液化天然气的船运新版.docx
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液化天然气的船运新版
液化天然气的船运（2021新版）
Enhancetheinitiativeandpredictabilityofworksafety,takeprecautions,andcomprehensivelysolvetheproblemsofworksafety.
（安全管理）
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液化天然气的船运（2021新版）
导语：
根据时代发展的要求，转变观念，开拓创新，统筹规划，增强对安全生产工作的主动性和预见性，做到未雨绸缪，综合解决安全生产问题。
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液化天然气运输是实现液化天然气贸易的必要手段，因而是液化天然气产业链中的重要一环。
而天然气液化又为运输提供了大液气密度比的物料（一体积液化天然气的密度是一体积气态天然气的600倍），大大提高了运输效率，有力地促进了世界天然气贸易的增长。
液化天然气的运输可以有三种方式：
船运、车运和管道输送。
这三种运输方式中，管道输送，特别是长距离管道输送因为还存在技术上的一些困难，在应用上尚无实例。
而液化天然气的海上运输技术不断成熟，船运是液化天然气运输的主要方式，占世界液化天然气运量的80%以上。
20世纪50年代，随着天然气液化技术的发展，开始了液化天然气海上运输技术的研究。
1959年，“甲烷先锋号”的成功航行实现了液化天然气的第一次海上运输。
根据LNGShippingSolutions的统计（2004年），世界上正在运营的液化天然气运输船已达151艘以上。
其中，运输能力5×104m3以下的15艘，5～12×104
m3
的16艘，而运输能力超过12×104
m3
的达120艘。
LNG运输船的大型化趋势明显。
2007年第十五届国际LNG大会发布的数字，至2005年5月，全球已有181艘LNG船，2005～2007年有74艘LNG船完成建造交付使用，最大的已超过25×104
m3
。
一、液化天然气海上运输的特点
液化天然气低温、易燃、运输量大的特点，使液化天然气海上运输也具有不同于其他海运的特点：
投资风险高、产业链特性强、运输稳定o
1.投资风险高
液化天然气采用常压、低温运输，LNG运输船的储槽需要低温绝热，建造费用高。
目前，运输能力13.8×104
m3
的LNG运输船造价为1.5～1.6亿美元，比同样输送当量的油船造价高出4～5倍。
因而，液化天然气的运输成本占液化天然气价格的10%～30%，原油的运输成本只占10%。
LNG运输船是为载运-163℃的大宗LNG货物的专用船舶，用途单一，经营上也缺乏灵活性，这使液化天然气船舶的投资风险比其他种类船舶更大，在投资之前一般需要掌握20年以上的长期运输合同。
2.产业链特性强
液化天然气产业链是一条资金庞大、技术密集的完整链系。
液化天然气海上运输链接了气源（液化工厂）和下游用户（接收站）。
从项目前期研究开始，到实现合同运输，各个环节密切相连，相互影响，同步推进，形成了事实上的液化天然气海上运输链。
3.运输稳定
液化天然气运输大多为定向造船，包船运输，航线和港口比较固定，并要求较为准确的班期，无计划停泊较少。
由于世界液化天然气运输的即期市场没有出现，因此其运输费用主要取决于气源地的天然气价格、运输距离以及船舶的营运成本等。
运费收入比较稳定，来自外界的竞争相对比较小。
二、LNG运输船结构特点
液化天然气运输船是专用于载运大宗LNG，除了防爆和运输安全外，尽可能降低气化率是运输这种物料的必然要求。
单船容量也不断增大，典型的LNG船尺寸见表5-1[1]
。
（一）双层壳体
液化天然气运输船设计普遍采用双层壳体，在船舶的外壳体和储槽间形成保护空间，从而减小了槽船因碰撞导致储槽意外破裂的危险性
表5-1典型的LNG船尺寸
项目
容量/m3
（t）
125000（50000）
165000（661800）
200000（80000）
长/m
260
273
318
宽/m
47.2
50.9
51
高/m
26
28.3
30.2
吃水/m
11
11.9
12.2
货舱数
4
4
5
储槽采用全冷式或半冷半压式。
大型LNG运输船一般采用全冷式储槽。
小型沿海LNG运输船一般采用半冷半压式。
LNG在101.325kPa、-163℃下储存，其低温液态由储罐外的绝热层和LNG的蒸发维持，储罐的压力由抽去蒸发的气体来控制，蒸发气可作为运输船的推进系统燃料。
（二）隔热技术
低温储槽可以采用的隔热方式有真空粉末、真空多层、高分子有机发泡材料等。
