可移动浮式 LNG 传输平台方案研究

徐磊 张美丽

摘要：针对现有LNG 传输码头的限制、岛礁供气需求、LNG 船与码头兼容性不匹配等问题，通过常规LNG 传输方式的不足分析和无码头LNG 传输的新型案例分析，提出了一种不依靠码头栈桥的三角形浮式LNG 传输平台。对平台功能、船型与布置特点、系泊方式、软管与脐带缆储存、设备配置要求及其优势与特点进行了分析研究，结果表明，这种方案能够距岸约1 km 实现LNG 无码头传输，值得工程借鉴。

关键词：LNG 传输平台;无码头;三角形;系泊

中图分类号：U653文献标志码：A文章编号：1009-9492（2021）12-0242-04

Research on the Scheme of the Mobile Floating LNG Transmission Platform

Xu Lei，Zhang Meili

（ CCCC Urban-Rural Energy Co. ，Ltd. ，Beijing 100029，China ）

Abstract：In view of the limitations of existing LNG transmission terminals，the demand for gas supply from islands and reefs，the compatibilityof LNG carriers and terminals，etc. ，through the insufficiency analysisof conventional LNG transmission methodsand the new caseanalysisofLNG transmission without terminals，a triangular floating LNG jettyless transmission platform was proposed. Through the analysis and research oftheplatformfunction，formandarrangementcharacteristics，mooringmethod，hoseandumbilicalcablestorage，equipmentconfigurationrequirements，and the advantages and characteristics of the program，the result showes that the program can be about 1 km away from the shoreand realize LNG jettyless transmission，which is worthwhile engineering reference.

Key words：LNG transmission platform;jettyless;triangle;mooring

0 引言

國内LNG 水上传输一般需要专用码头，建造码头需要通过国家海洋局的审批，周期较长;建造费用很高，建造周期也需要3～5年。合理选择LNG 码头位置是LNG 接收站工程建设的重要工作，对整个工程的后续发展起着关键性作用。虽然全国沿海新增布局了多处港址，但受制于与规划的符合性、水域条件、陆域条件、船舶航行条件等多因素影响，存在部分站址通过充分的可行性论证后，结论是不具备布局传统LNG接收码头的条件。另外，对于岛礁，如中国南海，陆地面积小，资源有限，不适合建设LNG 接收站，但又有LNG 的使用需求。有些码头能够停靠的船舶吨位有限，不能停靠大型LNG 船舶，如果想进行大型LNG船舶的货物传输，现有码头无法匹配。韦晓强[1-2]阐述了海上平台与LNG 船之间通过软管跨接传输的方式。刘利伟[3]提出了新型LNG 装卸臂及其控制方法。杨亮[4]介绍了旁靠卸料臂、旁靠软管、串靠刚性臂及串靠软管的LNG 传输方式。黎翔[5]对LNG 船对船输送系统的关键部件进行了系统的分析。谢彬[6]调研了国外FLNG 外输系统的主要类型及产品，阐述了漂浮软管系统的主要构成和关键部件的技术进展。国内还有不少学者都对水上LNG 的传输进行了相关研究，但一般都是涉及到船与船，船与岸站栈桥，船与槽罐车之间的货物传输。针对上述LNG 行业面临的舱容（吨位）限制、浅水航道限制、现有的接收站方案灵活性的局限、高成本、用地审批难度大、建设周期长等问题，本文提出了一种可移动浮式LNG 传输平台方案。

1LNG 传输概述

如图1所示，通常LNG 船舶的货物是通过码头栈桥靠泊的形式，通过卸料臂传输给岸上终端。LNG 码头可能包括码头结构、装载平台、系泊和栈桥，以支撑LNG 管道，工程量大，造价高。通常LNG 码头需要疏浚与建设，成本高。此外，LNG 码头终端的政府审批流程长，工期影响较大。因此，在没有LNG 专用码头、靠岸水深较浅、需要快速布局码头天然气供应、码头与船型不兼容等情况下，常规的LNG 码头传输方式无法解决实际问题。

