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液化天然气船(LNG)与液化石油气船(LPG)
(2009-02-25)  来源:中国船舶在线  

    LNG是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。LNG是液化天然气( Liquefied Natural Gas)的英文缩写,LNG船是一种技术含量很高、设计和制造难度都很大的船型。船如何运LNG,在常压下,-162摄氏度天然气就会液化,液化后体积压缩比为700:1左右,这就提供了长途船运LNG的经济可行性,世界上从1952年开始船运LNG以来,技术已经发展的较为成熟。

    LNG船何为“世界造船之冠”?LNG船公认的特点是“三高”:建造附加值高,一艘船的造价高达1.6亿元美元,相当于两艘8600TEU集装箱船的造价,比一架波音747客机还贵,是全世界货运船舶中造价最为昂贵的;其次是技术难度高,天然气在降低到零下163℃变成液体后,体积比原来的气体状态缩小了500多倍,LNG船在运输过程中必须将它保持在零下163℃,挥发率低于0.5%;可靠性要求高,该船建成后将常年穿梭于中国至澳大利亚的航线上,一年完成22个航次,常年经受赤道西风带的严峻考验。

    LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造。在该船舶的设计中,考虑的主要因素是能适应低温介质的材料,对易挥发/易燃物的处理。船只尺寸通常受到港口码头和接收站条件的限制。目前125000m3是最常用的尺寸,138000m3是现有船只中最大的尺寸。LNG船的使用寿命一般为35-40年。

  目前世界液化天然气船的储罐系统有自撑式和薄膜式两种。自撑式有A型和B型两种,A型为棱形或称为IHI SPBB型为球形。

  LNG船建造难度最高的是装液化天然气的液货舱,通常有以芬兰技术为代表的球罐式和以法国技术为代表的薄膜式两种。这要求船体的设计制造和绝缘箱的设计制造都有很高的精度,全船4个液货舱总共5.5万个不同形状的绝缘箱要一分不差,严丝合缝地组成一个绝缘体。建造难度更高的是在绝缘箱体上还要覆盖一层0.7毫米至1.5毫米厚的在低温状态下不会变形的特殊金属材料“殷瓦”。这种特殊材料含镍30%,不能直接用手接触,因为手上有汗会影响质量。船体的设计标准是保证安全使用40年。

    沪东中华造船(集团)公司于200843日交付使用的“大鹏昊”LNG船舶,总长292米,型宽43.35米,型深26.25米,航速19.5节,装载量为14.7万立方米,货舱类型为GT NO 96 E-2薄膜型,签约时是世界上最大的薄膜型LNG船之一,比波音飞机还贵,身价高达1.6亿美元。该船采用保温瓶原理,货舱设计了半米厚的隔热“内胆”,其中两层绝缘箱内藏珍珠岩,有效阻隔热量传递;最关键的内壁使用殷瓦合金钢板,0.7毫米的厚度薄如一张牛皮纸,全船焊缝就长达100多公里,而且要做到“天衣无缝”;船上各种部件能实现40年抗疲劳工作,跻身全球“长寿”巨轮行列。“大鹏昊”航行于澳大利亚丹皮尔港——广东深圳秤头角的大鹏湾之间,全年可运LNG140多吨。入级美国船级社(ABS)和中国船级社(CCS)。

 

 

 

  液化石油气(Liquefied petroleum gas,简称LPG)船主要运输以丙烷和丁烷为主要成份的石油碳氢化合物或两者混合气,包括丙烯和丁烯,还有一些化工产品,近年来乙烯也列入其运输范围。依据载运各种气体的不同液化条件而分为全压式(装载量较小)、半冷半压式(装载量较大)和全冷式(装载量大)。液化气船因其特殊用途而产生了各方面的特殊要求,其技术难度大,代表当今世界的造船技术水平,船价为同吨位常规运输船的23倍,是一种高技术、高附加值的船舶。

  LPG按货物运输方式分为全压式、半冷半压式(冷压式)和全冷式三种船型。

  (1)全压式运输

  又称常温压力式,是把货物置于常温条件下加压超过蒸发气压的压力,使货物变成液化状态。少数气体诸如乙烷、乙烯、甲烷在高于临界温度下再加压也不液化。全压运输船的船舱不需设置隔热与低温冷却设备。通常最高设计温度为45℃,最高设计压力为1.752.0MPa之间。江南造船厂建造的我国第一艘3000m3LPG船,其设计工作压力即1.75MPa,通常全压式LPG船的舱容量都在5000m3以下。

  (2)半冷半压式运输

  又称低温加压式,第一艘该型船建于1959年,容积为2100m360年代初期在欧洲,由于低温技术研究趋于成熟,陆续建成一大批。目前以德国的船队见多。这类船早期冷却工作温度为-5℃左右,压力0.8MPa左右,运载液化气接近于全压式LPG船,现已很少建造。近来,这类船分为两类,较多的冷却温度为-48℃,少数运载乙烯的为-104℃,工作压力为0.50.8MPa,江南造船厂建造的4200m316500m3LPG船分别属于该两种船型。通常该类船最大舱容量不超过25000m3,新研制的30000m3LPG船可谓是该型船之最。

  (3)全冷式运输

  又称为低温常压型,液化气贮存于不耐压的液舱内,处于常压下的沸腾状态。液舱设计压力一般为0.025MPa,单个液舱容积很少受限制,适宜建造大型船舶,容量大都为50000100000m3

  液舱结构型式:

  (1)非独立型整体液舱式

  (2)内部绝热贮舱式

  (3)独立式液舱。该液舱可分为ABC三型,它们均非船体的构成部分,呈自持式。

  A型独立舱:该型液舱多由平面结构组成,液舱最大允许设计压力不大于0.07MPa,在大型全冷船上采用该型式较多,工作温度不低于-55℃。

  B型独立舱:要进行精确的结构应力分析和模型试验,包括采用有限元,壳理论,某些场合可适当使用框架分析手段。屈曲、疲劳寿命、塑性形变都属考虑范围。液舱型式有棱柱形和回转球形,压力小于0.07MPaLNG船用此型式较多。

  C型独立舱:C型舱有单罐、双耳和三叶型三种,按压力容器准则设计。设计压力常取1.8MPa,不超过2MPa。我国目前建造的全压式和半冷半压式LPG船皆属于此范畴。该船不需要设置屏蔽,技术状态成熟。

 

  江南造船(集团)有限责任公司制造的22000m3半冷半压式液化气船能同时装运三种不同密度的液化气和部分化学品,最低设计工作温度-104℃,最大压力4.7bar。主要研究内容包括:开发了一个能满足各种吃水状态的船型;解决了满足货种及装载工况繁多情况下(破舱工况接近3000种)的完整稳性的难题,极大地提高了船舶安全性;实现了在无甲板、弱结构下安全下水的关键技术;攻克了超低温(-104℃)、高强度、高镍合金钢材料建造液罐的焊接关键技术;实现国内液化气船复杂液货系统设备模块化制造技术,赢得世界造船市场的良好声誉。

 

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