LNG运输船进出厂操作概述（之一）
三石LNG杂谈系列之十
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1：干货！LNG船怎么“开”？之LNG运输船货物管线阀件简介
前言：
杂谈系列至此，笔者已经先后介绍了我国LNG运输船的发展现状，基本装卸货航次概述，货舱型式，货物系统管线阀件及货物系统相关设备及辅助设备等常规内容，这些内容都是在LNG运输船日常营运中会接触或使用到的知识和经验。
而LNG运输船除了日常营运之外，还有一个特殊的阶段就是进厂修船，由于LNG船的特殊性，很多维修工作如甲板动焊等无法在日常营运期间进行，那么就需要在厂修期间进行。一般情况下每隔2年半左右，LNG运输船都需要进行一次进坞检验，则同时会安排这些日常营运中无法进行的维修工作。
如各位读者所知，LNG运输船在日常营运期间，货舱是一直处于低温且充满货物（LNG或货物气体）的状态下的，而进厂期间需要进入货舱检查，并需将货舱内的设备如货泵，喷淋/扫舱泵等吊出货舱到船厂车间去进行维修保养等工作，那么，如何在进厂前将货舱准备到人员可以进入的状态就是本篇文章所要讲述的内容了。
对于进出厂操作所需要使用到的设备笔者在前面都已经加以介绍，故此在本文中提到任何设备的时候笔者就不会对设备再进行任何详细介绍了，如果有读者对设备不了解还请参见笔者前面的文章。
本文会先把进出厂操作循环做一个简单图示描述，然后按照步骤分别叙述，在每一个步骤里按照目标标准，所需使用的设备及操作方法来进行介绍，在此先给大家一个基本的概念，这样往下看的时候会更加易于理解。
1 进出厂操作循环示意图
2 置换方法简介
在开始介绍上面的操作循环步骤之前，笔者想先简单介绍一下LNG运输船常用的货舱置换方法，因为该理论在操作循环中的几个步骤中均有应用，故此在这里先行介绍一下，等写到具体操作步骤的时候就不用再解释了。
对于货舱的置换方法，通常分为紊流稀释置换法和分层置换法两种，而使用哪种方法进行货舱置换主要取决于用来置换的气体与货舱内气体相比较起来是否有较大的比重差。那么对于LNG船首先需要了解相关置换气体的比重情况，下面给出一个相对容易记忆的图表。
对于LNG运输船货舱内的货物气体，根据不同装货港，由于甲烷含量会有较大区别，故此比重也会有所不同，但用于置换货物气体的不是惰气就是氮气，故此无论怎样货物气体比重都会大大低于用于置换其的气体，而一般LNG运输船的货物丙烷和丁烷含量极低，基本上不会对货物气体比重有什么影响，所以在LNG运输船的货舱置换过程中，都会使用分层置换法来进行惰化操作。
分层置换法具体而言就是在置换过程中，如果用来置换的气体比重高于货舱内要被置换的气体，则将置换用的较重的气体从液相总管引入到货舱底部，利用活塞效应将需要被置换的较轻的气体从货舱顶部的气相总管排出，如下图所示：
若用来置换的气体比重低于货舱内要被置换的气体，则将置换用的较轻的气体从气相管引入到货舱顶部，利用活塞效应将需要被置换的较重的气体从货舱底部的液相管排出，如下图所示：
对于分层置换法而言，如果能够在货舱内形成完美的活塞效应，则理论上只需要置换货舱容积的气体即可，当然，在实际工作中这几乎是不可能的，所以一般在置换的时候都会至少进行1.5-2倍货舱容积的置换以达到较好的置换效果。
好了，货舱置换的方法就简单介绍到这里，下面就按照进出厂循环操作示意图中所列，逐一对各个步骤加以介绍。首先从卸完货之后的底货卸空开始。
3底货卸空
在每个货舱内，除了两台大的卸货泵之外，还都会设置一台小泵，我们称之为喷淋/扫舱泵，在正常营运的过程中，这台小泵通常的作用是在装卸货前进行喷淋冷舱或冷管操作（详见杂谈二，基本装卸货航次概述），也可以作为燃气泵的替代泵使用。但是在今天这篇文章里，这台泵的作用就是扫舱了，这就是我们称这台小泵为喷淋/扫舱泵的原因。
