CN115370954B - 一种lng运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，具体包括以下步骤：分别检查货舱露点和氧含量是否达标；降低所有货舱的压力；用汽化后的天然气对某单舱进行置换；置换出的气体检测出CH含量后，将置换出来的气体注入另一个单舱；对置换完成的单舱进行冷舱，同时该单舱的挥发气经过加热器继续对另一个舱进行置换；冷舱完成的单舱，对其进行液体加注，同时加注过程中的挥发气经加热器继续对另一个舱进行置换。本发明对单舱进行置换、冷舱及加注的方法，将最大限度的对天然气在整个操作过程中得到充分的利用，节省了试验的成本，做到了将本增益，同时对环境也起到保护作用。
Description
技术领域
本发明主要涉及运用于LNG船，一种LNG运输船上经济安全地进行单舱置换、冷却及加注的方法。
背景技术
LNG船货舱的单舱置换、冷却及加注是目前的新技术要求。它能够在满足单舱置换、冷舱、加注后，继续使用加注舱的液继续保持货舱的冷度，以保证试航船舶或首次载货的船舶靠气站时，能够直接进行货舱的加注，从而节约时间成本。因此需要有一种既经济又安全的方法，来满足市场经济的要求。
目前常规的安装方法：对LNG运输船上的多个单个液货舱，都是同时进行惰性其他加注，同时进行多个单舱的气体置换，同时对多个单舱进行冷舱操作，并且同时对多个单舱进行液化天然气加注。但是加注船只有一个，其他加注管道总的流量是确定，加注效率是相同的，整体液货舱加注完成所需的时间基本确定。
在上述LNG运输船上液货舱其他置换、冷却及加注的方法，存在操作时间比较长久，不利于生产计划的有利执行，在货舱置换时，一旦透气桅监测到CH含量时，虽然CH含量比较低，但为了安全起见，不能将混合气直接排大气，需向焚烧塔输送，把天然气给焚烧掉，但由于浓度太低，对于焚烧塔的焚烧能力也提出了要求，这样势必就会增加设备的费用，从而增加了生产成本。在冷舱、加注时需要严格控制液体的流量。
发明内容
本发明的目的是克服现有操作的缺陷，设计出一种LNG运输船上单舱置换、冷却及加注的方法。本发明的方法要能够做到减少天然气的焚烧量，减少排入到大气中的气体量，减少污染，并且能够降低焚烧塔的焚烧量，增加寿命。
为达到上述目的，本发明所采用的操作方法是：
一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，在所述LNG运输船上设有至少两个单独的液货舱，每个液货舱在液化天然气加注前均充满有氮气，液货舱中LNG加注过程包括液货舱气体置换、液货舱冷舱、液化天然气加注环节，该方法先选择一个单独液货舱作为第一单舱，对第一单舱进行气体置换，利用气态天然气置换单舱中的氮气，再利用液态天然气对置换后的单舱进行冷舱，冷舱完成后加注液化天然气，第一单舱在气体置换环节出的氮气与天然气混合气体充入至其他单舱进行气体置换，第一单舱在冷舱、加注时因膨胀挥发而产生的天然气经加热后也充入至其他单舱进行气体置换，将首先进行气体置换的其他单舱作为第二单舱，完成第二单舱气体置换后再依次逐一对其他单舱进行气体置换，待第一单舱加注的液态天然气后，利用第一单舱内的液态天然气对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各单舱完成冷舱，靠泊气站后直接进行对各单舱的液化天然气装载作业。
在本发明LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法中，其具体包括以下步骤：
步骤1、测量LNG运输船上所有液货舱的露点和氧含量，并确认液货舱的露点和氧含量符合设计要求；
步骤2、降低液货舱的压力至设定数值；
步骤3、选取单个液货舱作为第一单舱，进行单舱气体置换、冷却和液化天然气加注操作，对LNG运输船的管道上的阀件进行操作控制气体的管路选择与通断；
步骤4、将液化天然气从集气平台液相管接入扫舱管路，经过LNG汽化器，将液相天然气汽化成气相天然气，经挥发总管，从第一单舱气穹注入第一单舱内进行置换，将第一单舱内的氮气从液货注入管底部排出，通过液货总管传输至一舱透气桅排至大气中，先在第一单舱内先注入气相天然气直至压力到27Kpa，再排氮气；
