加注是LNG燃料水上供應（yīng）鏈上的關（guān）鍵環節，也是推廣使用LNG作為（wéi）船用燃料須首先解決的問題。LNG水上加注為新事物，僅能從歐洲十多年的應用中獲取少量（liàng）使用經驗。
總（zǒng）體來看，國際上的LNG水上加注設施研究和建設正（zhèng）處於起步階段，國（guó）際標準化組織（zhī）（ISO）的TC67/WG10-LNG船用燃料加注工作組、IMOIGF工（gōng）作組等都在同步進行LNG水上加（jiā）注的研究工作。在歐洲，歐盟委員會（EC）於2013年（nián）1月通過了“清潔燃料戰略（cleanfuelstrategy）”，提（tí）出“歐盟船用LNG綜合框（kuàng）架行動方案”，計劃至2014年底，歐盟委員會與歐盟海事局（EMSA）聯合提出一整套關於LNG水上供應（yīng）、加注和（hé）使用的綜合性規範、標準和指南。至（zhì）2020年1月，所有跨歐交通網工程（TEN-T）的核心港口必須建成LNG加注設施，提供LNG加注服務。
我國（guó）自2010年開展將LNG作為船用（yòng）燃料試點工程以來，中國海事局、國家能源局、中國船級社（shè）（CCS）等各方積極（jí）推動LNG水上加注規範（fàn）和標準的製定，為未來LNG加注躉船、加注船、岸站等的設計和建造（zào）奠定了基礎。
技術發展概況
目前,LNG燃料水上加（jiā）注方式總體上可分為（wéi）如下三類（如圖1）：
圖1 LNG燃（rán）料水上加注的三種方式
1、船-船加注（Ship-to-shipbunkering，簡稱STS）,STS在碼頭、錨地、航行中均可進行，STS也包括加（jiā）注躉船對（duì）船加注、海上浮式加注設施對（duì）船加注；
2、槽車-船加（jiā）注（Tanktruck-to-shipbunkering，簡稱TTS)；
3、岸站-船加注（LNGintermediaryterminal-to-shipviapipeline，簡稱TPS),TPS也可結合躉（dǔn）船使用，LNG儲罐位於（yú）岸上，躉船的作用是適應水位高差。
在以（yǐ）上三種方案中，目前應用最廣的是TTS。北歐（ōu）大部分LNG燃料船采用此（cǐ）種方（fāng）式加注，槽（cáo）車通過LNG小型中轉站裝車，將LNG燃料（liào）運往加注地點給LNG動（dòng）力船實施加注，挪威已建成（chéng）小型LNG中轉站40餘個，圖2為挪（nuó）威Arsvagen渡口的槽車加注作業。我國LNG雙燃料試點船加注也采用TTS形式。
TPS在挪威已有應用，圖3為挪威Halhjem的岸（àn）上加注站，儲罐容量為2×500m3，為控製風險，儲罐和加注站之間留有一定安（ān）全（quán）距離，之間的LNG管（guǎn）線埋於地下。
圖2 挪威Arsvagen渡口的（de）LNG槽車加注
圖3 挪威Halhjem的岸上加注（zhù）站（容（róng）量1000m3）
圖4 2013年在Viking Line投入運營的LNG加注（zhù）船
圖5 荷蘭鹿特丹港一加注（zhù）躉船概念設計
對於STS，2013年初（chū），世界首艘LNG加注船在VikingLine投入運營，該船由瑞典的CryoAB公司建造（zào），儲罐采用真空絕熱罐，容量為180m3。另有FKAB、川崎、TGE、Rolls-Royce、瓦錫蘭（lán）等公司也正在著手設計LNG加注船（或LNG加注/運輸兩用船（chuán））。
對於（yú）內河和（hé）港口，加注躉船也是一種合適（shì）的加注（zhù）方案。在歐洲，已有LNG加注躉船的方案設（shè）計。圖5為荷蘭鹿特丹港一加注躉船的概念設計，船長60m，寬16.5m，其（qí）采用的是移動式儲罐（可吊離躉船）。鹿特丹（dān）港提（tí）出，加注躉船的容量可分三個階段發展，第一階段在250m3以內，第（dì）二階（jiē）段在750m3以內（nèi），第三（sān）階段達到1500m3。在我國長江水係，目前正在設計建造容量為100～500m3的LNG加（jiā）注躉船。
表1列舉了上述各（gè）種加注方案的（de）優缺點，表（biǎo）2列舉了各種船舶的適用方案（àn）。
水上（shàng）LNG燃料加注工作原理
可行的LNG加注解決方案的設計取決於對（duì）安全性、可操作性（xìng）、經濟性三者的平衡（héng）。圖6為一典（diǎn）型水上LNG加注係統（tǒng）。該（gāi）係統的工作原理為：用泵將LNG通過加注（zhù）軟管（或加注（zhù）臂）泵送到接（jiē）收方儲罐中。在軟管的兩端（duān）都裝有緊急切斷閥（ESD），如果發生泄漏或操作異常，ESD可自動或手動（dòng）關閉，為防止過壓，ESD的（de）響（xiǎng）應時間在30s左右。當ESD關閉時（shí），為防止壓力振蕩（dàng），儲罐配備有自循環係統進行降（jiàng）溫和降壓。為防止加注方與接收方之間過（guò）大的相對運動，在軟管上裝有緊急脫離裝置（ERC）。加注軟管兩端采用幹式快速接（jiē）頭（DryDisconnectCouplings，DDC）以防止泄漏。在加注之前，加注軟管需要用LNG的蒸發氣進行吹掃和（hé）預冷，加注之（zhī）後，軟管中（zhōng）的LNG要排幹，然後用氮氣吹掃加注軟管和回氣（qì）管。
