅日166單點(diǎn)噴射2011年7月完成改造6魯濟(jì)寧貨2535單點(diǎn)噴射2011年12月完成改造7“漓江山水34號(hào)”游船單點(diǎn)噴射2011年1月完成改造83100噸LNG雙燃料動(dòng)力船單點(diǎn)噴射新建船,即將進(jìn)行航行試驗(yàn)

試點(diǎn)改造LNG燃料船實(shí)例1.3.2船舶LNG加氣站現(xiàn)狀目前我國(guó)暫無(wú)投運(yùn)的船舶LNG加氣站；試驗(yàn)改裝LNG燃料船舶加注方式船舶LNG加氣站標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚未出臺(tái)（正在編制）1.4市場(chǎng)前景

LNG-柴油雙燃料混合動(dòng)力船的試航成功，標(biāo)志著我國(guó)已在內(nèi)河船舶油改氣關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，長(zhǎng)江等內(nèi)河航道使用天然氣的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)；加氣設(shè)施不配套成為推廣LNG作為船用清潔燃料的主要瓶頸，船舶LNG加氣站的建設(shè)迫在眉睫；我國(guó)有內(nèi)河運(yùn)輸船約30萬(wàn)艘，在長(zhǎng)江水域?qū)⒔?0余萬(wàn)艘，京杭大運(yùn)河約3萬(wàn)艘，而這些船舶目前主要以柴油為燃料。船舶LNG加氣市場(chǎng)前景廣闊。

枯水季與豐水季航道水位高差及水域范圍變化較大，考慮航道要求，加氣船舶隨季節(jié)水位不同而無(wú)法固定停泊位置，而LNG輸送管道本身不能伸縮變化。因此，船舶加氣對(duì)LNG管道系統(tǒng)的變化調(diào)節(jié)適應(yīng)性要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸上汽車LNG加氣和海上LNG運(yùn)輸船裝卸系統(tǒng)的適應(yīng)性要求。LNG輸送管道變化調(diào)節(jié)的適應(yīng)性問(wèn)題是內(nèi)河航道船舶LNG加氣站的技術(shù)難題。1.5建設(shè)難點(diǎn)船舶LNG加氣站標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚未完善；LNG在內(nèi)河航道的運(yùn)輸問(wèn)題尚未解決；2.主要參考規(guī)范《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 》GB50028《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》

GB50016《LNG燃料動(dòng)力試點(diǎn)船舶技術(shù)要求》2012交通部海事局《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》2011中國(guó)船級(jí)社《內(nèi)河散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范》2008中國(guó)船級(jí)社《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》JTS165-5

《液化天然氣燃料水上加注設(shè)施入級(jí)及建造規(guī)范》（建議稿）交通部海事局《液化天然氣加注碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》已委托中交四航院開始制定3.船舶LNG加氣站建設(shè)規(guī)模3.1建設(shè)依據(jù)

根據(jù)《LNG燃料動(dòng)力試點(diǎn)船舶技術(shù)要求》，船舶上所設(shè)LNG燃料儲(chǔ)罐總?cè)莘e不得大于20米3,充裝系數(shù)為90%，每艘船充裝量≤18米3；參照我國(guó)《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，LNG運(yùn)輸船舶不宜在夜間行進(jìn)出港和靠離泊作業(yè)，在同一泊位不能同時(shí)進(jìn)行加氣和卸氣作業(yè)；由于內(nèi)河航道岸線資源有限，建議LNG加氣站按一個(gè)1000~5000t級(jí)船舶的泊位考慮建站規(guī)模。3.2加氣參數(shù)加氣時(shí)間:1小時(shí)每天加氣船舶數(shù)量：12~14艘船（白天加氣）單船加氣量：

≤18米33.3建設(shè)規(guī)模日加氣(LNG)規(guī)模：216米3/天（按每天加12艘船計(jì)）年加氣(LNG)規(guī)模：7.12萬(wàn)米3/年

（按330天計(jì)，折合LNG3.2萬(wàn)噸/年）儲(chǔ)存(LNG)規(guī)模：500~600米3（2~3天）4.船舶LNG加氣站技術(shù)方案豐水季枯水季枯水季與豐水季水位高差較大（約30米），江面水域?qū)挾茸兓?/p>