步骤5、利用可燃气体探测系统监测到排出的气体，一旦检测到一舱透气桅排出的气体中含有CH含量时，则停止向大气排出置换气体，通过阀组调整将第一单舱置换出来的气体，从气体总管经第二单舱气穹顶部排向第二单舱中，直至第一单舱中气体置换完成，此时第二单舱的货舱压力仍在安全压力之下，该安全压力为27KPa；
步骤6、所述第一单舱完成气体置换后，关闭第一单舱上液货注入管的阀，以将第一单舱上液货注入管与其他舱隔离开；
步骤7、对所述第一单舱进行喷淋冷舱，冷舱时从第一单舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经第二单舱气穹注入到第二单舱中，若第二单舱中压力达到27KPa时，开始对所述第二单舱经行单舱气体置换操作，所述第二单舱置换出来的气体由液货管底部排出，同样经液货总管从一舱透气桅排至大气中；
步骤8、在所述第一单舱的冷舱操作结束后，开始从扫舱管流经液货注入管，对第一单舱进行液化天然气加注，加注时从第一单舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经第二单舱气穹注入到第二单舱中，继续对第二单舱进行单舱气体置换操作，当一舱透气桅中监测到CH含量时，需停止向大气排气，应将置换出的气体转排至其他单舱中；
步骤9、待第一单舱加注量达到试验要求时，第一单舱的液化天然气加注完成；
步骤10、继续LNG运输船上其他剩余单舱的气体置换操作，直至全部液化舱的置换完成；
步骤11、利用第一单舱内的喷淋泵，对包括第二单舱在内的其他各舱进行冷舱操作，并保证船舶靠泊气站前各舱的冷度符合要求；
步骤12、待LNG运输船靠泊气站后，直接对LNG运输船上各个单舱进行液化天然气的装载作业。
在上述步骤1中，所有液货舱需要预先进行货舱的惰化，选用氮气进行货舱惰化，具有惰化除氧效果，将氧含量降至0％，液货舱的露点也降到-50℃左右。而设计要求一般氧含量需达到2％VOL及以下，露点需达到-40℃及以下，故而用氮气进行惰化及干燥效果更好。
在上述步骤2中，需降低所有液货舱压力至5kpa左右，该压力下为后续单舱进行置换、冷舱、加注时，货舱压力能有比较可靠的控制。
在上述步骤4和步骤5中，在对第一单舱进行置换时，刚开始气态天然气从挥发总管经过第一单舱气穹顶部注入，置换出来的气体由第一单舱的液货注入管底部，经液货总管直接排至大气，第一单舱内先注入气相天然气直至压力达到27Kpa，液货舱才开始排出是氮气，待一舱透气桅处可燃气体探测的监测到有CH含量排出时，就应停止向大气排气，转向第二单舱排气，把第二单舱作为一个储罐，将第一单舱的置换气从气体总管经过第二单舱气穹顶部注入到第二单舱中，此时第二单舱保持进气，不往外排气，以在第二单舱的顶部形成分界面，为后续第二单舱的单舱置换做准备。
在上述步骤7和步骤8中，所述第一单舱进行冷舱和加注时，会产生大量的挥发出来的冷气，这些冷气由第一单舱气穹流经回岸管，通过加热输送至气体总管，进入第二单舱，当第二单舱内的压力达到27Kpa时，第二单舱开始气体置换，而第二单舱置换出的气体也是刚开始直接排大气；待一舱透气桅处可燃气体探测的监测到有CH含量排出时，就应停止向大气排气，转向其他单舱。
在上述步骤9中，所述第一单舱液态天然气加注量的试验要求是：第一单舱内液态天然气液位达到泵浦浸没液位，并达到泵浦浸没时间。
在上述步骤11中，在去气站的途中，利用已装载液态天然气的第一单舱内的扫舱喷淋泵，对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各舱完成冷舱后，需保证在船舶停靠气站前各舱保持冷度。
基于上述技术方案，本发明经过实践应用，取得了如下积极有益效果：
1、本发明的方法操作经济安全，适用于LNG船的单舱操作，节省了大量的人力和物力。
2、通过本发明的操作方法，天然气在整个置换、冷舱、加注过程中，得到最大限度的利用，不会造成浪费的现象，也不会出现对环境重大的污染和破坏，并且对LNG船上焚烧塔的焚烧能力要求也大大降低。
附图说明
