油品泊位设计通过能力论证简析

丁万丰，邓伟勇，郝新秀，武守元

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

摘要：泊位设计通过能力是一个泊位在一年内能够装卸船舶所载货物的额定数量。它通常是港口管理部门管理码头安全生产经营的参考依据。当泊位装卸货种、船型和卸船效率与原设计发生较大变化造成泊位实际货运量大幅增加超出原泊位设计通过能力时，应对泊位设计通过能力进行重新论证。本文以某港油品码头为实例，依据规范规定的公式，探讨油品泊位设计通过能力影响因素。

关键词：油品码头；泊位设计通过能力；管道摩阻

引 言

中国经济的快速发展对原油的需求量不断攀升，2016年已达到5亿多t。港口油品货运量逐年增加，有些泊位已超出原设计通过能力，为详细分析港口条件、准确核定码头通过能力，避免超限工作产生安全隐患，需根据现状对泊位年通过能力重新论证。

1 工程概况

某港油品码头原以化工品码头立项，建设完成后，由于后方化工企业未配套建设完成，码头基本处于闲置状态。为充分发挥已有投资效益、避免岸线的闲置，港务公司启动了化学品码头改造工程，将码头由接卸化工品改为接卸油品。主要货主为海丰公司，输送货种按照海丰公司提供的油品设计，其进口油品主要为原油和燃料油，其中原油75万t/a，燃料油115万t/a，共190万t/a，全部为卸船。本泊位除满足海丰公司的运量要求外，还有部分富裕能力运输化工品，原泊位年通过能力计算时，考虑了5 000 t级~50 000 t级油品船和部分1 000 t级~5 000 t级化工品船靠泊作业，泊位利用率取0.55，原泊位年通过能力约为260万t/a。目前本泊位主要停靠船型为20 000 t级~ 50 000 t级油品船，项目自建成后迅速达产，作业量逐年提高，全部为海丰公司接卸的原油和燃料油，至2016年码头作业量（见表1）已远远超出原泊位年通过能力约为260万t/a，急需根据现状对泊位年通过能力重新论证。

表1 油品码头历年作业量

序号年份艘次作业量12012174722013611823201472221420159126752016年9月底1023506折算2016年全年467

2 方法的提出

根据《海港总体设计规范》（JTS 165-2013）中液体散货码头泊位设计通过能力计算公式：

（1）

（2）

式中：为泊位设计通过能力（t/a）；为泊位年可营运天数（d），取330 d；G为设计船型船舶的实际装卸量（t）；为昼夜小时数（h），取24 h；为装卸一艘该类船型船舶实际装卸量所需的净装卸时间（h）；p为设计船时效率（t/h），按品种、船型、设备能力和营运管理等因素综合分析确定；为该类型船舶装卸辅助作业时间、技术作业时间及船舶靠离泊时间之和（h）；为油船排压舱水时间（h），可根据同类油船泊位的营运资料分析确定；为候潮、候流或不在夜间进出航道和靠泊、离泊需增加的时间（h）；Ap为泊位有效利用率（%），取55 %。

由规范公式可知在其他因素都确定的情况下设计船时效率和靠泊船型实际载货量等因素对泊位通过能力影响较大。装卸一艘该类船型船舶实际装卸量所需的净装卸时间与设计船时效率又有直接的关系；靠泊50 000 t级大船型比例提高需要核算油品泊位靠泊船型条件。

3 计算参数

目前码头平台上配置2台DN300装卸臂，并预留4台装卸臂的位置，同时设置登船梯、装卸臂泄空泵和氮气吹扫设施；设置2根DN500工艺管线，管线保温为电伴热，采用自然补偿和方形补偿器的热补偿方式。DN500管线以氮气为动力气体，采用清管器泄空管道。卸船计量按照船检尺和储罐检尺相结合方式考虑。与本码头续接的海丰管廊共设置2根DN500输油管道，管廊长度约7 km。由于本工程部分油品粘度较大，利用船泵直接输至海丰库区比较困难，又设置加压泵站1座。业主提供本泊位货种为原油（绥中36-1、上扎库姆和渤中28-2）和燃料油，货种流向为卸船，泊位主要靠泊船型为20 000 t级～50 000 t级。

