T∕CSNAME 113-2025 船舶低温介质供储系统设计要求

ICS75.160本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。本文件由中国造船工程学会归口。本文件起草单位：招商局海洋装备研究院有限公司、中国石油天然气管道工程有限公司、招商局重工（江苏）有限公司、招商局重工（深圳）有限公司。沈鼎盛、范佳鑫、宋秀丽、孙瑞、王登、肖耀华、余爱国、张辉、胡明亮、刘刚。船舶低温介质供储系统设计要求本文件规定了船舶低温介质供储系统的组成、通用设计要求和系统设计要求。本文件适用于LNG运输船、FSRU、液氨运输船、液化石油气运输船、二氧化碳运输船、液氢运输船等船用低温介质供储系统等的前期研究和详细设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本NFPA59A-2019液化天然气（LNG）的生产、储存与处理标准（StandardfortheProduction,Storage,andHandlingofLiquefiedNaturalGas(LNSIGTTO液化天然气（LNG）船舶气体试航规划指南（LNGVesselGasTrialPlanningGuideASMEB31.3工艺管线（ProcessPiping）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。设计压力designpressure用以确定部件最小允许厚度，或依据压力设计规范的设计规则确定各部件物理特性的压力值。设计温度designtemperature管道、容器或设备在正常操作条件下，考虑所有可预见或潜在的温度偏移时，壳体或元件金属可能达到的最高或最低温度。低温介质cryogenicmedium在正常操作条件下处于低温液态的介质。毒性区域toxicarea可能存在有毒蒸气且会影响人体健康的区域。A型罐typeAtank指采用常规船舶结构分析方法设计、呈棱柱形（多平面）、最大许用释放阀设定压力（MARVS）不大于0.7barg的自持式独立液货舱。指基于模型试验、精细应力分析、疲劳寿命及裂纹扩展特性评估设计、可采用球形或棱柱形、MARVS不大于0.7barg的自持式独立液货舱。按压力容器标准设计的独立式液舱，通常采用圆柱形结构，可在常温或低温下运行，无需次屏壁，设计压力应大于2barg。用于低温介质加注、卸载的设施。驳运系统transfersystem用于船与岸、船与船、舱与舱间转运低温介质的系统。4缩略语DBB：双截断和放泄（DoubleBlockandBleed）ESD：应急关断（EmergencyShutDown）SVI：单阀门隔离（SingleValveIsolation）HAZID：危险源识别（HazardIdentification）HAZOP：危险和可操作性分析（HazardandOperabilityAnalysis）LNG：液化天然气（LiquidNaturalGas）LPG：液化石油气（LiquidPetroleumGas）PSD：工艺系统关断（ProcessShutDown）5.1低温介质供储系统由加注与驳运系统、蒸发气管理系统、燃料供应系统、惰气系统、消防系统和安全仪表系统组成。5.2加注与驳运系统由加注站、储罐、低温泵、管道、阀门、仪表和应急切断装置组成。5.3蒸发气管理系统由蒸发气压缩机、气液分离罐、再液化装置、回收装置、燃烧装置、管道、阀门和仪表组成。5.4燃料供应系统由主燃料泵、主供给泵、换热器、管道、阀门和仪表组成。5.5惰气系统由氮气发生器、储气罐、惰气发生器装置、管道、阀门和仪表组成。5.6消防系统由火灾探测报警系统、基础灭火系统、专用灭火系统、应急防护系统，便携式与移动式灭火器材组成。5.7安全仪表系统由安全监测单元、安全逻辑控制单元、安全执行单元、人机交互与通讯单元、冗余与诊断单元组成。