在前面的文章里，读者们知道对于LNG船，因为要保证在抵达装货港时货舱处于随时可以装货的状态，所以会预留一些底货，在压载航次中用于锅炉或双燃机燃料及抵达装货港前冷舱使用。但是在进厂前的最后一次卸货中，通常都会要求尽量卸空，不留底货，这个步骤就是我们这个小标题所说的“底货卸空”了。
目标标准：尽量将货舱内的液货卸空
需用设备：喷淋/扫舱泵
操作方法：具体的操作方法其实很简单，开始肯定还是和正常卸货一样使用各舱的货泵进行卸货，区别只是在于卸到最后的时候，因为要尽量卸空底货，所以此时最好能够尽量调大前后吃水差，通常这个值取决于当时船舶所处码头的条件。然后因为一般LNG船舶都是3号货舱距离集气平台最近，所以在底货卸空的操作中，一般先会收集其它几个货舱的底货到3舱。以1舱为例，在卸到还剩1.5米液货的时候，就应该将1舱喷淋/扫舱泵起动，通过喷淋总管将货驳向3舱，此时1舱的主货泵仍在卸货，直到两台主货泵失压无法卸货，即可将两台主货泵停止，继续使用喷淋泵将1舱剩余液货驳向3舱，直到喷淋/扫舱也失压无法运转为止，将1舱喷淋/扫舱泵停掉，则1舱完成底货卸空。2，4舱进行同样的操作即可。当全部货泵都失压停止之后，最后使用3舱的喷淋/扫舱泵通过喷淋总管继续卸货直到该泵失压停止。需要注意的是当全部货泵停止后，应首先将液货主管内的液货回流到3舱，以便继续使用3舱喷淋/扫舱泵卸货，当3舱喷淋/扫舱泵停止后，喷淋主管内的液货则应该令其回流到4号货舱。同样，在完货吹管的操作中，也应将全部回流液货引回到4舱。
至此，底货卸空的操作就算全部完成了。
4 暖舱
底货卸空之后，LNG船就可以开航去船厂了，接下来的几步操作都会在去船厂的途中完成，在卸空底货之后的下一步操作就是暖舱。
目标标准：货舱及第二绝缘层各检测点温度均高于零上5摄氏度
需用设备：回气（高载）压缩机，暖舱加热器
操作方法：暖舱的标准操作方法应该分为两步，第一步先将货舱底部存留的液货完全气化，第二步才是达到货舱及第二绝缘层各检测点温度均高于零上5摄氏度。
具体的操作方法是，第一步，高载压缩机从货舱气相抽气，通过暖舱加热器加热后通过液相总管送入到各个货舱底部去气化留存在货舱底部的液货，因为需要将高载压缩机经暖舱加热器的出口连接到液相总管上，所以此时需要使用船中3舱处的弯头（该弯头平时处于拆开状态，见下图）将压缩机（经加热器）出口与液相总管相连。第一步暖舱的操作通常需要的时间约为12个小时。
将各舱底部液货都气化之后就可以进行第二步了，即高载压缩机通过液相管从货舱底部抽气，然后通过货舱顶部的气相管送回到货舱，此时需要将船中的弯头转换到压缩机进口与液相总管连接的状态。第二步暖舱操作通常需要的时间约为30个小时。
5 惰化
当完成暖舱步骤之后，货舱内基本上就的接近常温的货物气体了，此时可以肯定货舱内的货物气体比重要大大轻于惰气或氮气，在大型LNG船上，通常都设有惰气发生器（详见杂谈7货物相关辅助设备之一），则一般情况下，大型LNG船都会使用惰气进行货舱惰化。
目标标准：货舱内气体甲烷含量低于2%，露点低于零下40摄氏度。
需用设备：惰气发生器（惰气模式）
操作方法：根据本文第2部分所述，置换方法简介中的比重表可知，惰气的比重要比常温的货物气体大得多，所以完全可以使用分层置换法，并且是使用将惰气通过液相总管引入到货舱底部，将舱内的货物气体通过货舱顶部的气相总管排出的方法进行置换。因为通常的设置是惰气发生器的出口管和暖舱加热器出口管连接在一起的，所以需要做的就是再次将船中弯头转换到连接暖舱加热器（压缩机）出口与液相总管的方向来，同时将平时处于拆开状态的惰气弯头（见下图）连接上，即可进行货舱惰化操作了。
需要注意的是，在货舱惰化完成之后，还要对其它全部可能存有货物气体的管线与设备进行惰化操作，这是一个相当繁琐细致的工作，在实际工作中需要对所需要惰化的全部设备与管线做出一个列表，然后根据列表一个个设备，一段段管线进行操作，特别是对于一些没有通路的管线，需要反复进行以确保没有任何货物气体存留在管线中，以免在厂修期间进行动火维修时出现危险！
