30万t级原油码头装卸工艺方案优化设计

周一宁 胡瑞瑞

中交水运规划设计院有限公司

1 引言

为降低日照港岚山港区30万t级原油码头项目工程投资，提出一种装卸工艺优化设计方案，从优化平面布局、减少管道伴热投资等方面进行研究，在降低成本的同时确保工艺方案可行。

2 工程基本情况

2.1 工程概况

日照港岚山港区30万t级原油码头工程位于山东省日照市岚山区佛手湾，工程建设1个30万t级原油泊位及相应配套设施，设计年通过能力1 097万t，年吞吐量850万t[1]。

项目卸船原油主要包括沙特轻油、沙特重油、尼罗油、杰诺油以及卡宾达油。到港船型主尺度见表1。

2.2 装卸工艺设备配置

2.2.1 输油臂

对于30万t级原油泊位，其作业效率通常为12 000～15 000 m3/h。因此，在30万t级原油泊位上设置4台20″液压驱动输油臂(3用1备)，单台输油臂装卸效率为5 000 m3/h，输油臂内流速为7.1 m/s，用于原油卸船作业。考虑到30万t级原油泊位在外海水域，风浪条件较差，为使船舶在紧急情况下能够安全、快速的进行船岸分离，故在每台输油臂上均配置紧急脱离装置(ERS)。

表1 项目到港船舶主尺度表

2.2.2 登船梯

为方便工作人员上下船舶，在30万t级原油泊位工作平台前沿设置1台电液驱动登船梯，登船梯能满足不同靠泊船型在不同水位及载重条件下的工作需求。登船梯采用电、液驱动，其结构由塔架、悬梯、升降架及相应的辅助机构组成。

2.2.3 工艺阀门

为保证码头工艺系统具有可靠的操作性和安全性，在与输油臂相接的工艺分支管线上设置2道电动球阀，其中靠近输油臂一侧阀门为常闭状态，另一侧为常开状态。在水陆域分界线附近设置水陆域紧急切断阀，在紧急情况时，可以快速关闭，防止原油外泄。所有电动阀门均可就地操作，也可在控制室实现远程控制。

2.2.4 输油管线

按《海港总体设计规范》(JTS 165-2013)，载重量30万DWT的油轮净卸船时间为35～40 h，为保证此卸船效率，输油管线采用2根DN900螺旋缝埋弧焊钢管，管内流速1.6～2.52 m/s。引堤、引桥段和陆域管线采用低支墩明敷。工艺管道参数见表2。

表2 工艺管道参数表

2.2.5 泄空及吹扫系统

考虑码头平台上输油臂及连接支管的泄空作业，在30万t级原油泊位设置泄空系统及氮气吹扫系统。在工作平台上设置2台立式双螺杆泵，对输油臂内臂、立柱以及相连支管进行泄空作业，并将油品抽吸至工艺主管中。同时在码头上设置氮气吹扫系统，将输油臂外臂油品吹扫至船舱，并将输油臂内臂、立柱和相连支管吹扫干净。在原油泊位码头平台设置1座12 m3氮气储罐，氮气气源来自于辅建区已建的氮气站。

3 装卸工艺优化设计

3.1 装卸工艺平面布置

装卸工艺平面布置2根原油管道共同通向码头平台上的1根汇油管，再从汇油管分别与输油臂相连。为节省空间，码头设备尽量布置在船中心范围，码头平面布置见图1。

图1 码头装卸工艺平面布置图

3.2 管道保温伴热方案

原油属高粘易凝货种，为防止凝管并降低原油输送摩阻，原油管道需要进行保温伴热[2]。工艺管道的伴热方式主要有2种方案。

方案一：采用电伴热，其优点是安全可靠、施工方便，能够有效地利用能量和控制温度，费用低、维修量小、使用灵活；缺点是一次性投资较大。

方案二：采用蒸汽伴热，该方案在国内外石油化工企业中广泛采用，取用方便，优点是冷凝潜热大、温度易于调节、适用范围广、有成熟的使用经验；缺点是后期运营维护费用较高，冷凝水回收较困难。

由于码头至陆域库区工艺管道较长、口径较大，电伴热耗电量较大，且项目公共管廊上已经敷设有1根DN200蒸汽管道至原油码头工程引桥根部，根据港区蒸汽管线规划，蒸汽用量已经包含30万t级原油泊位的用气需求。综合考虑港区设施现状，原油管道采用蒸汽伴热方案。

3.3 水力坡降计算

船舶卸油泵的扬程值必须大于陆域油罐最高液位和油轮泵最低液位的标高差值及输油管道总摩阻损失值的总和。

30万t原油船型深31.2 m，设计低水位0.63 m，卸货油泵最不利情况出口标高为-20.67 m，罐区基础地面标高7.4 m，二者相差28.07 m。码头区及后方库区输油管道的水力坡降值见表3。

由表3可知，在最不利工况下管道总水头损失74 m，油轮卸油泵的扬程为140～150 m，因此原油卸船后可顺利输送至后方罐区。

3.4 工艺优化设计方案

根据船舶卸船泵流量、设计允许流速确定输油臂、管道等参数，优化方案流程见表4。

4 结语

根据工程节省投资的需求，对装卸工艺平面布局、管道保温伴热系统，提出优化方案，并对管道水

表3 原油管道水力坡降计算表

力坡降进行核算，确保原油卸船后可顺利输送至后方罐区，优化方案可行。

表4 优化方案工艺流程