6通用设计要求6.1设计压力6.1.1除有特殊说明外，在操作压力相近或相同的系统中，设计压力宜选用同一设计压力。6.1.2对于最大允许操作压力不大于10barg的设备或管线，其设计压力为最大允许操作压力增加16.1.3对于最大允许操作压力大于10barg的设备或管线，其6.2设计温度6.2.1除特殊说明外，设计温度按如下选取：a)最高设计温度：最高操作温度加上15℃,或选取环境最高温度60℃,两者取较大值。b)最小设计温度：最低操作温度减去5℃,或选取环境最低温度减去3℃,两者取较小值。6.2.2对于最高和最低操作温度应考虑设备和管线在不同操作工况下的极值。6.3材料选择在所有应用场合中，介质的所有化学成分及其浓度都应加以说明，并考虑介质的物理特性及化学特性（如氨的腐蚀性，以及氢的渗透性和氢脆现象）对材料性能的影响。6.4维护要求6.4.1应对泵进行隔离并清洗吸口滤器，且无需排干上游储罐/容器。系统运行状态下，货物泵应可撤出，不得造成覆盖气和吹扫气损失，并将液体向大气的蒸发量降至最低。6.4.2加热器、冷却器、过滤器之间应装设旁通管路。公用设施站位置应满足所有接液盘及机械设备6.5安全要求6.5.1超压保护应设置安全泄压装置，防止压力容器及压力系统在使用过程中因温度、液位等各类因素引发超压，避免容器或系统发生爆炸、破裂，防止造成人员伤亡、财产损失及环境污染。6.5.2系统的隔离和连接6.5.2.1物理隔离6.5.2.1.1通过以下措施之一来实现，以防止任何流体的渗漏：a)采用盲板法兰隔离管路、阀件及设备进行隔离；b)拆除管路中间短管，并对开口管端进行封闭处理。6.5.2.1.2实施物理隔离前，应完成初始隔离设计，且应满足下列要求：a)采用对夹式蝶阀时，应在阀门和管段之间增设一对额外的法兰，确保无需拆卸蝶阀即可拆除阀b)所有可进入的容器或货舱，其所有接口（含安全泄放阀接口）均应配置物理隔离装置；接口未永久连接至任一系统的除外。物理隔离装置宜就近设置，且应优先直接安装于接口处；c)宜采用短管结构；短管拆除后，应安装盲板以实现物理隔离。6.5.2.2隔离措施6.5.2.2.1采用双重截止阀、双重排放阀及眼镜法兰的物理隔离是隔离的最高级别，可作为物理隔离安装作业的初始隔离措施，如图1所示。在物理隔离的安装或拆除过程中，可通过排放阀泄放管路内部聚集的压力。图1采用双重截止阀和双重排放阀及眼镜法兰的物理隔离6.5.2.2.2采用单截止阀、单排放阀及眼镜法兰的物理隔离，通过关闭单截止阀实现隔离。应通过泄放待隔离点压力并对其压力进行监测，检验隔离点的完整性，如图2所示。图2采用单截止阀和单排放阀及眼镜法兰的物理隔离6.5.2.2.3单个阀门仅可在满足以下条件时，用于实现双截止排放隔离：一是作用于密封面的力与系统压力无关，二是两密封面之间设置泄放接口（通常采用双膨胀闸阀此外，该类阀门应配备阀门关位保持装置，防止阀门故障或误操作，如图3所示。图3双截止阀和单排放阀的隔离6.5.2.2.4双截止隔离通过串联关闭两个截止阀来提供阀门屏障，应能通过泄放压力并监测隔离点的压力来检验屏障的完整性，如图4所示。图4采用双截止阀的隔离6.5.2.2.5单个隔断隔离通过关闭单个截止阀行成阀门屏障。应能通过泄放压力和监测隔离点的压力来检验屏障的完整性，如图5所示。6.5.2.2.6阀门的隔离定义应符合表1的规定，应允许安装绝对隔离装置，或在无绝对隔离装置时开展侵入式维护。最高等级隔离的选用，应由压力、温度要求确定，并充分结合HAZID、HAZOP风险评估表1隔离等级要求<10barg6.5.2.3处所透气、通风、放泄连接6.5.2.3.1透气和通风管的连接从可能存在低温介质蒸汽的处所或从低温介质储罐排放的气体，应通过独立的透气、通风系统与船上其他透气、通风系统进行物理隔离。应确保上述独立透气、通风系统的排出口与船上其他透气、通风系统的进排风口之间的安全距离。