惰化的操作大概共需25个小时，其中货舱惰化约为20个小时，其它设备及管线惰化约需5个小时。
6 通风
在货舱和全部管线，设备惰化完成之后，就可以进行通风操作了，需要注意的是通风操作需要使用的是干燥空气，所以这个操作通常是通过使用惰气发生器的干空气模式来实现的。
目标标准：舱内气体氧含量达到20.9%VOL，甲烷含量低于1%LEL，二氧化碳含量低于0.5%VOL，一氧化碳含量低于50ppm，露点要低于零下40摄氏度。
需用设备：惰气发生器（干空气模式）
操作方法：同样，根据本文第2部分所述，置换方法简介中的比重表可知，干空气的比重要低于惰气，所以理论上来讲，应该将干空气从货舱顶部的气相管引入，将惰气从货舱底部的液相管排出
7 笔者的一点经验
笔者在十余年LNG船工作期间，大约参加过4-5次进出厂操作，其中3次是作为负责的货管员与大副配合进行进出厂操作，所以对这些操作算是略有经验，上面写给大家的基本上是从纯理论而言的操作方法，在实际工作中会有些区别，下面和大家分享一下，我们当时的做法也未必一定是正确的，所以笔者只是分享一下经验，如果有哪位读者觉得我们当时的操作不够准确，欢迎大家提出来，咱们共同讨论，互相学习。
对于底货卸空，虽然3舱距离集气平台最近，但是有些船，比如早期的14万7千方的LNG船，4舱的容积要大大小于3舱的容积（笔者目前工作的17万4千方LNG船，3，4舱容积几乎一样），再加上在卸空底货的时候一般都会将吃水差调到2米5左右，所以在14万方的LNG船上最后使用4舱的喷淋/扫舱泵进行底货卸空操作也是可以的。
对于暖舱，大家看到上面的介绍了，如果按照标准操作程序，船中的弯头需要进行3次拆装，笔者实际做过好多次这个工作，实话说，很是费时费力，并且因为那个弯头很大，安装到位很不容易，多次转换也增加了很大的工作风险。故此，在笔者参加过的几次进出厂操作中，只有一次完全按照上面的标准程序操作，对该弯头进行了3次转换安装，其余几次均只安装了一次。即将弯头安装到连接压缩机出口与液相管连接的方向。然后在暖舱操作中不进行第二步，一直按照第一步的方法对货舱进行持续的暖舱操作，最后也能达到很好的效果。如果坚持进行两步操作的话，暖舱操作中间需要停下来，进行弯头转换，然后重新开始暖舱，无论从时间上还是工作强度，危险性而言，都会增加很多，个人也觉得有些得不偿失，不如一直使用第一步的方法，持续使用压缩机从货舱气相总管抽气，经过加热后经过液相总管导入货舱底部好。
在此还有一个事需要提一下，在暖舱过程中，无论是双燃料锅炉还是双燃机都是可以持续烧气的，但是当开始惰化货舱之后，当货舱上部取样开始检测出惰气后，机舱就不能烧气了，如果船舶设有货气燃烧装置（GCU），则可以使用它的除气模式运行，使用燃油伴烧的模式将含有惰气的货物气体烧掉。
对于通风操作，虽然从理论上讲干空气的比重要轻于惰气，但是因为季节不同，环境温度的区别，事实上二者的比重相差不大，所以在实际工作中干空气的引入是从货舱顶部还是底部其实关系不大，怎么样方便怎么做就可以。
船舶进厂之后，通常需要要求船厂安排冷风机，通过集气平台的管线持续送干燥空气到货舱内，以保持货舱内气体处于干燥状态，特别是对于NO.96型薄膜舱，殷瓦钢对湿度控制的要求非常高，一旦货舱内气体湿度过大会对其造成极大的损坏，这一点是工作在NO.96型货舱LNG船船员需要特别注意的地方。
8 结语
今天的文章给大家介绍了进厂前操作的几个步骤，底货卸空，暖舱，惰化和通风，因为只是简单介绍，很多细节问题笔者并没有提及，在实际工作中可能还有很多需要注意的地方，鉴于篇幅有限，就不多啰嗦了。下一篇文章会对船舶厂修后出厂到准备好装货的过程加以简单介绍，敬请期待，谢谢大家！
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