液化天然气码头设计及运营需注意的几点问题

第59卷第3期2021年6月
Jun.2021
・23・化肥设计
ChemicalFertilizerDesign
液化夭然气码头设计及运营需
注意的几点问题
薛小春，宋鹏
（广汇能源综合物流发展有限责任公司，江苏启东226200）
摘要根据LNG码头实际运营经验，从码头长度设计、船舶靠泊方向、船舶尾缆选择等方面进行了分析，并提出了相关建议，为LNG码头设计及运营提供参考°
关键词LNG码头；船型；靠泊方向；尾缆
doi：10.3969/j.issn.1004—8901.202103.007
中图分类号U656.39文献标识码B文章编号1004—8901（2021）03—0023—03
Issues Need to be Noticed in the Design and Operation of LNG Terminals
XUE Xiao-chun，SONG Peng
(QuanghuiEnergy Comprehensive Logistics Development Co.Ltd., Qidong,Jiangsu226200,China)
Abstract：Based on actual operation experience of LNG terminals«this paper analyzes the length design of the terminal,the berthing direction of vesselsandtheselectionofsternlinesandputsforwardrelevantsuggestionssoastoprovidereferenceforthedesignandoperationofLNGter-minals.
Keywords：LNG terminal；vessel type；berthing direction；stern line
doi：10.3969/j.issn.1004-8901.202103.007
近几年，随着国家大力发展清洁能源，lng（液化天然气）码头在沿海、沿江地区大量兴建％由于LNG码头介质具有特殊性，交通运输部专门制定了JTS1655—2016《液化天然气码头设计规范》，从码头选址、平面设计（包括泊位布置、进出港航道、锚地、港作船舶等）、泊位通过能力、水工建筑物、码头安全设施等方面对LNG码头项目的设计和运营作出了规定％在本项目设计和运营的过程中，发现部分内容在规范中未提及或者与实际运营有出入，而这些内容会给业主后期的生产运营带来困扰，本文着重从码头长度设计、船舶靠泊方向和船舶缆绳三个方面进行论述，分析了存在的问题，并提出解决方案％
1项目概况
本LNG接收站码头工程建设了一个LNG卸
船泊位及引桥等配套水工建筑物，LNG码头长度为320m,是高桩墩台式结构，设计船型为19100〜150900m3，码头前沿水域及港池设计水深为
—13.8m。

工程位于无掩护水域，最大潮差6m。

本项目自2017年6月投产，已顺利完成各类LNG船舶接卸100余艘。

2码头长度设计
《液化天然气码头设计规范》指出“码头泊位长度应满足液化天然气船舶或装置安全靠泊、离泊和系泊作业的要求，可取10〜1.3倍设置长度”。

对于有掩护的港池，船舶受风浪流影响较小，码头长度一般不会存在问题；而对于类似本项目的无掩护、开敞式码头，码头长度会直接影响系泊的稳定性。

由于LNG船舶需要布置首尾缆、横缆和倒缆三组缆绳，缆绳角度对系泊稳定性影响较大，而船型的选择将直接影响缆绳角度设计，下面着重介绍LNG船舶船型对码头长度设计的影响。

船型参数一般由业主提供，而新建LNG码头
作者简介：薛小春（1986—），男,2012年毕业于中国石油大学化学工艺与工程专业，工程师，现主要从事LNG接收站运营管理工作。

・24・化肥设计2021年第59卷
的业主对LNG船舶了解不足，导致船型选择不严谨，容易造成在后期运营过程中发生船舶无法正常
靠泊的情况。

LNG船舶靠泊对船位要求较高，例如船舶气相管汇口必须对准岸上气相卸料臂口，前后偏移在士20cm。

同一吨位的LNG船舶气相管汇口在船舶
的位置是不同的。

如表1所示，两艘船均为15万m3左右，而由于LNGJUPITER船舶管汇口
在船体的位置距船中偏移了27.7m,这就变相地导
致船长增加27.7m，如果按照常规船舶设计，容易使码头设计过短，导致出现首/尾缆受力角度差、护舷接触不良等问题。

船舶气相管汇口偏位情况可以查询船舶表格B货物管汇（Cargo Manifolds）栏中“管汇距船中距离项（Distance of the centre of manifolds from amidships），表格B通常可从船舶船东或租船方获取。

目前，世界上主力LNG船舶分为薄膜型船和球罐船，一般来说，球罐船气相管汇口偏位现象较为普遍。

在开展项目前期研究的时候，船型选择要尽量全面，船型参数不仅要包含船舶的长、宽、吃水，而且还包括管汇口水平和垂直位置、主甲板高度（用于设计登船梯参数）、平直船体（flat body）参数（计算护舷接触面积）等。

表1两种同尺寸不同船型气相管口位置情况
船名船型舱容/万m3船长/m气相管口位置Express薄膜型15.1291距船中1.9m LNGJUPITER球罐船15.6290距船中27.7m
假如码头长度选为1.0倍船长，即290m,在船舶系泊时，由于管汇口偏位现象，首/尾缆将达到125°,这远远超出了JTJ295—2000《开敞式码头设计与施工技术规范》中的第3.5.5条规定的系缆角度（见表2）。

