LNG运输船基本装卸货航次概述
三石LNG杂谈系列之二
前言:
本文是作者根据个人在LNG船工作十余年的经验撰写，绝对原创，鉴于个人能力有限，错漏之处在所难免，故此还请广大读者及LNG相关从业人员不吝赐教，多谢多谢！
以下为正文:
液化天然气船,简称“LNG船”，是在零下163摄氏度低温下运输液化天然气的专用船舶，是一种“海上超级冷冻车”。那么，
- LNG船在码头是如何进行装卸货作业的，
- 她在满载航程和空载航程中需要进行哪些必要的操作，
- 在这些操作中又有哪些需要注意的事项呢？
本文将针对以上问题，就LNG船在一个基本装卸货航次中的各个阶段加以阐述和分析，以给各相关人员特别是一线海员提供基本的信息与介绍，希望能够对相关读者的工作有一定的帮助。
1 LNG船的基本装卸货航次
LNG船的一个基本装卸货航次循环如下图所示：
下面将从“到港前的各项准备工作”开始阐述该装卸货航次循环。
2 到港装货前的各项准备工作
（1） 液化天然气装货码头对LNG运输船到港时的状态有非常严格的要求，一旦船舶状态不符合码头的要求，将被拒绝装货，而这些要求中最重要的一点就是对LNG运输船货舱温度的要求，通常情况下的要求是：
对于薄膜型货舱的LNG运输船，货舱平均温度必须低于零下130摄氏度
对于MOSS型货舱的LNG船要求稍低一些，但也要求货舱平均温度必须低于零下110摄氏度。
为达到装货港对于货舱温度的要求，通常LNG运输船在卸货时都会留下一定数量的底货，一来用于在压载航程中作为主推进动力装置的燃料，二来用于抵达装货港之前对货舱进行喷淋降温操作，以便使货舱在装货前达到港口码头对货舱温度的要求。
对于抵达装货港之前的喷淋降温操作，通常船上使用喷淋/扫舱泵，将留存的部分底货经过气穹顶部的喷淋管喷入货舱，通过液货的蒸发吸热来降低货舱的温度。在此操作过程中，需要注意的是（如图所示）：
- 在初始喷淋时，由于货舱温度迅速降低，舱压也会有一个迅速降低的过程，所以在开始喷淋前要注意货舱压力不要过低，以免因为舱压低而造成相关燃气设备停止进而影响船舶主推进动力装置。
- 在停止喷淋后，货舱压力会迅速升高，此时应注意增加对货物蒸发气消耗设备的参数设定，以避免舱压过高泄放或安全阀起跳。
- 在货舱喷淋降温过程中，还有一个需要注意的地方是对货舱绝缘层压力设定的调整，通常因为货舱降温会造成绝缘层空间变大，压力降低，所以应在喷淋降温前调高绝缘层压力设定值，将更多的氮气供应入货舱绝缘层，并注意氮气发生器工作状态，如有必要，可以起动两台氮气发生器同时工作以避免氮气低压造成相关设备安全保护装置动作。
（2） 除以上对货舱温度进行准备之外，通常在抵达装货港之前船上还应做如下准备
在抵港前3天对ESD（应急停止）系统进行试验，确保该系统工作正常
在抵港前2天对装货相关阀件进行试验，记录开关时间，如有需要进行调整。对到港后需要使用的设备进行检查和确认，如液压站，移动式危险气体检测仪等。
在抵港前1天要将装货管线准备好，如有需要，应对装货滤器及装货管接头处进行检查，清洁，干燥，更换密封垫，并用氮气吹扫，试压，确保装货管线处于备好状态。
同时应对到港装货时需使用的高载压缩机进行短时运转试验，以确定设备处于随时可用状态。
准备其它一些到港装货时需要使用的基本工具如扳手，检漏罐，胶皮垫等
（3） 其它方面的准备如电机员应对全船甲板照明进行检查及水手长带领水手准备缆绳等工作因非LNG运输船所特有的工作，在此就不多加叙述了。
3 装货操作
（1） 靠码头
LNG运输船的装卸货操作都是从船中集气平台进行操作的，通常大型LNG运输船都会在船中集气平台布置有4根液相管和1根气相管，气相管居中，前后各布置两根液相管。在靠码头时，船岸需要同时有人在气相管处进行对中操作，保证船上的气相管和岸上的气相臂处于相同的位置，以便于接下来的货臂连接。同样，无论装货还是卸货，集气平台处值班的船员应保证至少每一个小时检查船岸相对位置，以避免因船岸出现位移而造成ESD 2触发使装卸货臂从双球阀处脱开。
（2） 连接ESD电缆，开水帘
船舶靠好码头后，需要连接ESD船岸连接设备，目前最常用的是六通道的光纤船岸连接光缆，其次是37通道的船岸连接电缆，部分比较老的码头还会使用气动ESD船岸连接设备。电缆连接之后可将保护集气平台的水帘阀打开。
（3） 装货前会议