其空气进口所在的区域，在没有设置该空气进口时，应为非危险、非毒性的区域，避免交叉污染或安全风险扩散。当低温介质储罐需要人员进入作业时，应设置储罐透气与上述独立透气系统的物理隔离措施。6.5.2.3.2泄放管的连接泄放到主管上的排水管和/或管道尺寸的增加应设计，应与待排水系统的压力等级一致。阀门装置下游排水管的压力试验，可按下游闭式排水系统的压力试验要求执行。6.5.2.3.3放泄、透气、吹扫操作所有设备和管道，均应在隔离设备或管路段的隔离阀内侧设置高点透气装置和低点泄放装置。所有此类透气管道和泄放管道，均应配备阀门和盲板法兰。主管线通常应设置低点泄放装置和高点透气装置；对于即使在静止或排放状态下也无自由液体存在的系统，可豁免本项要求。测试与验收工作可能需要增设泄放装置和透气装置。应设置惰性气体连接接口和蒸汽排出通道，确保低温工艺系统在检修前后可完成吹扫、6.5.3设备和管道保冷绝缘6.5.3.1保冷材料选择保冷材料应具备低导热系数、高耐压强度、良好的化学稳定性和环保性能。常用的保冷材料包括泡沫玻璃、泡沫塑料、复合材料等，应根据管路的具体需求和使用环境选择合适的保冷材料。船舶低温管线宜采用预制半壳硬质聚氨酯板加带机械保护的蒸汽屏蔽层制作，所用保冷材料应为自熄型及阻燃型。6.5.3.2保冷厚度要求保冷厚度应根据管路的热负荷、环境温度、保冷材料的导热系数等因素进行计算设计。船舶管路的保冷厚度，除应满足管路使用要求外，还应兼顾安装空间和重量等因素。7系统设计要求7.1加注与驳运系统7.1.1加注7.1.1.1功能性要求用于向储存舱输送低温介质的管系，应满足防泄漏安全设计要求，管系发生任何泄环境及船舶造成危害。7.1.1.2加注站7.1.1.2.1加注站应设置于自然通风条件良好的露天甲板；围蔽式或半围蔽式加注站，应经风险评估并采取专项防护措施。7.1.1.2.2加注站管路及接头的设计，应确保低温介质管即便发声损坏，也不会造成船舶低温介质围护系统受损，避免引发不可控气体泄漏。7.1.1.2.3应配置低温介质泄漏后的安全处置措施。7.1.1.2.4应设计专用方式，对泵吸口和加注管路内的液体、气体实施压力释放、介质移除及惰化处理；排出液体应导入低温介质储存舱或其他指定合规位置。7.1.1.2.5应设置水喷淋、集液盘等防护措施，防止低温介质泄漏导致周边船体或甲板结构遭受超标低温损伤。7.1.1.2.6若低温喷射的逃逸气体可能喷射到周围结构，则应考虑设计低温防护钢板。加注总管应具备耐受加注全过程外部载荷的能力；加注站接头应采用干式脱离型式，且配套标准型安全干式拉断阀或自密封快速释放装置。7.1.1.4加注系统7.1.1.4.1加注系统应设置惰性气体吹扫支管，用于吹扫加注管路。7.1.1.4.2加注系统储存舱在加注期间，不得向大气排放蒸发气。7.1.1.4.3在各加注系统管路靠近连接处，应装设1个手动操作截止阀与1个遥控操作截止阀串联布置，或装设1台兼具手动、遥控操作功能的组合阀；遥控阀应可在加注操作控制位置及其他安全位置实现操作。7.1.1.4.4加注系统管路应具备惰化和除气功能；加注管路闲置期间应保持除气状态，除非不除气的风险经评估并获得批准。7.1.1.4.5若加注管路上设有交叉管路，则应配置可靠隔离措施，防止低温介质意外输送至非加注侧7.1.1.4.6应设置船岸连接装置或等效设施，实现与加注方ESD的自动及手动通信。7.1.2驳运7.1.2.1功能性要求7.1.2.1.1通往用户装置的低温介质输送管系的设计，应满足单个故障失效防护要求，防止介质泄漏至周边区域，避免对船上人员、船舶本体及环境造成危害。7.1.2.1.2安装在机器处所以外的低温介质管路布置应远离船舶操作、货物操作和上浪等危险区域；若无法远离，应设置机械防护装置，最大限度降低各类操作引发的管路机械损坏风险。