头时船艏宜朝向有利于船舶紧急离开码头的方向^，一般来说，右舷靠泊（船头向外）更符合规范要求。

图1码头平面布置
为论证紧急情况下离泊操作情况，本项目特意委托了航海科研机构对船舶靠离泊过程进行仿真模拟。

落潮流右靠离泊情况见图2,落潮流左靠离泊情况见图3。

图2落潮流右靠离泊情况
表2系缆角度
缆绳方位水平角垂直角
首尾缆30°〜45°<30°
横缆70°〜110°<30°
倒缆<30°<30°综上所述，在充分考虑船型、系缆角度的基础上，对于开敞式的无掩护泊位，建议码头长度取应
力12倍船长。

3LNG船舶靠泊方向
本工程码头平面布置见图1,《液化天然气码头设计规范》5.3.10规定“海港液化天然气船舶停靠码
15万方LNG离泊掉头试验：
流向：125°,流速：3.0节，
风向：000°,风力：7级，
拖轮配置：4艘4800马力图3
落潮流左靠离泊情况
第3期薛小春，宋鹏液化天然气码头设计及运营需注意的几点问题・25・如图2、图3所示，如果紧急离泊发生在落潮流
速较大时，右舷靠泊时船舶容易在潮流的作用下冲出港池区域，需将船舶拖至航道后，迅速调整航向,提高航速，待航向稳定后再解掉拖轮，操作难度较大&而左舷靠泊则操作难度较低，离泊时间更短，更符合规范要求。

4船舶缆绳
目前，17万m3以上的LNG船舶缆绳主要为高强度尼龙缆，而15万m3及以下LNG船舶大多数仍为钢丝缆。

本项目处于开敞式无掩护水域，长周期波浪、涌浪时有发生，且难以预测，附近LNG码头就发生过因为长周期波浪造成船舶断缆的现象，原因就是钢丝缆绳具有高强度、低弹性的特点，在遇到恶劣海况时，不能缓冲、吸收掉这部分能量。

OPTIMOOR是用于船舶系泊受力分析的软件，被业界广泛使用，用以计算不同工况条件下的
系缆力。

为对系缆力进行科学的分析，利用OPT-MOOR软件对本项目主流的14.7万m3LNG船舶
进行了计算。

计算过程采用了OCIMF MOORING EQUIPMENT GUIDELINES(MEG3)中的方法和标准。

该规范对于船舶系缆力模拟的自然环境的要求如下：任意风向风速111.12km/h，正船首或船尾方向5.56km/h速度的波浪，或船首(船尾)10°方向3.70km/h速度的波浪，或船体90°方向1.39 km/h的波浪%船舶缆绳采用"3-3-2.即3根首/尾缆、3根横缆、2根倒缆的布置方式，总共18根缆绳％带缆方式见图4%
图4系缆力计算缆绳布置
经模拟计算，船舶系缆力最不利工况及系缆力见表3%
.川+•川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜♦川卜+ 1发展循坏经济
风速
船舶情况
水流速度水流流向系缆力兀
(km・h—1"(km・h—1"/
表3系缆力计算结果
船舶压载吃水为
5.56049.7
5.5618047.8 9.6m
1111223.70—1050.9
最高天文潮为
23.70—17048.6 7.74m
1.39—9050.1
通过计算可知，本项目系缆力最大可达50.9t，钢丝缆的破断力通常在100t左右，根据规范要求，系缆力不得超过破断力的50%，这就需要采取有效措施降低断缆风险％结合国内外大型码头的应用经验，在钢丝缆绳后面附加一根尼龙尾缆可以有效补充钢丝缆的不足，根据码头所处位置环境条件的情况，一般推荐尼龙尾缆长度为11m或22m,值得注意的是，由于应力会在尾缆大量集中，要求尼龙尾缆的缆绳破断强度(MBL)要比主缆绳提高37%以上％建议业主单位，尤其是处于开敞式无掩护水域的LNG码头，在码头指南中对船舶尾缆做出规定，避免发生断缆现象％
5结语
根据上述分析、论述，对LNG码头长度设计、船舶靠泊方向和船舶缆绳三个方面的设计运营给出如下建议％
(1)码头长度设计要充分考虑船舶管汇偏位造成的影响，对于开敞式的无掩护泊位，建议码头长度取1.2倍船长以上％
(2)易于紧急离泊的船艏方向并非固定，受风、流的影响较大，因此，项目单位应制定相关的应急预案，加强应急演练，在发生紧急离泊情况时采取合适的离泊方案％
(3)建议靠泊在开敞式无掩护水域的LNG码头的船舶配备尼龙尾缆，以增加缆绳的柔性，可有效抵抗突风、急流等恶劣水文天气，避免断缆事故的发生％
参考文献：
*+石油公司国际海事论坛.系泊设备指南:M+.伦敦：大英图书馆，2008
[2]JTS165-5-2016,液化天然气码头设计规范:S：.
*+JTJ295-2000,开敞式码头设计与施工技术规范:S].
修改稿日期2021—02-22川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■■川卜■•川卜匕杜绝坏境污染i
♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦训A♦
卅。