在装货前，通常岸方的装货长会和船方的大副碰头，开一个简短的装货前会议，对装货前的各项准备工作互相签署一个检查单，并对装货过程中的一些问题如装货速率，装货管压力等达成一致的意见。
（4） 装货臂的连接与吹扫
通常在装货前会议期间，集气平台处就会进行装货臂的连接与吹扫了，岸上会有操作人员将需要使用的货臂与船上的货管相连接，通常会首先连接气相臂，然后连接液相臂，根据船上货管或滤器的设计参数，通常码头连接3根液相臂即可达到所需的最大的装货速率。当货臂连接好之后，会用氮气进行压力试漏，确认无漏泄之后将氮气放掉，再进行氧含量检测，因为之前的压力检测通常使用的是纯氮气，所以基本上氧含量检测都能够达到低于1%VOL的标准。
（5） 装货前货物计量
在开完装货前会议之后，会有商检人员上船，对船上现有的货物进行装货前计量，签发计量单作为凭据。
（6） 热态ESD测试
初始货物计量之后，就可以进行热态ESD（应急关闭）了，通常热态ESD会进行两次，分别从船上和岸上各操作一次，船上的货管员需要在集气平台对ESD阀的关闭时间进行计时，标准为30秒内全部ESD 阀均应该关闭。
（7） 装货臂及装货管冷却
热态ESD做完之后，就可以开始对装货臂和船上的装货管线进行预冷了，预冷由码头提供低流量（5-15m3/h）液货通过装货臂到船上液相主管线进行，预冷完成的标准是，液相主管线前后温度均达到-130摄氏度以下，即完成预冷操作，可以进行冷态ESD测试了。
（8） 冷态ESD测试
冷态ESD测试在不同的码头有不同的要求，有些码头只要求从船方或岸方触发一次即可，有些码头的要求则和热态ESD 一样，需要从船方和岸方各触发一次。
（9） 装货及船向岸反气
做完冷态ESD后，就可以准备正式装货了，船岸的ESD阀全部打开，船方的第二截止阀也全部打开，此时岸方即可开始起泵给船上装货了，通常在装货开始前，船方会起动高载压缩机，从船上货舱抽出货物蒸发气打到岸罐，以避免装货后船上货舱压力突然升高造成泄放或安全阀起跳。在岸上开始起泵之后，船方可根据货舱压力情况对高载压缩机的工况进行调节，将货舱压力维持在一个可控的范围内，当货舱压力可控后，船方即可要求岸方继续起泵及加速，直到全速装货了。
（10） 完货操作，装货臂的排凝及吹扫
当完成装货，岸方的全部货泵停止之后，首先需要对装货臂进行排凝操作，即将装货臂和管线内的液体货物排空，通常会先让液货在重力的作用下回流到岸方及船方，然后由岸方给装货臂及管线内充注氮气（通常为4-5公斤），然后分别泄放到岸方和船方，经过几次反复的操作之后，通过集气平台的泄放管进行检测，即可确认装货臂及管线内的液货是否已经排空。
在液货排空之后，岸方会继续使用氮气吹扫装货臂及管线内的残余货气，直到符合拆管的标准（甲烷含量低于40%LEL）,即可进行拆管操作了。
（11） 完货后货物计量
当装货臂内的液货全部排除干净之后，商检即可对在船货物进行装完货后的计量了，完货计量的数据减去装货前计量的数据即为本次装货的实际装货量。
4 满载航程中货物蒸发气控制
满载航程中，因为需要满足货主对货物温度的要求：抵达卸货港时货物温升低于0.5摄氏度。所以需要对货舱温度进行控制，通常的方法是通过控制货舱压力进而控制货舱温度，而货舱压力的控制是通过控制货物自然蒸发气的消耗来控制的，根据不同LNG运输船的不同设备设置，有如下几种控制方法。
（1） 对于使用蒸汽轮机作为主动力推进装置的LNG 运输船，通常使用双燃料锅炉，将货物蒸发气作为燃料消耗掉，如果对船速要求较高，有时货物的自然蒸发气不足以供应锅炉燃烧，还需要起动液货强制蒸发器产生货气供锅炉燃烧，此时对舱压和舱温的控制自然是没有问题了。而如果要求的船速较慢，锅炉不足以消耗自然产生的货物蒸发气的话，就需要对锅炉产生的蒸汽进行强制液化操作，以便锅炉可以将多余的货物蒸发气消耗掉进而保持货舱压力与温度了。
（2） 对于使用双燃料柴油机 GCU的LNG运输船，如果双燃料柴油机不足以消耗全部自然蒸发气的话，就需要起动GCU将多余的蒸发气消耗掉了。
（3） 对于船上设置有再液化装置的LNG运输船，则会将自然蒸发出来的货物蒸发气进行再液化之后再送回货舱，这样货舱的压力和温度都会一直保持在货主要求的范围内。
5 到港卸货前的各项准备工作
（1） 满载航程中，因为货舱内充满液货，所以货舱温度不会有大幅度的上升，只要在航程中注意控制住货舱的压力，通常很容易达到货主的要求，即在抵达卸货港的时候，货物温度的温升少于0.5摄氏度。
