〔 摘 要〕 本 文 从 实 用 出 发 , 较 详 细 地 分 析 了 发 展 L N G 船 的 液 货 舱 和 L P G 船 型 等 技 术 要 点, 并展望了发展趋势 关键词 : L N G 船 船舶市场 市场分析一 、 引 言 液化气船技术发展的关键 为此 , 本文对液化天然气(L N G) 船的液货舱和液化石油气 (L P G) 船等技术要 点进行分述之 一 )L N G 运输船液货舱的技术要点L N G 船 目 前 大 致 分 两 大 类 约 6 种 舱 型 , 但 现 有 的 大 型 L N G 船 主 要 有 3 种 舱 型 : 其 中, 采 用 挪 威 (M RV )M O SS R o senbe rg 式 球 型 舱 者 最 多 , 约 占 总 数的 37% ; 采用 (法国 (GT ) Gaz T ran spo r t 式薄膜型 舱 者 约 占 总 数 的 35% , 采 用 法 国 (T G ) T ech n igaz 式 I 型 薄 膜 型 舱 者 约 占 总 数 的 17% , 三 者 合 计 约 占 总 数的 90% 左右 当前, 液货舱系统的发展重点 包 括 两 个 方 面 : 一 是降低建造成本 ; 二是减少蒸发率 (BO R )。
1. 对于薄膜型, 重点放在改进隔热的构造上 因 为对薄膜型而言 , 薄膜仅起到保证 液 密 性 、 热 伸 缩 性的 作 用 , 而 液 货 舱 的 强 度 则 要 由 隔 热 材 和 船 体 来 保 证 1) 就 T ech n igaz 薄 膜 型 而 言 , 采 用 波 纹 薄 膜 舱 型, 具有由薄膜波纹部分的变形来 吸 收 伸 缩 的 特 点 ;液货舱材料采用厚 1. 2mm 的不锈钢 目前 , 已 开 发 了三种低蒸发率 (BO R ) 型式 I 型和 ¦ 型相似 , 采用的是同波纹钢第一保护层和胶合板第 二 保 护 层 相 连接 的 “巴 尔 沙 ”轻 质 材 料 第 一 和 第 二 层 隔 热 ; 而 新 颖 的 ? 型 把 隔 热 材 料 改 为 泡 沫 塑 料 ( 聚 氯 乙 烯 泡 沫 ) , 用玻璃纤维增强 , 以提高强度和疲 劳 寿 命, 第 二 保 护 层 改 为 由 强 纤 维 布 粘 接 层 压 板 和 铝 构 成 的 “三 层 式” , 以降低造价 ? 型尚未用于实船 I 型和 ? 型的 第一保护层波纹不锈钢涉及到采用钨 极 惰 性 气 体 保所 谓液化气 运 输 船 ( 以 下 简 称 液 化 气 船 ) , 其 实是 指 一 些 气 态 碳 氢 化 合 物 ( 通 常 是 从 原 油 精 炼 过 程 中 或 石 脑 油 等 分 解 过 程 中 制 取, 同 时 也 可 通 过 油 井 和气井中直接提取的天然气中经分 离 而 取 得 ) , 以 及 其他一些特殊气体 (如氯 、 氙 、 氧 、 氩 、 氮 等 ) 经 液 化 后 在 一 定 温 度 和 一 定 压 加 下 而 进 行 运 输 的 船 舶, 一 般 可 分 为 特 定 液 化 气 专 用 船 、 混 载 式 液 化 气 船 以 及 特 殊液化气船等 。
一 般 来 说 , 气 体 液 化 的 目 的 , 主 要 在 于 压 缩 体 积, 加大密度 , 增大装载 量 因 为 , 在 常 温 、 常 压 下 的 气 体 状 态 运 输 需 要 庞 大 的 运 输 设 备 , 这 既 不 方 便 又 不经济 因此, 为能装载并输送 更 多 的 气 体 物 质, 一 般对气体物质用如下四种方法处理 : ( 1) 使 之 溶 解 于 液体 (如水等 ) 中 ; (2) 使之变 成 压 缩 气 体 ; ( 3) 使 之 变 成液化气 ; (4) 使之冷却成固 体 经 上述 (1) 处 理 后, 实 际 上 为 液 体 货 物, 即 是 化 学品运输船的对象 ; 而用 (2)、 ( 4) 的 方 法 , 很 不 经 济 因 此, 只 有 采 用 ( 3) 的 方 法 , 即 设 法 将 气 体 物 质 液 化使之缩小体积, 增大密度并贮藏运输 如甲烷液化后 的 体 积 仅 为 气 态 时 的 1ƒ 585; 乙 烷 是 1ƒ 406; 丙 烷 是1ƒ 260, 而 丁 烷 则 是 1ƒ 230 等 等 因 此, 实 践 证 明 , 将 气体液化后进行运输是很经济的 。