图1为本发明一种在LNG运输船上进行经济安全的单船置换、冷舱及加注的方法的操作流程示意图。
图2为本发明LNG船单舱置换的介质状态、流向示意图。
图3为本发明LNG船单舱置换的介质状态、流向示意图。
图4为本发明LNG船单舱冷舱的介质状态、流向示意图。
图5为本发明LNG船单舱加注的介质状态、流向示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供了一种在LNG运输船上进行经济安全的单船置换、冷舱及加注的方法，在所述LNG运输船上设有至少两个单独的液货舱，每个液货舱在液化天然气加注前均充满有氮气，液货舱中LNG加注过程包括液货舱气体置换、液货舱冷舱、液化天然气加注环节。新的方法防止在单舱进行置换、冷舱及加注操作时，造成不必要的安全风险及对环境的破坏。本发明的附图中涉及到虚线的液货舱不是同时参与置换、冷却和加注的，而是逐个完成气体置换和冷却。
如图1所示，本发明是一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，在所述LNG运输船上设有至少两个单独的液货舱，每个液货舱在液化天然气加注前均充满有氮气，液货舱中LNG加注过程包括液货舱气体置换、液货舱冷舱、液化天然气加注环节。该方法先选择一个单独液货舱作为第一单舱，对第一单舱进行气体置换，利用气态天然气置换单舱中的氮气，再利用液态天然气对置换后的单舱进行冷舱，冷舱完成后加注液化天然气，第一单舱在气体置换环节出的氮气与天然气混合气体充入至其他单舱进行气体置换，第一单舱在冷舱、加注时因膨胀挥发而产生的天然气经加热后也充入至其他单舱进行气体置换，将首先进行气体置换的其他单舱作为第二单舱，完成第二单舱气体置换后再依次逐一对其他单舱进行气体置换，待第一单舱加注的液态天然气后，利用第一单舱内的液态天然气对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各单舱完成冷舱，靠泊气站后直接进行对各单舱的液化天然气装载作业。图1中的第一舱与文中的第一单舱含义相同。
如图2至图5而言，对于常规的LNG运输船来说，一般液货舱包含有四个单舱，从前至后分别为一舱、二舱、三舱和四舱，图中1#tank、2#tank、3#tank和4#tank为一舱、二舱、三舱和四舱。在单舱操作时，但可以参照对三舱的单舱进行气体置换、冷舱和注气操作，可供选取其他舱进行操作。
本发明的LNG船经济安全型置换、冷却及加注的方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：根据设计要求，使用露点仪和测氧仪分别检查测量所有货舱的露点和氧含量，并确认货舱的露点和氧含量是否符合设计要求。所有液货舱需要预先进行货舱的惰化，选用氮气进行货舱惰化，具有惰化除氧效果，将氧含量降至0％，液货舱的露点也降到-50℃左右。而设计要求一般氧含量需达到2％VOL及以下，露点需达到-40℃及以下，故而用氮气进行惰化及干燥效果更好。故而气体置换就是用气态的天然气来将氮气置换出来，形成货舱内的天然气氛围。
步骤2：根据试验要求，降低货舱压力，实践中需降低所有液货舱压力至5kpa左右，该压力下为后续单舱进行置换、冷舱和加注时，货舱压力能有比较可靠的控制。
步骤3：在LNG船上选取进行单舱操作的货舱，譬如以三舱为例，进行单舱气体置换、冷却和液化天然气加注，对相关阀件进行操作，通过管路上的阀件操作来改变气体或液体的运行路线；
步骤4：如图2所示，将液态天然气从集气平台液相管接入扫舱管路，经过LNG汽化器，液相的天然气汽化成气相的天然气，经挥发总管，从三舱气穹注入货舱进行置换，货舱内的氮气再从三舱液货注入管底部通过液货总管经位于一舱的透气桅排至大气中；本步骤中，三舱进行气体置换时，先持续排入汽化好的天然气，开始并不排气，待天然气与氮气在三舱中集聚分界，压力持续增加直至到27KPa时才开始排气；
步骤5：如图3所示，当可燃气体探测系统监测到一舱透气桅排出的气体中含有CH(甲烷)含量时，停止向大气排出置换气体，同时将三舱置换出来的气体通过相关阀组的调整，从气体总管经四舱气穹顶部排向四舱，直至三舱气体置换完成，四舱的货舱压力仍在安全压力之下，此时的安全压力为27KPa；