真空粉末隔热，尤其是真空珠光砂隔热方式，具有对真空度要求不高、工艺简单、隔热效果较好的特点。
但在保证制造工艺的前提下，与真空粉末隔热相比，真空多层隔热具有以下优点：
（1）真空粉末隔热的夹层厚度要比真空多层隔热夹层大一倍，也即对于相同容积的外壳，采用真空多层隔热的储槽的有效容积要比采用真空粉末隔热的储槽大27%左右，因而相同的外形尺寸的储槽可以提供更大的装载容积。
（2）对于大型储槽来说，由于夹层空间较大，粉末的质量也相应增加，从而增加了储槽的装备质量，降低了装载能力，加大了运输能耗，这点在大型LNG槽船上尤其明显，而真空多层绝热方式具有这方面的显著优势。
（3）采用真空多层隔热方式可避免槽船航行过程中因运动而产生的隔热层绝热材料沉降。
轻质多层有机发泡材料也常用于LNG槽船上。
目前，LNG储槽的日蒸发率已经可以保持在0.15%以下[2]
。
另外，隔热层还充当了防止意外泄漏的LNG进入内层船体的屏障。
同广泛应用在低温管道和容器上的隔热板结构一样，LNG储槽的隔热结构也是由内部核心隔热部分和外层覆壁组成。
针对不同的储槽日蒸发率要求，内层核心绝热层的厚度和材料也不同，而且与一般低温容器上标准的有机发泡隔热层不同，LNG储槽的隔热板采用多层结构，由数层泡沫板组合而成。
所采用的有机材料泡沫板需要满足低可燃性、良好的绝热性和对LNG的不溶性。
内层核心有机材料泡沫板的材料选取一般为聚苯乙烯泡沫、强化玻璃纤维聚亚氨酯泡沫或PVC泡沫材料。
另外，LNG运输船上的隔热板还可以和内层核心隔热第二层一起充当中间的LNG蒸气保护屏，第三层由两层玻璃纤维夹一层铝箔构成。
外层覆壁一般由0.3mm的铝板、波纹不锈钢板（304L，1.2mm）或镍（36%）一钢合金（0.7mm）组成，它不但可应用在外层覆壁和夹层，还可作为与LNG接触的第一道屏障。
所有的金属板都被焊接在一起，有机材料用2-KPu胶黏合。
（三）再液化
低温LNG储槽控制低温液体的压力和温度的有效方法是将蒸发气再液化，这可以降低低温液体储槽保温层的厚度，进而降低船舶造价、增加货运量、提高航运经济性。
低温LNG槽船的再液化装置的制冷工艺可以采用以LNG为工质的开式循环或以制冷剂为工质的闭式循环。
以自持式再液化装置为例，装置本身耗用1/3的蒸发气作为装置动力，可回收2/3的蒸发气，具有很高的节能价值。
虽然，再液化技术至今还没有应用到LNG船上，但根据LNG船大型化和推进方式的变化，采用BOG的再液化已提到日程。
三、液化天然气运输船船型
液化天然气运输船的船型主要受储槽结构的影响。
目前所使用的LNG运输船的低温储槽结构形式可分为自支承式和薄膜式两种。
根据1999年的统计资料，当年运营的99艘大型LNG运输船，其中采用自支承式结构的有50艘，另有2艘采用棱柱形自支承式结构，采用薄膜式结构的有40艘。
自支承式和薄膜式结构应该是液化天然气运输船的主流船型结构。
（一）自支承式
自支承式储槽是独立的，它不是船壳体的任何一部分，在储槽的外表面是没有承载能力的绝热层。
储槽的整体或部分被装配或安装在船体中，最常见的即是球形储槽。
其材料可采用9%镍钢或铝合金，槽体由裙座支承在赤道平行线上，这样可以吸收储槽处于低温而船体处于常温而产生的不同热胀冷缩。
近年又开发了一种采用铝合金材料的棱柱形自支承式储槽。
挪威的MossRosenberg（MOSS型）及日本的SPB型都属于自支承式。
其中，MOSS型是球形储槽，SPB型是棱形储槽。
见图5-1和图5-2[3]
。
1.MOSS型LNG运输船
球罐采用牌号为5038的铝板制成。
组分中含质量分数为4.0%～4.9%的镁和0.4%～1.O%的锰。
按球罐的不同部位，在30～169mm之间选择板厚。
隔热采用300mm的多层聚苯乙烯板。
2.SPB型LNG运输船
SPB型的前身是棱形储槽Conch型，由日本IHI公司开发。
该型大多应用在LPG船上，已建造运行的LNG船有2艘。
（二）薄膜式
薄膜式储槽采用船体的内壳体作为储槽的整体部分。
储槽第一层为薄膜层结构，其材料采用不锈钢或高镍不锈钢，第二层由刚性的绝热支撑层支承。
储槽被安装在船壳内，LNG和储槽的载荷直接传递到船壳。
G3T型LNG运输船是法国GazTransporth和Technigaz公司开发的薄膜型LNG运输船。
其围护系统由双层船壳、主薄膜、次薄膜和低温隔热所组成。
见图5-3。
[3]
薄膜承受的内应力由静应力、动应力和热应力组成。
参考文献
1徐文渊等.天然气利用手册.北京：
中国石化出版社，2002
2黑丽民等.液化天然气船研究进展及其相关问题探讨.天然气工业，V01.24No.72004.7
3顾安忠等.液化天然气技术.北京：
机械工业出版社，2004
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