1151m3燃料罐TCS模块设计

[摘 要]LNG作为优质的清洁能源，目前已广泛地被应用于船舶燃料，且技术不断完善，应用范围不断扩大。本文介绍的项目即为浮吊船舶设计的燃料罐及燃料罐连接模块（即Tank Connection Space，下文简称TCS模块）。此项目含有8个LNG燃料罐和8个TCS模块，完工后，将罐子与TCS模块对接后交付船东再安装在浮吊上，主要目的是作为燃料储存罐。TCS模块与常规液化气船相比，虽有部分系统或工艺类似，但此项目也具有其特殊性，如采用了套管密封装置、外壳隔热加热系统、双壁管加波纹管穿舱、TCS模块与燃料罐卧态组装等。这些新的系统或工艺都给TCS模块的设计、制造和安装带来全新的挑战。

[关键词]TCS模块 供气系统 简介

中图分类号：F488 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0390-01

1.概述

本文将对TCS模块的液货系统设计作简要的介绍。

本项目由8个燃料罐及8个TCS模块组成。

燃料罐适用装载LNG燃料，每个燃料罐容量为1151m？，总数量为8个，燃料罐设计温度为-163℃；罐子最终安装状态为立式，TCS模块则安装在燃料罐的顶部，并由若干立柱支撑如图1所示。

由于之前我厂对TCS模块的设计和建造并无相关经验积累，故本文主要对TCS装置进行总体的介绍。

整个TCS模块由TCS外壳结构、内部供气管路、设备、通风设施、电气设备及铁舾件等组成，并设有空气锁（AIR LOCK）。

设置TCS模块的目的是为了防范意外的货物泄露，且TCS结构需包围和覆盖LNG燃料罐的连接部分，容纳了所有的液货管路、设备、仪表及相关的辅助系统等，作为发生泄漏时的一层屏障。

2.TCS外壳结构

2.1 设计参数

根据TCS外壳的设计需要，TCS外壳必须在船舶加速度情况下，在常温或设计温度下能够承受设计压力。

TCS外壳所用的材料为304L不锈钢，以满足相关性能与要求。

2.2 制作和装配要求

由于对TCS外壳的要求较高，所以外壳结构的设计、材料加工、装配、安装和质量检测等流程必按照相关文件执行。

3.供气系统及其辅助安全系统

与其他液化气船类似，TCS模块内包含一些主要的供气系统及其辅助安全系统，以满足系统工作需要及相关规范要求，但与常规液化气船的主要区别为，TCS模块内部的所有管路只会延伸到TCS结构外即截止，内部水、气及各种动力来源等均由TCS外部输入。

TCS模块内部主要系统介绍：

3.1 通往LNG驳运系统的液相管路

此液相管路的主要作用是将燃料罐内LNG泵输出的LNG输送到TCS模块外部的燃料驳运系统，在蒸发器中，LNG吸热汽化，再供往需求处。

3.2 通往LNG驳运系统的气相管路

燃料罐内的液态LNG会不断的吸热汽化，这些蒸发气体可以经过通往LNG驳运系统的气相管路将气体输送至需求处。同时，此管路也与透气与泄放系统相连接，以便在必要时起到泄放和排空作用。

3.3 装载液相管路

TCS模块内部的装载液相管路直接将燃料罐与装卸站相连接，通过此管路可以将岸上或者其他船上的液态LNG装载到燃料罐，同时此管路也具有喷淋冷罐等作用。

3.4 透气和泄放系统

燃料罐上设置有两个安全阀及透气管路，经安全阀释放后的气体可通过该管路直接通往TCS模块外部的透气桅，达到释放减压作用，以保证燃料罐的内部压力不超过安全设定压力。

且在透气主管上会设置泄放管路，以泄放可能的液体。

3.5 液压系统

TCS模块内部并不配置液压泵站等设备，而由外部接入，为液动阀提供动力来源。

液压管路采用10*1.5的多心管，液压管路穿过需要使用特定的通舱件，但并不直接穿舱，而是再设置一块特殊的加强腹板。

3.6 仪表空气及杂用空气系统

TCS模块内部含有仪表空气管路，以便为TCS内部的仪表和控制阀等提供气源，并且还配有一个空气分配器，以供杂用；该系统也会为易熔系统提供空气。

同上所述，所有气体来源均来自TCS模块以外。

3.7 氮气系统、气体探测及易熔系统

TCS模块内部设有氮气管路，气源来源于TCS模块外部，以供浸入式LNG泵的电源气封、TCS内的仪表等使用。

同时，按照规范要求，TCS模块配备了就地气体探测系统，以随时监测对应空间内是否有气体泄漏情况发生。

TCS模块也设有系统易熔，以便对火情进行检测，以保证TCS模块的安全运行。

4.其他系统或装置

4.1 隔热

1）TCS外壳隔热

为了能使TCS内的水正常疏排，所以要求TCS底部结构的温度应保持在3℃以上，因此TCS底部的外表面要配有包裹着30毫米聚氨酯绝缘的加热系统。

隔热标准满足SOLAS要求。

2）管系隔热

TCS内的供气系统，对于所有液相管（如喷淋接管，装载管等）以及气相管，采用了V3等级冷绝缘，其设计温度为-163℃到120℃，材质为聚氨酯。

采用V3等级冷绝缘的管路，其阀件、法兰及盲板法兰等附件也应进行绝缘包覆，以更好的进行保护。

4.2 套管密封装置

燃料罐封头上的管子会设置相应的密封装置及保护套管，套管密封装置具有密封性能，以防止管路泄露将气体泄放至TCS内部，故通过螺纹接头对套管内注入N2，以保持正压，且注入管路设有压力表，实现对压力的不间断监测。

由于一般液化气船并无此装置且较特殊，所以在此密封装置的设计、制造和安装等过程中应严格按照图纸要求施工。

4.3 空气锁（Air Lock）

每个TCS模块的进口处，均会设置空气锁（Air Lock）结构，以满足船级社关于安全隔离方面的要求，且空气锁（Air Lock）内设置了气体探测、水消防及通风等系统。

4.4 舱底水和水消防系统

每个TCS均配置舱底排水系统，此系统由污水井、隔膜泵、相应管路、阀件、液位计、传感器等仪表及附件组成，可对TCS模块内污水进行检测并及时排除。

TCS模块内部及空气锁（Air Lock）内部配备了水消防管路。

4.5 舱室通风系统

TCS模块内设置的通风系统，会不断地进行通风，达到30次每小时。

通风系统主要采用排风机和自然通风两种形式进行通风。

4.6 电气设备和仪表

TCS模块内部会含有一些电气设备和仪表，如压力、温度和液位传感器等，供电部分可实现对供气系统或其他系统的检测，且仪表等配备有隔离阀，以便检修。

5.结束语

1151m3TCS项目是江南造船（集团）有限责任公司首次涉足TCS产品，虽然此项目具有诸多特殊性和难点，但是通过对TCS模块的不断研究和创新，从而克服了种种困难，实现TCS模块的顺利设计与建造，意味着我厂在TCS产品方面的探索更近一步。

通过此项目，我们也将会不断的对TCS产品进行研究、创新和总结，力争在TCS模块设计和建造方面取得更大进步，为我厂日后可能承接TCS产品打下坚实的基础，也提高我国在TCS市场中的竞争实力。

参考文献

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