在上述步骤4和步骤5中，在对三舱进行置换时，刚开始气态天然气从挥发总管经过三舱气穹顶部注入，先积蓄到一定压力，待压力达到一定数值后进行气体置换，压力数值根据船型不同稍有不同，一般选择27KPa，置换出来的气体由三舱的液货注入管底部，经液货总管直接排至大气，液货舱开始排出是氮气，待一舱透气桅处可燃气体探测系统的监测到有CH含量排出时，就应停止向大气排气，转向四舱排气，把四舱作为一个储罐，将三舱的置换气从气体总管经过四舱气穹顶部注入到四舱中，此时四舱保持进气，不往外排气，以在四舱的顶部形成分界面，为后续四舱的单舱置换做准备；
步骤6：三舱单舱置换完成，关闭三舱液货注入管上的阀，将三舱液货注入管与其他舱隔离开；
步骤7：如图4所示，对三舱进行喷淋冷舱，同时从三舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经四舱气穹注入，对四舱经行单舱置换操作，四舱置换出来的气体由液货管底部排出，经液货总管从一舱透气桅排至大气，当一舱透气桅中监测到CH含量时，需停止向大气排气，应将置换出的气体转排至二舱或一舱；
步骤8：如图5所示，三舱冷舱结束后，开始从扫舱管流经液货注入管，进行三舱加注，同时从三舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经四舱气穹注入，对四舱经行单舱置换操作，四舱置换出来的气体由液货管底部排出，经液货总管从一舱透气桅排至大气，当一舱透气桅中监测到CH含量时，需停止向大气排气，应将置换出的气体转排至二舱或一舱；
在上述步骤7和步骤8中，所述三舱进行冷舱和加注时，会产生大量的挥发出来的冷气，这些冷气由三舱气穹流经回岸管，通过加热输送至气体总管，进入四舱，给四舱继续气体置换，而四舱置换出的气体也是刚开始直接排大气；待一舱透气桅处可燃气体探测系统的监测到有CH含量排出时，就应停止向大气排气，转向其他单舱。
步骤9：三舱加注量达到试验要求，三舱的单舱加注完成；所述第一单舱液态天然气加注量的试验要求是：第一单舱内液态天然气液位达到泵浦浸没液位，并达到泵浦浸没时间。
步骤10：三舱加注完成后，依次对四舱、二舱和一舱完成气体置换工作。
步骤11、利用三舱内的喷淋泵，对其他各舱进行冷舱操作。并保证船舶靠泊气站前各舱的冷度；在去气站的途中，利用已装载液态天然气的三舱内的扫舱喷淋泵，对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各舱完成冷舱后，需保证在船舶停靠气站前各舱保持冷度。
步骤12、待船舶靠泊气站后，可以直接进行液化天然气的装载作业。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，在所述LNG运输船上设有至少两个单独的液货舱，每个液货舱在液化天然气加注前均充满有氮气，液货舱中LNG加注过程包括液货舱气体置换、液货舱冷舱、液化天然气加注环节，其特征在于，该方法先选择一个单独液货舱作为第一单舱，对第一单舱进行气体置换，利用气态天然气置换第一单舱中的氮气，再利用液态天然气对置换后的第一单舱进行冷舱，冷舱完成后加注液化天然气，第一单舱在气体置换环节出的氮气与天然气混合气体充入至其他单舱进行气体置换，第一单舱在冷舱、加注时因膨胀挥发而产生的天然气经加热后也充入至其他单舱进行气体置换，将首先进行气体置换的其他单舱作为第二单舱，完成第二单舱气体置换后再依次逐一对其他单舱进行气体置换，待第一单舱加注的液态天然气后，利用第一单舱内的液态天然气对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各单舱完成冷舱，靠泊气站后直接进行对各单舱的液化天然气装载作业；该方法具体包括以下步骤：
步骤1、测量LNG运输船上所有液货舱的露点和氧含量，并确认液货舱的露点和氧含量符合设计要求；
步骤2、降低液货舱的压力至设定数值；
步骤3、选取单个液货舱作为第一单舱，进行单舱气体置换、冷却和液化天然气加注操作，对LNG运输船的管道上的阀件进行操作控制气体的管路选择与通断；