表2 油品物性参数

油品名称开口闪点/℃凝点/℃含硫/%运动粘度/(mm2·s-1)密度(20℃)/(kg·m-3) 绥中36-189-140.36780.7/50℃967.5 上扎库姆96-201.75.3854.7 渤中28-213090.20158.702903 燃料油≥66≤2.9380/50℃970（15℃）

表3 管道规格

介质管道规格管道数量设计压力/MPa设计温度/℃操作压力/MPa操作温度/℃ 原油/燃料油Φ508×11.921.680≤1.450/≤65

表4 加压站主要工艺设备配置

序号名称规格型号单位数量 1离心泵Q=1 000 m3，H=100 m台2 2双螺杆泵Q=1 000 m3，H=140 m台2 3旁接罐V=5 000 m3，内浮顶座2

4 计算过程

4.1 加压站工艺设施核算

由于油品码头距离库区较远，对于粘度较大货种，加压站的设置有利于减少卸船时间提高船时效率。加压站距离油品码头栈桥根部约740 m。根据《石油化工企业工艺装置管径选择导则》（SH/T 3035-2007）管道压力降相关计算公式，管壁绝对粗糙度ε取0.2 mm，局部阻力系数N取1.3，压力降计算时适当考虑增加机泵出口阀门 5 m水柱、库区储罐罐高20 m水柱和码头装卸臂10 m水柱等因素

1）通过DN500管线输送（管线长度计入方型补偿器、库区内管线、码头管线，码头至库区储罐的总长度约为11 000 m/根）从码头至海丰库区在不经过加压站的情况下的沿程摩阻、局部摩阻、高程差总计见表5。

2）通过DN500管线输送（管线长度计入方型补偿器、库区内管线、加压站管线，加压站至库区储罐的总长度约为10 000 m/根）从码头至海丰库区在经过加压站的情况下的沿程摩阻、局部摩阻、高程差总计见表6。

表5 沿程摩阻、局部摩阻、高程差复核

货种船型DWT（载重量t）卸船效率/(m3·h-1)单管流量/(m3·h-1)卸船时间/h船泵扬程/m摩阻高差/m绥中36-150 000（45 000）60030077.51101041 00050046.51101501 50075031110208渤中28-250 000（45 000）1 90095026.21101072 5001 25019.9110203上扎库姆50 000（45 000）2 0001 00026.31101092 5001 25021.1110203燃料油50 000（45 000）1 30065035.71101082 0001 00023.2110147

表6 沿程摩阻、局部摩阻、高程差复核

货种船型DWT（载重量t）卸船效率/(m3·h-1)单管流量/(m3·h-1)卸船时间/h加压泵扬程/m摩阻高差/m 绥中36-150 000（45 000）60030077.5140螺杆泵98 1 00050046.5139.5 1 50075031192 渤中28-250 000（45 000）1 50095033.2100离心泵77 1 9001 25026.2100 上扎库姆50 000（45 000）1 5001 00035.1100离心泵74 1 9001 25027.796 燃料油50 000（45 000）1 30065035.7140螺杆泵108 1 8001 00025.8136

通过上述计算可知由于绥中36-1原油粘度较大，船泵直接将原油输送至库区不经济合理，应通过加压站加压后输送，加压泵采用双螺杆泵。当卸船效率大约1 000 m3/h时，加压站至库区利用1台双螺杆泵（Q=1 000 m3/h、H=140 m）和2根DN500海丰管道输送至海丰库区。

燃料油粘度也较大，船泵在直接将原油输送至库区不经济合理，应通过加压站加压后输送，加压泵采用双螺杆泵。当卸船效率大约1 800 m3/h时，加压站至库区利用2台双螺杆泵（Q=1 000 m3/h、H=140 m）和2根DN500海丰管道输送至海丰库区。

上扎库姆原油和渤中28-2原油粘度较小，卸船时，适当控制卸船效率上扎库姆原油不超过 2 000 m3/h、渤中28-2原油不超过1 900 m3/h，可以不经过加压站直接通过2根DN500海丰管道输送到海丰库区。