2 三角形浮式LNG 传输平台总体方案2.1 功能

鉴于传统LNG码头传输的弊端，本文提出了一种三角形浮式LNG传输平台，能够在占用较少码头资源，不用进行疏浚，不建设靠泊码头等条件下，在离岸约1000m情况下，靠泊于LNG运输船，把LNG船上的货物通过该平台中转，传输到岸上，适用作业条件约为2m有义波高。

如图2所示，该平台适用水深大于或等于5m，LNG 货物传输速率约为500～12000m3/h。LNG船定期到附近海域，用首锚和浮筒进行系泊停靠，浮式LNG传输平台通过拖轮顶推靠泊在LNG船上并与LNG船通过适当的方式进行稳定系靠，如电磁吸盘和带快速脱缆钩的系泊缆绳。LNG传输平台与LNG船之间通过跨接管进行货物传输连接，LNG传输平台与岸上通过漂浮软管连接。

LNG传输平台的设计简单，浮体性能较好，便于与LNG船靠泊，也便于拖轮顶推，有较好的稳性和耐波性，当LNG运输船离开后，LNG传输平台采用浮

筒进行系泊。平台电力等能源供给由岸上配置，平台本身简化配置，岸端遥控操作。

2. 2船型与布置

如图3～5 所示，平台由上部箱型浮体、中间平台立柱、平台下浮体组成。上部箱型浮体甲板面为三角形框架。中间平台立柱为圆柱或方柱，支撑甲板并连接下浮体。平台下浮体为圆柱或方柱，比立柱截面大，提供主要浮力。3个平台首部有2个电磁吸盘，采用电液操作，设备本身带有液压蓄能器，布置在甲板首部。首部舷外悬挂2个碰垫，用于防止平台与LNG 船之间的碰撞。首部左右舷分别布置快速脱缆钩，每个脱缆钩采用双钩设置，并配有手动液压补偿泵，作业时，LNG船上的缆绳系泊于平台的快速脱缆钩，一旦有ESD2系泊脱钩信号，液压力释放、缆绳钩脱开，与浮筒之间的缆绳脱钩;快速脱缆钩的释放与电磁吸盘的工作紧密不可分离，通常情况下，两者均为系泊状态，进行系泊的双保险，紧急情况下，平台上的电磁吸盘能够快速卸掉吸力，相应地，快速脱缆钩能够紧急脱钩，实现LNG 船与平台的脱离。甲板首部左右舷、甲板尾部左右舷分別设置1个带缆桩，用于闲置时系泊平台。平台首部左舷和平台尾部右舷各设有一个灯桅，配置防爆灯具，用于夜间货物传输。货物传输系统配备紧急拉断阀及压力释放阀，气体探测、火灾及感烟探测器等、紧急切断系统、LNG 集液盘等。

平台与LNG 船之间采用低温跨接软管，管径为4”～10”，数量约为5根，布置方式为4个液相管（ L ）、1个气相管（V ）。平台与岸连接端采用1个液相（L ）和1个气相管（V ）漂浮软管，或者采用2 个液相（L ）和1个气相管（V ）漂浮软管，具体可根据LNG 货物传输速率确定，管径采用12”～20”。配置1根脐带缆，实现平台与岸上的电力、信号和通讯供应。平台纵中布置LNG 传输管汇，首部配置4液1气传输管，4个液相管于平台中部汇集成一个缓冲通道，并连接与平台尾部的2根液相管道，其中管汇的气相管道从平台首部贯穿至平台尾部，与液相管汇分开平行布置。平台传输管汇在首尾部分别设有跨接软管端部托架、漂浮软管端部托架、脐带缆端部托架，端部托架旁边设有多功能通讯系统，包括分别设置在首部和尾部的船连接系统和船岸连接系统。