大 力 发 展 水 上 运 输 液 化 气 体 , 大 量 建 造 液 化 气 船的目的 , 是因为水运比陆 用 装 载 量 大 、 经 济 、 安 全 、 可靠等 二 、 发 展 液 化 气 船 的 技 术 要 点大量实践证明, 搞好液化气船 的 液 货 舱 设 计 , 是·张松鹤· ·杨 政· ·吴 宇·(上海 708 所) (中华造船厂) (江南造船厂)对 发 展 液 化 气 船 的 分 析世 界 海 运1996, N o. 6 ·41·力 高, 液 舱 总 容 量 若 超 过 3 000m 3 , 将 使 液 舱 的 结 构型 式 和 布 置 等 都 变 得 相 当 困 难, 所 以 液 舱 的 大 小 得 到 限制 , 总容量 4 000m 3 是最高极限 对于船长小于90m 的小船 , 通常采用单层船底和单层 舷 侧 结 构 , 较 大的则需设双层船底结构 2) 液舱采用一般钢材 , 且不设再液化装置 由于该船是将加压液化的液货装 载 于 耐 压 容 器内, 且在常温下运 输 故一般不设置舱盖和防热设施 的 但在液舱的突出裸露部分可以涂上反光材料, 也 可 敷 设 一 层 薄 的 防 热 材 料, 一 般 无 需 特 别 采 用 低 温材料 。
整个液货舱结构的材料选用一般钢材 , 其承压 部分按计算由壁厚给予保证 同时 , 船上也无需设置 再液化装置 (因为是按环境温度载 运 液 化 的, 故 液 舱内液货一般不再蒸发, 可不设再液化设 备 ) 此外 , 液 舱 和 液 货 管 的 外 表 面 也 均 可 不 敷 设 绝 热 层, 即 在 整个载运过程中可不消耗功率等等 2. 全冷 (低温 ) 式采 用 低 温 ( - 50℃ )、 常 压 ( 最 大 0. 13M P a ) 方 式 贮送, 必须设置货物温度 、 压力控 制 与 液 舱 防 热 等 设 施 这 种 船 舶 , 适 用 于 大 批 量 的 L N G 和 L P G 等 货 物的海上运输 按其运载货物的不同, 一般又可分为 以下三种类型 1)L N G 运输船 , 又可分为 :① L N G 专用船 液舱采用压力容量方式或隔板 方式, 其贮藏压力接近大气压, 设计 蒸 汽 压 力 一 般 为0. 025M P a～ 0. 7M P a 当采用独立型 C 种液舱 , 并采 用压力装卸货物时 , 还可采用较高的蒸汽压力 液舱的 材 料 是 铝 合 金 , 9% 镍 钢 和 奥 氏 体 系 不 锈 钢 及36% 镍钢 。
液舱要防热 , 液舱 周 围 的 船 体 结 构 , 因 要 考 虑 到 通 常 状 态 和 液 舱 的 泄 漏 状 态 , 故 要 选 用 低 温 材料 对于方形液舱, 舱与舱之间还要设置隔离舱 ② L N Gƒ L P G 兼用 船 这种船舶除了 具 有 L P G再液化装置外, 其他与 L N G 专用船的相同 ③ L N Gƒ 其 他 货 物 多 用 途 船 这 种 船 舶 除 主 运 输 L N G 外, 还 可 装 运 乙 烯 、 L P G 和 氨 等 它 的 液 舱容 量, 一般是 5 000m 3 左右 船底和舷侧都是双层结 构, 若采用独立型 C 种液舱时 , 则无此限制 液舱需用甲板 、 围罩或舱盖覆盖 ; 同机舱及 其 他 火 源 区 域 之间, 均要用隔离舱或围堰来隔离 2) 低温式乙烯船该 船 的 液 舱 采 用 与 L N G 专 用 船 相 同 的 结 构 方 式, 但有以下不同点 :护 焊 据 说 日 本 N KK 公 司 目 前 已 开 发 成 功 了 一 种自动焊机 , 可用来进行任何位置的 垂 直 焊, 从 而 可 望 解决问题 。