較大（約160米）；考慮航道通航要求，LNG燃料動(dòng)力船隨季節(jié)水位不同而無(wú)法固定停泊位置。水域變化范圍約160m高差約30m結(jié)合長(zhǎng)江上游重慶地區(qū)具體建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)行內(nèi)河航道LNG加氣站建設(shè)方案研究：--水上加氣站（船上儲(chǔ)氣、船上加氣）--岸上加氣站（岸上儲(chǔ)氣、船上加氣）比選方案：4.1水上加氣站方案

將LNG的裝卸、儲(chǔ)存、加氣設(shè)施及配套的控制系統(tǒng)、供配電設(shè)施、消防設(shè)施均設(shè)在位于河道的LNG躉船上，岸上設(shè)置LNG槽車回車場(chǎng)、生產(chǎn)輔助用房等設(shè)施。進(jìn)行船上儲(chǔ)氣、船上加氣。

水上加氣站總平面布置圖LNG回車場(chǎng)區(qū)生產(chǎn)輔助區(qū)岸上輔助區(qū)架空斜坡道及纜車LNG躉船岸上占地面積：~12000m2岸上區(qū)域水上區(qū)域LNG槽車LNG儲(chǔ)罐LNG加氣機(jī)LNG燃料船BOG調(diào)壓設(shè)施BOG儲(chǔ)罐LNG加氣臂水上加氣站流程示意圖增壓氣化器增壓氣化器躉船上自用BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG躉船上設(shè)施LNG槽車岸上工藝設(shè)施斜坡道及纜車LNG槽車卸車區(qū)LNG躉船LNG儲(chǔ)罐區(qū)LNG加注區(qū)水上加氣站LNG槽車運(yùn)輸示意--LNG槽車由纜車承載從岸上沿斜坡道（坡度19.4%）下行至LNG躉船；--在LNG躉船上進(jìn)行卸車、儲(chǔ)存，--卸車完成后，LNG槽車由纜車承載沿斜坡道從LNG躉船上行至岸上；--在躉船上，通過(guò)LNG泵、LNG加氣機(jī)、加氣臂向船舶加注LNG；豐水季枯水季岸上區(qū)域纜車承載LNG槽車1.躉船隨水位變化方便,適應(yīng)性強(qiáng)，加氣操作方便；2.LNG管道短，管道LNG損耗較小；3.岸上占地面積較小。LNG儲(chǔ)存于航道上的躉船上，安全風(fēng)險(xiǎn)大；接收氣源受限，只方便接收水上運(yùn)輸來(lái)的LNG氣源, 但目前內(nèi)河航道尚未允許運(yùn)輸LNG；接收陸上運(yùn)輸?shù)?LNG氣源風(fēng)險(xiǎn)很大；LNG儲(chǔ)存于躉船上，加氣與卸氣不可同時(shí)進(jìn)行，加氣

規(guī)模受限制；4.投資較高。水上加氣站優(yōu)點(diǎn)：水上加氣站缺點(diǎn)：

將LNG的裝卸、儲(chǔ)存及配套的總控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)設(shè)在岸上的LNG站區(qū)內(nèi)，水上的躉船上不設(shè)LNG儲(chǔ)罐，只設(shè)LNG加氣機(jī)、加氣臂等加氣設(shè)施及相應(yīng)配套設(shè)施，進(jìn)行岸上儲(chǔ)氣、船上加氣。

4.2岸上加氣站方案岸上LNG加氣站鳥瞰圖水上區(qū)域岸上區(qū)域LNG管道LNG工藝裝置區(qū)生產(chǎn)輔助區(qū)LNG站區(qū)架空斜坡道加氣機(jī)、加氣臂岸上LNG加氣站總平面圖LNG加氣躉船岸上占地面積：~18000m2LNG儲(chǔ)罐區(qū)LNG槽車LNG儲(chǔ)罐LNG加氣機(jī)LNG燃料船BOG調(diào)壓BOG儲(chǔ)罐LNG加氣臂岸上加氣站流程示意圖卸車增壓氣化器儲(chǔ)罐增壓氣化器站內(nèi)外用戶BOG換熱器LNGBOGNGLNG泵LNG加氣躉船設(shè)施岸上設(shè)施斜坡道上LNG管道岸上加氣站LNG輸送示意圖豐水季岸上管道--LNG槽車在岸上進(jìn)行LNG卸車、儲(chǔ)存，--LNG由岸上儲(chǔ)罐區(qū)的LNG泵加壓后沿斜坡道敷設(shè)的LNG管道輸送至LNG躉船，--通過(guò)躉船上LNG加氣機(jī)、加氣臂向船舶加注LNG燃料；--通過(guò)斜坡道上BOG管道將LNG燃料船加氣過(guò)程中的BOG返回到岸上?？菟綥NG、BOG管道LNG加氣機(jī)、加氣臂岸上加氣站優(yōu)點(diǎn)：岸上加氣站缺點(diǎn)：儲(chǔ)氣罐布置于岸上，安全可靠性強(qiáng)；且有