2. 3 系泊

LNG 船的靠泊与系泊方式：原则上采用船首抛锚，船尾采用浮筒式多点系泊方案，这样可充分利用 LNG 船本身的锚泊设备，减少浮筒的投资与建设。如果环境条件较为苛刻，也可考虑船首和船尾均采用浮筒式多点系泊的方案。LNG 船工作时，一般采用尾部系泊在两个浮筒上，首部采用抛两个首锚的方式，首锚为LNG 船自带的锚。也可以根据具体项目，采用LNG 船首部和尾部都为浮筒系泊的方式。如图6所示，每个浮筒式系泊由水面漂浮的系泊浮筒、垂直锚链、悬挂配重、下部锚链、吸力锚组成，一般为3组吸力锚，围绕浮筒均匀分布。传输平台一般离岸较近，水深较浅，常规悬链式系泊效果较差，会导致系泊刚度大，易造成系泊系统的破坏。

平台的靠泊与系泊：平台和LNG 船连接时，使用电磁吸盘吸附于船体;没有LNG 船到港，平台闲置时，如图7～8所示，平台采用两点系泊或三点系泊方式系泊在浮筒上。

2. 4 软管与脐带缆储存

漂浮软管和脐带缆闲置时，拖回岸上放置于漂浮软管陆地储存托架。跨接软管闲置时，放置于平台的软管储存托架。

2. 5 平台设备配置要求及原则

平台上配置不间断电源（UPS），用于保障平台断电后通讯、消防及安全操作等方面的应急供电，如为首尾（输入、输出）提供防爆照明，用于应急泡沫和消防，也可以根据使用要求实现阀门关闭功能。配压载系统，压载泵设置在甲板上，1用1备，用于浮态和吃水调整。配置多功能通讯系统，包括船岸连接系统、船连接系统，实现平台与岸、平台与船、岸与船之间的通讯。配置必要的照明设施。配置4个手提式灭火器，在货物传输区域配置自动泡沫灭火系统。平台甲板边板处围有一圈栏杆，栏杆上挂有救生圈。

氮气发生器、发电机等主要设备配置在岸上，不占用平台空间，简化了平台配置及其相应的管理要求，降低了海上投资。不设置软管滚筒（用于储存软管），不配置软管吊，不配置推进器，作业时由拖轮协助和守护，不配人员，减少平台配置等级和人员费用。

3 三角形浮式LNG 传输平台方案的优势

与现有的码头LNG 传输方式相比，本文提出的新型LNG 传输方案主要具有以下特点或优势。

（1）移动灵活。本方案海上设施都是采用浮式的，能够将完整的无码头浮式LNG 传输设施搬迁并重新部署到新位置。无需拆除大型码头结构或其他固定基础设施，对成本和环境影响较小。

（2）无人值守遥控操作。平台配置的原则为简单、经济实用。平台主要为货物传输设备，其余的关键设备配置在陆地上。从陆上控制室对所有系统进行远程监控和操作，能够实现监控平台上所有主要系统的工艺流程参数和状态。

（3）降低成本和交货周期。没有大型港口或沿海码头工程，从而大幅降低了投资成本。传输平台结构形式简单，运营和维护成本低。没有码头接收站等大型工程的审批时间，尺度小，建造时间短，可以在5～10个月内建造和安装。

（4）平台结构优势。平台工作时水线面处于平台立柱处，立柱为小水线面，受波流作用小，最大限度地减少了平台对于LNG 船的系泊力，有利于减少平台系泊设备的配置要求，提高作业抵抗环境影响的能力。下浮体为连通的环形圆柱或方柱，截面积较大，能提供较大浮力，便于充分地实现压载调节。

（5）靠泊和系泊的特点。平台和LNG 船连接时，使用电磁吸盘吸附于船体，连接/断开时间短，同时，由于平台和LNG 船吸附后成为一体，基本没有平台和LNG 船之间的相对运动，有利于LNG 的稳定传输。采用电磁吸盘和快速脱缆钩缆绳系泊双重保险，有利于提高LNG 传输时系泊的稳定性。提出船首抛锚，船尾多浮筒的LNG 船系泊方式，能够充分利用LNG 船的自有设备，减少工程施工与投资。浮筒式系泊，采用悬挂配重提供系泊回复力，能够避免浅水效应导致的系泊链加粗加大，能够减小浅水中常规悬链式系泊导致的较大的系泊力。LNG 船撤离后，平台闲置时，平台采用两点系泊或三点系泊方式系泊在浮筒上，平台不用迁移到岸边码头，不占用码头资源。

