加注是LNG燃料水上（shàng）供應鏈上的（de）關鍵環節，也是推廣使用LNG作為船用燃料須首先解決的問題（tí）。LNG水上加注為新事物，僅（jǐn）能從歐洲十多（duō）年（nián）的應用中獲取少量使用經驗。
總體來看，國際上的LNG水上加注設施研究和（hé）建設正處於起步階段，國際標準化組織（ISO）的TC67/WG10-LNG船用（yòng）燃（rán）料加注工作組、IMOIGF工作組等都在同步進行（háng）LNG水上加注的研究（jiū）工作。在歐（ōu）洲，歐盟委員會（EC）於2013年1月通過了“清潔燃料戰略（cleanfuelstrategy）”，提出“歐盟船用LNG綜合框架行動方案”，計劃至（zhì）2014年（nián）底，歐盟委員會與歐盟海事局（EMSA）聯合（hé）提出一整套（tào）關於LNG水上供應、加注和使用的綜合性規範、標準和指南。至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（gòng）LNG加注（zhù）服務。
我國自（zì）2010年開展將LNG作為船用燃料試點工（gōng）程以（yǐ）來，中國（guó）海事（shì）局、國家能源局、中（zhōng）國船級社（CCS）等各方積極（jí）推動LNG水上加注規（guī）範和標準的製定，為未來LNG加注躉船、加注船、岸站等的設計和建造奠定了基礎。
技術發展概況
目前,LNG燃料水上加注方式總體（tǐ）上（shàng）可分為如下三類（如圖1）：
圖1 LNG燃料水上加注的三種（zhǒng）方式
1、船-船加注（Ship-to-shipbunkering，簡稱STS）,STS在碼頭、錨（máo）地、航行中均可進行，STS也包括加注躉船對船加注、海上（shàng）浮式（shì）加注設施對船加注；
2、槽車-船加注（Tanktruck-to-shipbunkering，簡稱TTS)；
3、岸站（zhàn）-船加（jiā）注（LNGintermediaryterminal-to-shipviapipeline，簡稱TPS),TPS也（yě）可結合（hé）躉船使用（yòng），LNG儲罐位於岸上，躉船的作用（yòng）是適應水位高差。
在以上三種（zhǒng）方案中，目前應用最廣的是TTS。北歐大部分LNG燃料船采用此種方式加注，槽車通過（guò）LNG小型中轉站裝車，將LNG燃料運往加注地點給LNG動（dòng）力船實施加注，挪威已建成小型LNG中轉站40餘個，圖2為挪威（wēi）Arsvagen渡口的槽車加（jiā）注作業。我（wǒ）國LNG雙燃料試（shì）點船加注也采用TTS形式。
TPS在（zài）挪威已有應用，圖3為挪威Halhjem的岸上加注（zhù）站，儲罐容量為2×500m3，為控製風險，儲（chǔ）罐和加（jiā）注站之間（jiān）留（liú）有一定安全距（jù）離，之間的LNG管線埋於地下。
圖（tú）2 挪威Arsvagen渡口的LNG槽車加（jiā）注
圖（tú）3 挪威Halhjem的岸上（shàng）加注站（容量1000m3）
圖4 2013年在Viking Line投（tóu）入運營的LNG加注船
圖5 荷蘭鹿特（tè）丹港一加注躉船（chuán）概念（niàn）設計
對於STS，2013年初（chū），世界（jiè）首艘LNG加注船在VikingLine投入運營，該船由瑞典的CryoAB公司建造，儲罐采用（yòng）真空絕熱罐，容量為180m3。另有FKAB、川崎、TGE、Rolls-Royce、瓦錫蘭等公司也正在著手設計LNG加注船（或LNG加注/運輸兩用船）。
對於內河和（hé）港口，加注躉船也是一種合適的（de）加注方案。在歐洲，已有LNG加（jiā）注躉（dǔn）船的方案設計。圖5為荷蘭鹿特丹（dān）港一加注躉船的概念設計，船長60m，寬16.5m，其采用的是移動式儲罐（可吊離躉船）。鹿特丹（dān）港提出，加注躉船的容（róng）量可分三個階段發（fā）展，第一階段在250m3以內，第（dì）二階段在750m3以內，第三階段（duàn）達（dá）到1500m3。在我國長江水係，目前正在設（shè）計建造容量為100～500m3的LNG加注躉船。
表1列舉了上述各種加注方案的優缺點，表2列舉了各種（zhǒng）船舶的適用方案。
水（shuǐ）上LNG燃料加注工（gōng）作原理
可行的LNG加注解決方案的設計取（qǔ）決（jué）於對安全性、可（kě）操作性、經濟性三（sān）者的平衡。圖6為一典型水上LNG加注係統。該係統的工作（zuò）原理為：用泵將LNG通過加注軟（ruǎn）管（或加注臂）泵送到接收方儲罐中。在軟管的兩（liǎng）端都裝有緊急切斷閥（ESD），如果發生泄漏或操作異常，ESD可自動或手動關閉，為防止過（guò）壓，ESD的響（xiǎng）應時間在30s左右。當ESD關閉時，為防止壓力振蕩，儲罐配備有自循（xún）環係統進行降溫和降壓。為防止加注方（fāng）與接收方之間過大的相對運動，在軟管上裝有緊急（jí）脫離裝置（ERC）。加注軟管兩端采用幹式快速接頭（DryDisconnectCouplings，DDC）以防止泄漏。在加注（zhù）之前，加注軟（ruǎn）管需（xū）要用LNG的蒸發（fā）氣進行吹掃和預冷，加注之（zhī）後，軟管中的LNG要排幹，然後用氮氣吹掃加注軟（ruǎn）管（guǎn）和回氣管。