現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范作為依據(jù)；便于接收陸上、水域運(yùn)輸?shù)腖NG氣源；岸上LNG卸氣與船上LNG加氣可同時(shí)進(jìn)行；投資較省。航道水位發(fā)生較大變化時(shí)，LNG管道需隨水位

變化調(diào)整接口位置，操作較復(fù)雜；LNG輸送管道長(zhǎng)，對(duì)管道材料及保冷要求高，

管道中有少量BOG產(chǎn)生，管道有LNG損耗；岸上占地面積較大。

推薦方案：從運(yùn)行安全可靠、節(jié)省投資、結(jié)合目前LNG運(yùn)輸條件及工程具體條件考慮，推薦：

岸上儲(chǔ)氣、船上加氣方案。5.關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及解決措施5.1LNG管道輸送措施關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)：

由岸上LNG站區(qū)至隨水位變換位置的LNG加氣躉船的LNG輸送

豐水季躉船枯水季躉船LNG、BOG管道岸上設(shè)施--岸上LNG設(shè)施通過(guò)斜坡道上的工藝管道與加氣躉船上的工藝管道連接。斜坡道上的工藝管道設(shè)置分段閥門；--LNG加氣躉船設(shè)置鋼引橋與斜坡道搭接，鋼引橋可適應(yīng)一定高度的水位變化，鋼引橋兩端為不銹鋼軟管；--當(dāng)航道水位變化超出鋼引橋可調(diào)整的范圍時(shí)，需要移動(dòng)LNG加氣躉船；上行時(shí)關(guān)閉現(xiàn)接口處及擬接口處的2道分段閥門，并將該段管道內(nèi)的LNG用氮?dú)庵脫Q，然后移動(dòng)躉船使躉船上LNG、BOG管道與斜坡道上相應(yīng)位置的LNG、BOG支管閥門連接，從而實(shí)現(xiàn)LNG、BOG輸送管道接口隨水位變化而調(diào)整，下行反之。LNG、BOG管道鋼引橋真空軟管真空軟管架空斜坡道上位于鋼引橋管道接口以下的LNG管道、BOG管道經(jīng)置換后管內(nèi)介質(zhì)為氮?dú)?，位于水下的工藝管道中介質(zhì)始終為氮?dú)?，保證運(yùn)行安全。一般航道水位的變化屬于季節(jié)性的變化，因此LNG、BOG管道變換接口亦是季節(jié)性的，無(wú)需每日頻繁操作。

為保證斜坡道上的LNG工藝管道在水下環(huán)境的絕熱保冷性能，LNG、BOG管道采用真空絕熱不銹鋼管道。加氣躉船的鋼引橋兩端設(shè)置真空絕熱不銹鋼軟管.5.2工藝管道

船舶LNG加氣機(jī)已研發(fā)；5.3LNG加注設(shè)施

采用LNG加氣機(jī)、LNG加氣臂聯(lián)合設(shè)置方式；

LNG加氣臂不同于LNG接收站用海上LNG碼頭用的LNG裝卸臂，已研發(fā)。

岸上下斜坡道前工藝管道設(shè)置緊急切斷閥;5.4特殊安全措施躉船上的LNG加氣臂設(shè)置拉斷閥；鋼引橋與斜坡道接端的LNG、BOG真空絕熱軟管上設(shè)置拉斷閥;斜坡道上LNG、BOG分段閥門及支管閥設(shè)置防水罩。緊急切斷閥拉斷閥拉斷閥防水罩

結(jié)合長(zhǎng)江上游LNG加氣站建設(shè)的工程實(shí)