（6）柔性软管配置特点。漂浮软管使用时利用拖轮进行拖拽，送到LNG 传输平台处进行连接。当货物传输完毕，可利用岸上的拖拽工具把漂浮软管拉回岸上，并储存在漂浮软管陆地储存托架上。漂浮软管和脐带缆，不储存在水里，不影响海面船只和其他作业，使得管缆不受水流损害;不储存在平台上，可以减小平台的尺寸规格;也不储存在卷盘上，不用投资软管卷盘及其配套系统，而是储存在简易的陆地储存托架上。平台与LNG 船连接，采用跨接软管，通常跨接软管储存在平台的软管储存托架上，当作业时，利用LNG 船上的软管吊，把跨接软管吊至卸货区，进行LNG 船端和平台端的连接，实现货物传输。

（7）臍带缆传输电力和信号。岸上与平台之间设置脐带缆，脐带缆可为平台提供电力，信号和通讯。作业时，脐带缆与漂浮软管平行布置，置于水中。平台配备不间断电源（UPS），可在岸电中断的情况下使关键系统保持运行。

（8）多功能通讯系统。该平台配备多功能通讯系统，包括船岸连接系统和船连接系统，该系统将LNG 船、平台和岸上的ESD 系统互连。采用光纤和电气通讯，能够保证平台与岸之间的ESD 信号、平台与LNG 船之间的ESD 信号、岸与LNG 船之间的语音信号、平台与船之间的系泊信号（包括电磁吸盘力信号、快速脱缆钩上的系泊力信号）。电磁吸盘、快速脱缆钩上的受力处于持续监控状态，并与船连接系统的ESD 连接，一旦电磁吸盘的吸附或快速脱缆钩脱钩，则ESD 系统将启动，关闭货物传输阀门，保障系统安全。

4 结束语

常规LNG 码头传输，选址要求高、工程量大、费用高、审批时间长、工程周期长。本文通过多立柱式LNG 传输平台、半潜式LNG 传输平台、LNG 转接驳，3个新型案例的分析引入，提出了一种三角形浮式LNG 传输平台。与常规岸站不同的是，该平台不需要靠泊码头，通过该平台可实现约1000 m 以内LNG 船向岸端的LNG 传输，船型简单，平台上不配置主要设备，遥控操作，能实现500～12000 m3/h 的LNG 传输，可适用5m 及以上水深，对不同规模的LNG 船传输具有普遍适用性。适用作业条件约为2 m 有义波高。与常规LNG 传输相比，本方案可移动、成本低、工期短、结构简单、易于建造、设备配置简易、可智能无人化操作，为将来不宜建站的区域提供了一种LNG 传输可行思路，后续可进一步对平台关键部件进行深入研究。

参考文献：

[1]韦晓强，孙恪成，欧阳丽虎，等. 自升式LNG 生产平台在东海边际气田开发中的应用[J]. 船海工程，2019，48（5）：63-66.

[2]韦晓强. 自升式海上油田伴生气液化加注平台方案研究[J]. 天津科技，2020，47（10）：36-39.

[3]刘利伟. 岸基船用LNG 装卸臂机构分析与控制研究[D]. 秦皇岛：燕山大学，2017.

[4]杨亮，刘淼儿，刘云，等. 浮式LNG 生产储卸装置卸料系统研究[J ]. 船舶与海洋工程，2018，34（3）：8-14.

[5]黎翔，吴军，关海波. LNG 船对船输送系统简介[J]. 中国水运（下半月），2019，19（4）：1-3.

[6]谢彬，赵晶瑞，喻西崇. FLNG 外输系统在中国南海的适用性分析及国产化研究思考[J]. 中国海上油气，2020，32（5）：155-161.

第一作者简介：徐磊（1980-），男，硕士，工程师，研究领域为LNG 接收及仓储工程运营管理。

（编辑：王智圣）