通过加压站工艺设施核算我们可知油品码头实际净卸船时间，泊位设计通过能力计算见表7。

表7 泊位设计通过能力计算

货种载重量/t净装卸船时间/h辅助作业时间/h昼夜小时数/h年工作天数/d泊位利用率/%船型运量比例/% 绥中36-145 00046.5724330555 30 000316243305520 20 00021624330555 渤中28-245 00026.2724330555 30 00017.56243305520 20 00012624330555 上扎库姆45 00026.3724330555 30 00017.556243305520 20 00012624330555 燃料油45 00025.8724330551 30 00016624330551 20 00013624330558

经计算，本工程泊位设计通过能力为483 万t/a，满足码头实际货运量要求。

4.2 装卸臂口径、数量校核及管道校核论证

当50 000 t级油船卸船时，可使用2台DN300装卸臂以及海丰管廊2根DN500输油管道及加压站同时卸载油品，符合《海港总体设计规范》（JTS 165-2013）中的相关要求及现有装卸臂的额定流量规定。

4.3 装卸臂包络线核算论证

根据《某港化学品码头改造工程设备招标技术规格书》规定，招标的装卸臂适应船型为1 000 ~50 000 DWT油船，故本工程装卸臂具备停靠 50 000 DWT油船能力。

4.4 泊位靠泊大船型其他条件核算

某港现有油品码头已有防波堤掩护，满足1 000 t级~50 000 t级船舶泊稳要求，泊位长度308 m，相当于50 000 t级油船总长的1.34倍，满足50 000 t级油船靠泊要求，共设1个船舶靠泊点。港池位于航道南侧，成倒梯形布置，港池底高程-14.0 m，可满足5万t级船舶满载全天候通航。目前，某港煤炭港区航道等级为7万t级，兼顾5万t级散货船双向通航，航道总长44 km，设计底高程-14.0 m，通航宽度270 m。该航道满足5万t级及以下船舶全天候通航，7万t级及10万t级航道乘潮通航。

5 结 语

分析认为，在考虑船型组合的情况下，靠泊大型船舶的比例越高，泊位的通过能力越高。码头装卸货种粘度和后方管线过长也会影响卸船效率，为提高卸船效率必要时应增设加压站。在进行泊位通过能力论证时，装卸一艘该类船型船舶实际装卸量所需的净装卸时间宜依据实际计算的装卸时间确定。

由于泊位等级未发生变化，仅由于货种减少、平均载货量和卸船效率的提高等造成泊位通过能力增加较大，在相关的安全措施满足建设时相关规范的要求时，也不会造成安全隐患。

参考文献：

[1] JTS 165-2013海港总体设计规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2014.

[2] SH/T 3035-2007石油化工企业工艺装置管径选择导则[S]. 北京: 中国石化出版社, 2007.

[3] 中交第一航务工程勘察设计院有限公司. 黄骅港化学品码头改造工程初步设计[R]. 2011.

[4] 中交第一航务工程勘察设计院有限公司.黄骅港化学品码头改造工程设备招标技术规格书[R]. 2008.

[5] 赵瑞芬, 李伟伟, 高雅洁. 顺岸布置的多泊位液体石油化工品码头设计通过能力计算研究[J]. 中国水运, 2016, (10).

A Brief Analysis and Discussion on Design Traffic Capacity of Product Oil Berth

Ding Wanfeng, Deng Weiyong, Hao Xinxiu, Wu Shouyuan

(CCCC First Harbor Consultants Co., Ltd., Tianjin 300222, China)

Abstract：The design traffic capacity of a berth is defined as the rated load of cargos loaded and unloaded through the berth within one year. It is usually the reference for the port management branch to ensure the safe production and operation. When the categories of cargos loaded and unloaded by berth, ship type and ship unloading efficiency is quite different from the original design, and actual freight volume is far beyond the design capacity of the berth, the design traffic capacity of the berth should be re-demonstrated. Based on a product oil terminal, the formula specified in the code of practice is followed to explore the influencing factors for the design capacity of product oil berth.

Key words：product oil berth; design traffic capacity of berth; frictional resistance of pipe

中图分类号：U653.2

文献标志码：A

文章编号：1004-9592（2017）03-0022-04

DOI: 10.16403/j.cnki.ggjs20170306

收稿日期：2017-01-22

作者简介：丁万丰（1984-），男，工程师，主要从事港口油品及液体化工品装卸工艺和储运设施设计工作。