（2） 另外一个需要在抵达卸货港之前进行的操作是对船上液货主管线的提前预冷，通常这个操作可在抵港前一天或抵港上引水之后（如从引水站到码头有较长航程的话）进行，只要在靠上码头之前将液货主管线前后均冷却到零下130摄氏度以下就可以了。
（3） 其它准备如ESD试验，阀件开关时间检测，卸货管滤器清洁，干燥，更换垫床等准备基本与装货相同，在这里就不多加叙述了，需要提一下的是因为卸货时是从岸上给船上反气，所以不需要对高载压缩机进行运转试验。
6 到港卸货及底货的存留
（1） 卸货操作的前6项和装货操作基本一致，在此略过不谈。
（2） 同样，在热态ESD测试完之后，可以开始对卸货臂进行预冷了，这次是使用船上的喷淋/扫舱泵提供液货向岸上输送进而对卸货臂及岸上的液货管进行预冷操作了，船上集气平台处的第二截止阀处于关闭状态，液货通过预冷阀，经船上的ESD阀和岸上的ESD阀之后流经岸上的液货管进入岸罐，整个过程大概需要持续一到一个半小时，同样，预冷完成的标准也是卸货臂及管线温度均低于零下130摄氏度即可，当然，通常都会低于零下150摄氏度。
（3） 同样，预冷结束后做冷态ESD测试，然后就可以开始卸货了。
（4） 对于卸货，有四步法和八步法之分，它们分别为
- 四步法的意思是：在起动货泵进行卸货时，首先选择一个舱（通常是2舱），在装货阀全开，货舱分支阀全关的情况下，将两台卸货泵都起动运转起来，稳定在打循环状态后，再慢慢打开货舱分支阀，关闭货舱装货阀，将液货排往岸罐。接着重复以上操作，通常按照2-3-4-1的货舱顺序，依次起泵卸货，最后将8台货泵全部起动运转之后，再逐渐加速到全速卸货。
- 而八步卸货法，与上面四步卸货法的区别为开始每个舱只起动1台卸货泵，同样按照2-3-4-1的顺序将每舱各起动一个泵之后，再重复一遍，将各舱的第二台货泵起动运转，直到最后8台卸货泵全部起动运转之后，再逐渐加速到全速卸货。
- 对于这两种卸货方法，其实可以说是各有利弊，那么喜欢使用哪种卸货方法，通常就看大副的想法了。
（5） 卸完货之后的排凝，吹扫，计量等工作与装货时基本相同，这里不多就赘言了。
（6） 关于卸货，还有一个很关键的事情需要在此提及，就是对底货留存数量的决定。LNG运输船，因为在压载航程中可能需要以货物蒸发气作为燃料，或即使是常规柴油机 再液化装置设置的LNG运输船，也有一个抵达装货港之前对货舱进行冷却以满足装货状态的要求。那么就要求在卸货时，最后要留存一定量的底货在船上以便到时候使用，而这个底货的数量是根据接下来的压载航次时间长短及船舶设备所决定的，通常情况下留存的底货数量应由以下几个部分组成：航行中每日的燃气消耗量（如是双燃料锅炉或双燃料柴油机） 抵港前喷淋冷舱所需液货量 抵港前保温所需底货量。而具体到底需要留存多少底货，就需要大副按照以上几个部分的需求量来计算出来了。
7 空载航程中货物蒸发气控制
对于空载航程，需要根据不同的航次情况加以区别对待：
如单程空载航次较长，一般以20天为标准，如果超过20天，则通常会将底货留存在一个货舱内，允许其它货舱舱温逐渐升高甚至最后到达常温状态，在抵达装货港5，6天前开始每天对各舱进行喷淋降温，直到抵达装货港前将全部货舱温度都降到零下130摄氏度以下。
如单程空载航次少于20天，则一般会将大部分底货留存在某一个货舱，而同时其它货舱也会留存一小部分底货，这样虽然货舱温度会随着时间逐渐升高，货舱顶部温度最高可以升高到零下3，40度都是很正常的，但是因为货舱底部有少量液货，所以货舱底部的温度通常会保持在零下130-150摄氏度左右，而在航程过程中，也应注意这几个货舱底部液货的存量，应不时加以补充，保持这几个货舱底部始终留存有少量液货，这样在抵达装货港之前对货舱喷淋降温的时候相比完全变暖的货舱要容易的多。
接下来就又返回到 “2 到港装货前准备”了，至此，LNG运输船一个完整的基本航次循环就衔接起来了。
结束语，LNG运输船的完整装卸货航次细节，对于没有在LNG船上工作过的人来说，可能基本都不会太了解，所以我写这篇文章也是希望能在我国LNG事业迅速发展的当下给大家一个初步的概念，希望能给那些对LNG船感兴趣的读者有一点小小的帮助，也就达到我写作的目的了。
（ 王磊 轮机长）
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