圖6 簡化LNG加注係統圖
LNG水上加注的（de）風險識別
以下以STS加注方案（àn）為例，來分（fèn）析水上加注設施潛在的風險（xiǎn）和風險控製措施。LNG水上加注的風（fēng）險識別見表3。
風險控製（zhì）措施
1、船舶布置
要根據LNG泄漏後果（如低溫損傷和火災損傷），製定加注作業處、控製室、生活區、儲罐區之間的安全距離，以及（jí）采取適當的保護措施（集液盤、水（shuǐ）幕保護等）。為防止大量LNG泄漏後的蒸氣雲聚（jù）集（jí）而發生蒸氣（qì）雲爆炸，應使儲罐區的布置不影（yǐng）響（xiǎng）低溫重氣擴散（sàn）。
2、儲罐的冗餘（yú）保護
對於加注船或加注躉船，其（qí）合理容積在200～1000m3，此時，C型獨立液艙是（shì）最合適的LNG圍護係統（tǒng）。IGC規則（zé）認為C型獨立液艙不（bú）需次屏壁保護。對於加注船，儲罐一般位於圍壁或半圍壁艙室內（nèi），雙層舷（xián）側結構可提供對儲罐（guàn）的保護。對於加注（zhù）躉（dǔn）船，儲罐一般設置在甲板上，為了減小儲罐（guàn）遭遇碰撞以及泄漏的風險，需要規定出儲罐距（jù）離舷側（cè）的距離，以及附加措施（如設置（zhì）儲罐圍堰）。
3、加注連接
圖7 挪威Agotnes CCB加注站的軟管連接
圖8 TGE設計的加注臂
加注過程中，加（jiā）注方與被加注方的連接至關重要。可采用軟（ruǎn）管連接（jiē）（圖7）或加注臂連接（圖8）。目前，有廠商（shāng）生產LNG加注軟管，管徑尺寸為1英寸～16英（yīng）寸，包括單層管和真空絕熱型（xíng）管（guǎn）兩種形式；國內已有LNG加注臂生產（chǎn）能力。加（jiā）注連接技術要點有：
●加注接（jiē）頭尺寸應標（biāo）準化；
●加注速度的確定要合理（根據技術和市場的發展（zhǎn），躉船加注速度可達（dá）100～150m3/h，加注船速度（dù）有望達到400～1000m3/h）；
●軟管和加注臂的（de）操作程序要合理；
●需（xū）要應用幹式快速接頭（DDC）、緊急脫離係統（tǒng）（ERC）技（jì）術等先進技術。
4、防止泄漏（lòu）導致船體低溫損傷
圖9 移動式不鏽鋼集液盤
圖10 水幕保護船體結構
自1964年至今的LNG事故記錄，與閥門或管路泄（xiè）漏有關（guān）的事（shì）故幾率高達約70%。所以，應對閥門管路（lù）泄（xiè）漏風險的控製予以高度重視，具體措施包括：在相應（yīng）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；為防止加注軟管的（de）泄漏對船體造成低溫（wēn）損傷，可采用如圖10所示的水幕保護係（xì）統對軟管經過的船體進行防護。
5、儀表設置和監控
加注係統要合（hé）理設置儀表，並能在（zài）控製室進行監（jiān）控。為了防止儲罐卸貨時（shí）過充，要設置適用的液位測量裝置，並要有備份；為了（le）控製接收罐和加注罐的溫（wēn）差以及（jí）防止翻滾，要設置足夠數量的溫度測量裝置；為（wéi）了檢測儲罐及管路的壓力，應設（shè）置壓（yā）力監測裝置。
6、儲罐的降溫降壓措施
C型液罐本身有（yǒu）一定（dìng）的耐壓能力，可滿足一定的維持時間要求。但為了控製溫室氣體甲烷的直接排放，儲罐應具備自（zì）降壓的功能。可通過設計LNG自循環係統，達到降溫降壓（yā）的目的。另可配備BOG罐，並有相應的BOG處（chù）理措施。
7、操作規程和人員培訓
科（kē）學合理的操作規程和人員培訓是確保LNG水上加注安全的重要因素，應製定LNG加（jiā）注操作規程，根據不同加注階段製定出詳細的檢查表（biǎo）（checklist），要對人（rén）員（yuán）進行嚴格的理論和操作培訓。
在總結以上技術發展和關鍵問（wèn）題的基礎（chǔ）上，建議在實施LNG加注項（xiàng）目時，應在（zài）以下方麵開展（zhǎn）工（gōng）作：
（1）建立LNG加注設施的風險評估模型（包括蒸氣雲擴散、池火、低溫損傷等評估（gū）模型），用於LNG泄漏後果的定量分析；
（2）建立加注意外事故的分類統（tǒng）計數據（jù）庫，為未來技術改（gǎi）進做儲備；
（3）協調我（wǒ）國陸上（shàng）和水上LNG安全（quán）水（shuǐ）平；
（4）開展加注連接中幹式快速接頭（DDC）係統、緊急脫離（ERC）係統的應用研究；
（5）製定（dìng）LNG加注人員（yuán）培訓體係；
（6）研究減少甲烷排放量（甚至零排（pái）放）的措施。
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