圖6 簡（jiǎn）化LNG加注係統圖
LNG水上加注的風險識別
以下以（yǐ）STS加注方案為例，來分析水上加注設施潛（qián）在的風險和風險控製措施（shī）。LNG水上加注的風險識別見表3。
風險控製措施
1、船舶布（bù）置
要根據LNG泄漏（lòu）後果（如低溫損傷和火災損傷），製定加注作業處、控製室（shì）、生活區、儲罐區之間的安全距離，以及采取適當的保（bǎo）護措施（集液盤、水幕保護等）。為（wéi）防（fáng）止大量LNG泄漏後的蒸氣雲聚集而發生蒸氣雲爆炸，應使（shǐ）儲罐區的布置不影響低（dī）溫重氣擴散。
2、儲罐的冗餘保護
對於加注船或加注躉船，其合理容積在200～1000m3，此時，C型獨立液艙是最合適的LNG圍護係（xì）統。IGC規則認為C型獨立液艙不需次屏壁保護。對於加注船，儲罐一般（bān）位於圍壁或半圍壁艙室內，雙層（céng）舷側結構可提供對儲罐的保護。對於加注躉船（chuán），儲（chǔ）罐一般設置在甲板上，為了（le）減小儲罐遭遇碰撞以及泄（xiè）漏的風險，需要規定出儲罐距離舷側的距離，以及附加措施（如設置儲罐圍堰（yàn））。
3、加注連接（jiē）
圖7 挪威Agotnes CCB加注（zhù）站的軟管連接
圖8 TGE設計的加注臂
加注（zhù）過程中，加注方與（yǔ）被加注方的連接至關重（chóng）要。可采用軟管（guǎn）連接（圖7）或加注臂連接（圖8）。目前，有（yǒu）廠商生產LNG加注軟（ruǎn）管，管徑尺寸為1英寸～16英寸，包括單層管和真空絕熱（rè）型管兩種形式；國內（nèi）已有LNG加注臂生產能力。加注（zhù）連接技術要點有：
●加注接頭尺寸應（yīng）標準化；
●加注速度的確定要合理（根據技術和市場的（de）發展，躉船加注速度可達100～150m3/h，加注船速度有望達到400～1000m3/h）；
●軟管和加注臂的操（cāo）作（zuò）程序要合理；
●需要應用幹（gàn）式快速接頭（DDC）、緊急脫離係統（ERC）技術等先進技術。
4、防止泄漏導致船體低溫損傷
圖（tú）9 移動式不鏽鋼集液盤
圖10 水幕保護（hù）船體結構
自1964年至今（jīn）的LNG事故記錄，與閥門或管路泄漏有關的事（shì）故幾率（lǜ）高達約70%。所以，應對閥門管路泄漏風險的控製予以高度重視，具體措施（shī）包括：在相應位置設置不鏽鋼集液盤（如圖9），以防低溫液體損傷船體結構；為防（fáng）止加注軟管的（de）泄漏對船體造成低溫損傷，可采用如圖10所示的水幕保護係統（tǒng）對軟管經過的船體進行防護。
5、儀表（biǎo）設置和監控
加注係統要合理設置儀表，並能在（zài）控製室（shì）進（jìn）行監控（kòng）。為了防止儲罐卸貨時過充，要設置適用的液位（wèi）測量裝置，並要有備（bèi）份；為了控製接收罐和加注罐的溫差以及防止翻滾，要設置足夠數量的溫度測量裝置；為了檢測儲罐及管路的壓力，應設置壓力監測裝置。
6、儲罐的降（jiàng）溫降（jiàng）壓措施
C型液罐（guàn）本身有一定的（de）耐壓能力，可滿足一定的維持時間要求。但為了控製溫室（shì）氣體甲烷的直接排放，儲罐應具備自降壓的功能。可通過設計LNG自循環係統，達到降溫降壓的目的。另（lìng）可配備BOG罐，並有（yǒu）相應的BOG處理（lǐ）措施。
7、操作規程和人員培（péi）訓
科學合理的操作規程和人員（yuán）培訓是確保LNG水（shuǐ）上加注安全的重要因素，應製定LNG加注操作（zuò）規程，根據不同加注階段製定出詳細的檢查（chá）表（checklist），要對（duì）人員進行嚴格（gé）的理論和操作培訓。
在總（zǒng）結以上技術發展（zhǎn）和關鍵問題的基（jī）礎上，建議在（zài）實（shí）施LNG加（jiā）注項目時，應在以下方麵開展工作：
（1）建立LNG加注設施的風（fēng）險評（píng）估模型（包括蒸氣雲擴散、池火、低溫損傷等評估模型（xíng）），用於LNG泄（xiè）漏後果的定量（liàng）分析；
（2）建立加（jiā）注意外事故的分類統計數（shù）據庫，為未來技術改進做儲備；
（3）協調我國陸上（shàng）和水上LNG安全（quán）水平；
（4）開展加注連接中幹式快速接頭（DDC）係（xì）統、緊急脫離（ERC）係統的應用研究；
（5）製（zhì）定LNG加注人員培訓體係（xì）；
（6）研究減少甲（jiǎ）烷排放量（甚至零（líng）排放）的措施。