7.1.2.2设计要求7.1.2.2.1驳运系统储液舱室应具备绝热性能，采用适配的保温材料和绝热结构。燃料储存舱次屏蔽设计应满足安全要求，从泄漏探测点至达到临界状态，次屏蔽应能提供足够的泄漏响应时间。7.1.2.2.2管道、阀门等部件应选用耐低温、耐腐蚀专用材料，耐受低温介质冲击与侵蚀；系统应设置流量控制及调节功能，满足不同操作工况下的使用需求。7.1.2.2.3应设计安全防护和监测设施，包括泄漏检测报警系统、防爆防火措施、紧急切断装置等。7.2蒸发气管理系统7.2.1功能性要求蒸发气管理系统应维持液货舱内的温度与压力稳定，防止因温度波动产生大量蒸发气，保障系统运行安全。7.2.2一般要求7.2.2.1蒸发气管理系统的设计应涵盖蒸发气的产生量计算、收集管道布置，以及压缩机、冷凝器、再液化装置等处理设施的选型与配置；系统应具备蒸发气自动监测与调节功能，确保储存舱及储罐内压力稳定。7.2.2.2应配套设计可燃蒸发气无法回收时的气体燃烧处理装置，设计内容包含燃烧装置选型、燃烧效率指标、废气排放达标要求等。燃烧装置应满足不同工况下稳定运行的要求。7.2.2.3应配套设计通风与排气系统，设计内容包括通风量计算、通风方式选定（自然通风或机械通风）、排气口设置等相关要求。7.3燃料供应系统7.3.1功能性要求7.3.1.1通往用户端的燃料输送管系设计，应满足单一避免对船上人员、船舶本体及环境造成危害。7.3.1.2安装于机器处所外的燃料管路，应远离船舶操作区、货物操作区、易上浪区等危险区域；若无法远离，应设置机械防护装置，最大限度降低各类操作引发的管路机械损坏风险。7.3.2一般要求7.3.2.1针对发动机、蒸汽锅炉等单一燃料装置，燃料系统应按全冗余、可隔离原则设计，燃料舱至用气装置的管系需具备完整冗余能力与可靠隔离功能，防止单套系统泄漏引发不可接受的动力损失。7.3.2.2针对发动机、蒸汽锅炉等单一燃料装置，燃料储存应配置两个及以上燃料舱。7.3.2.3C型燃料舱若设置两个完全独立的燃料舱接头处所，可仅设置一个燃料舱；A型、B型以及薄膜型燃料舱，应符合本标准6.3.2.1及6.3.2.2的相关要求。7.4惰气系统7.4.1功能性要求7.4.1.1惰气系统应能对储存舱及储罐内的氧含量或可燃烃气进行稀释，使舱内、罐内气体达到不助燃或不可燃状态。7.4.1.2惰气系统应具备对货物围护系统及液舱进行惰化、置换和除气的功能。7.4.1.3惰气系统应可对管线实施吹扫作业，并能向危险品舱室、容器及管路输送惰性气体。7.4.2一般要求7.4.2.1惰气供应管路应设置两个串联的截止阀，并在此两阀之间设置1个透气阀，组成双截止透气阀；双截止透气阀和介质系统之间，应增设1个可关闭的止回阀；所有阀门应位于非危险处所之外。7.4.2.2惰气系统应确保每个被惰化处所均可实现独立隔离，且应配置必要的压力控制装置、释放阀等，对各被惰化处所内压力进行精准控制。7.4.2.3若泄漏监测系统需要对绝热处所持续供应惰性气体，英设置相应装置，对各处所惰性气体供应量进行实时监测。7.4.2.4应按7.4.2.1～7.4.2.3的要求，设置专用装置，防止蒸气倒流至惰性气体系统。7.4.3船上惰性气体的制造和存储7.4.3.1惰性气体制造设备产出气体的含氧量（按体积计）应满足舱室惰化要求；惰性气体制造设备引出的惰性气体供气管路，应装设1台可连续读数的含氧量测定仪，以及1台设定于最高允许含氧量（按体积计）的报警装置，同时应设置低氧报警装置；报警装置触发后，惰性气体通向大气的释放阀应自动开启。7.4.3.2惰性气体系统应具有适合于液货围护系统的压力控制和探测装置。7.4.3.3如氮气发生器或氮气储存设施安装在机器处所外的单独舱室内，该舱室应设置独立机械抽吸式通风系统，每小时换气次数不小于6次。应设置1个低氧报警装置。7.4.3.4氮气管路应仅穿越通风良好的处所；围蔽处所内的氮气管路应符合下列要求：a)采用全焊接连接；b