2 ) 就 Gaz T ran spo r t 薄 膜 型 而 言, 采 用 殷 钢 ( Inve r) 薄 膜 舱 型 , 无 需 采 用 措 施 防 止 形 状 热 伸 缩 的 特点 其低蒸发率 (BO R ) 的液货舱的组合结构, 由第一保护层和殷钢 (36% 镍钢 )、 厚 0. 7mm 的 第 二 保 护 层 以 及 胶 合 板 箱 第 一 和 第 二 层 隔 热 组 成 , 内 部 增 强并 充填珍珠岩 第二层隔热采用二层胶合板箱 法国的 Ga s T ran spo r t 公 司 和 美 国 的 M ac D o nne lla s 公 司 (M D C ) 共 同 开 发 了 GT ƒ DM C 式 薄 膜 型 它 由 原 型 殷 钢 薄 膜 与 M D C 开 发 的 增 强 塑 料 隔 热 材 料 组 合 而成, 目的在于降低造价和蒸发率 2. 对 于 M RV 式 球 型 舱 , 采 用 独 立 球 型 舱, 具 有 形状简单 、 应力分析的精确度可以 提 高 等 特 点 ; 液 货 舱 材 料 采 用 铝 合 金 或 9% 镍 钢 下 一 代 船 重 点 将 放 在 降 低 蒸 发 率 上 , M RV 式 隔 热 层 设 置 于 舱 外 , 不 承 受液压 , 易于增厚 。
同时也可把舱裙上部的一部分低 温 材 料 改 为 不 锈 钢, 以 进 一 步 降 低 BO R ; 另 一 重 要 改 进 措 施 是 减 少 舱 数 ( 如 将 原 来 5 舱 改 为 4 舱 ) , 这 样 舱 的 液 货 表 面 积 与 舱 容 之 比 减 小 , BO R 也 随 之 下 降, 且建造费用也可随之降低 L N G 形 管 子 材 料 应 是 耐 深 冷 的, 其 在 液 舱 内 的 为铝管 , 在液舱外的管子 , 与阀件则用不锈钢 二) L P G 运输船的的技术要点L P G 船 的 液 货 舱 大 致 有 两 大 类 约 5 种 型 式 , 而 主 要 可 分 为 全 压 式 、 全 冷 ( 低 温 ) 式 与 半 冷 半 压 式 三种 但当前世界各国大型液化气 船 的 发 展 重 点 都 采 用全冷 (低温 ) 式 1. 全压式(1) 仅适用于小型 L P G 船采 用 常 温 ( 0℃ ～ 45℃ )、 高 压 ( 最 大 1. 7M P a～2. 0M P a) 方 式 运 输, 仅 适 用 于 贮 运 临 界 温 度 高 于45℃ 的液化 气 。
这种船舶的液舱采用独立 式 一般都 是水平纵向位置的圆筒形 , 也有垂 直 设 置 的 圆 筒 形 ,现在还出现多个 (3～ 5 个 ) 球形液舱的结构 由于全 压式运载时的液货是不加以冷却 的 , 故 密 度 小 , 造 成液舱的装载率低 , 仅 适 用 于 小 型 L P G 船 这 种 耐 高 压厚壁的筒形或球形液舱 , 从其结 构 强 度 考 虑 , 每 个容 器 的 尺 度 有 限, 且 自 重 与 载 货 重 量 大 体 相 同 同 时为了检查液舱 , 在液舱与船体之 间 、 液 舱 与 液 舱 间还须留有间隙, 从而增大了船的 无 用 空 间 , 与 船 体 的 尺度相比 , 液化气的装载量较 少 此 外 , 由 于 设 计 压世 界 海 运·42· 1996, N o. 6① 需 要 货 物 冷 却 装 置 , 但 不 需 要 热 废 气 燃 料 装 加显著 ② 低 。