步骤4、将液化天然气从集气平台液相管接入扫舱管路，经过LNG汽化器，将液相天然气汽化成气相天然气，经挥发总管，从第一单舱气穹注入第一单舱内进行置换，将第一单舱内的氮气从液货注入管底部排出，通过液货总管传输至一舱透气桅排至大气中，先在第一单舱内先注入气态天然气直至压力到27Kpa，再排氮气；
步骤5、利用可燃气体探测系统监测到排出的气体，一旦检测到一舱透气桅排出的气体中含有CH含量时，则停止向大气排出置换气体，通过阀组调整将第一单舱置换出来的气体，从气体总管经第二单舱气穹顶部排向第二单舱中，直至第一单舱中气体置换完成，此时第二单舱的货舱压力仍在安全压力之下，该安全压力为27KPa；
步骤6、所述第一单舱完成气体置换后，关闭第一单舱上液货注入管的阀，以将第一单舱上液货注入管与其他舱隔离开；
步骤7、对所述第一单舱进行喷淋冷舱，冷舱时从第一单舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经第二单舱气穹注入到第二单舱中，若第二单舱中压力达到27KPa时，开始对所述第二单舱经行单舱气体置换操作，所述第二单舱置换出来的气体由液货注入管底部排出，同样经液货总管从一舱透气桅排至大气中；
步骤8、在所述第一单舱的冷舱操作结束后，开始从扫舱管路流经液货注入管，对第一单舱进行液化天然气加注，加注时从第一单舱气穹挥发出来的冷的天然气，经加热器加热，由挥发总管经第二单舱气穹注入到第二单舱中，继续对第二单舱进行单舱气体置换操作，当一舱透气桅中监测到CH含量时，需停止向大气排气，应将置换出的气体转排至其他单舱中；
步骤9、待第一单舱加注量达到试验要求时，第一单舱的液化天然气加注完成；
步骤10、继续LNG运输船上其他剩余单舱的气体置换操作，直至全部液化舱的置换完成；
步骤11、利用第一单舱内的喷淋泵，对包括第二单舱在内的其他各单舱进行冷舱操作，并保证船舶靠泊气站前各单舱的冷度符合要求；
步骤12、待LNG运输船靠泊气站后，直接对LNG运输船上各个单舱进行液化天然气的装载作业。
2.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，步骤1中，所有液货舱需要预先进行货舱的惰化，选用氮气进行货舱惰化，具有惰化除氧效果，将氧含量降至0%，液货舱的露点也降到-50℃。
3.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，所述步骤2中，所有液货单舱的舱内压力设定值为5Kpa。
4.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，在步骤4中，在对第一单舱进行置换时，第一单舱内先注入气态天然气直至压力达到27Kpa，第一单舱再开始排出氮气，待一舱透气桅处可燃气体探测系统监测到有CH含量排出时，停止向大气排气。
5.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，在步骤5中，待一舱透气桅处可燃气体探测系统的监测到有CH含量排出时，停止向大气排气，转向第二单舱排气，把第二单舱作为一个储罐，将第一单舱的置换气从气体总管经过第二单舱气穹顶部注入到第二单舱中，此时第二单舱保持进气，在压力达到27Kpa前不往外排气，以在第二单舱的顶部形成分界面，为后续第二单舱的单舱气体置换做准备。
6.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，在步骤9中，所述第一单舱液态天然气加注量的试验要求是：第一单舱内液态天然气液位达到泵浦浸没液位，并达到泵浦浸没时间。
7.根据权利要求1所述的一种LNG运输船中进行单舱置换、冷却及加注的方法，其特征在于，在步骤11中，在去气站的途中，利用已装载液态天然气的第一单舱内的扫舱喷淋泵，对气体置换完成的其他单舱进行冷舱，待其余各单舱完成冷舱后，需保证在船舶停靠气站前各单舱保持冷度。
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