液化天然气运输船

第5章、液化天然气运输船第5章液化天然气运输船
LNG船运是液化天然气运输的主要运输方式，是LNG远洋贸易的保障。

天然气产被液后
天然气在生产地被液化后，通过LNG船运
送到进口国的LNG基地工厂，储存在-162℃的
储罐中。

海上运输LNG，当距离超过1600km时，采用槽船运输比压力气体管线有利。

LNG船运输6500km的成本相当于管线输送2000km 的成本。

LNG船运输LNG具有很高的经济性。

LNG船是高技术、高可靠性、高附加值的“三高”特殊船，集中了先进的造船技术，号称“三高”特殊船集中了先进的造船技术号称
世界造船皇冠的明珠
造船皇冠上的明珠。

LNG运输，被行业人士称为“一条浮动的海运输被行业人士称为“条浮动的海上管道”，最重要的特点是LNG运输的安全、可靠和稳定。

据统计资料显示，截至2005年11月底，全世界造船企
业的LNG船手持订单合计数量达到139艘，其中韩国为100艘、
日本艘中国艘欧艘截年月底各要31艘、中国5艘、欧盟3艘。

截至200511月底，各主要
造船国家和地区各种船舶的手持订单（以修正总吨计）所占
世界市场份额分别为：韩国37.5%、日本26.1%、欧盟6.7%，世界市场份额分别为韩国日本欧盟
中国14.9%，其他造船国家和地区4.8%。

其中，中国和欧盟
手持订单所占世界市场的份额均有明显上升。

美国能源调研机构PortenPartners预测，到2010年，全
P t P t预测到年全
世界液化天然气海运量将比2005年翻一番，达到2.4亿吨的
规模，届时需增加150艘左右的LNG船才能满足LNG运输的
需求。

需求
表世界大型2001201520012020表：世界大型
LNG 船需求预测2001—2015
年2001—2020年增长需求122艘156艘更新需求56艘64艘总需求量178艘220艘平均年需求量
12艘
11艘
资料来源上海科学技术情报研究所搜集资料来源：上海科学技术情报研究所搜集
船东船型（立方米）建造者完工期（年）
用途
备注附：2007年上半年LNG 船订单
比利时埃克斯
马公司150900大宇2010LNG-RV LNG-150900大宇2110RV
Flex LNG 90000三星2010900002011三星西班牙Elcano
170000STX 2010Repsol-Gas Natural 210000大宇2009Qatargas IV 卡特尔天然气Qatargas IV 210000大宇2009Qatargas IV 210000大宇2009Qatargas IV Qatargas IV 运输公司
210000大宇2009Qatargas IV 260000三星2009Qatargas IV 260000三星2009Qatargas IV Q IV 260000三星2009Qatargas IV 260000三星2009Qatargas IV 英国煤气天然
170000三星2010气公司170000
三星
2010
（中国船舶报）
表：世界LNG 船订单分布统计
国家船厂
数量（艘）占全球市场份额（%大宇造船公司2929.6三星重工2222.4韩国星重现代重工1616.3现代三湖
1 1.0694小计
6869.4三菱重工1010.3三井造船3 3.191日本
川崎重工99.1统一造船1 1.0幸阳船厂
1 1.0小计222424.5欧洲IZAR （西班牙）
1 1.0大西洋船厂（法国）3 3.1小计4 4.1中国
沪东中华2 2.0全球总计
98
100
球计资料来源：日本海事网、上海科学技术情报研究所搜集
LNG船造价
船造价
LNG船造价昂贵，一艘13.8万m3船舶,造价相当于2～
3艘VLCC（20～30万吨级超大型油轮），高达2～2.5亿美元。

3LNG船合同价格(资料来源：Clerkson)
135000m资料来源
年份199819992000200120022003200420052006.
9
亿美
元 1.9 1.65 1.725 1.65 1.5 1.55 1.85 2.05 2.20
容量不断增大
2000年13.8万立方米；
2002年14.5万立方米；
145万立方米
2003年15.17万立方米，同年年底由现代重工开发出15.5万立方米LNG船，并且在2004年10月正式承接订单。

船并且在月正式承接订单
2004年11月，埃克森美孚石油与卡塔尔石油公司共同招标，在韩国三大造船公司订购了8艘21.6万万立方米LNG船；
大宇造船海洋工程公司开发的24万立方米超大型LNG船，其设计工作已基本完成，并且开始与有关船东协商签约建造事宜。

三星重工正在开发25万万立方米LNG船舶。

从近年来LNG新船订单情况可以看出，LNG船正向着大型化、高效率、高性能方向发展。

2 液化气船储存方式
常温压力式——全压式
低温常压式——全冷式
低温压力式——半冷半压式
常温压力式——全压式
舱内压力为环境温度下的液化气饱
和蒸气压力。

液货舱通常采用卧式圆筒形并带有
球型的力容单最大容为球型封头的压力容器，单舱最大容积为
1500m3左右
1500
单个液货舱容积受限制，液货舱数也受限制，使液货舱总容积和载货量均受限制。

由于在常温状态下运输液化气，因货物密
由于在常温状态下运输液化气因货物密度小而导致装载率低，影响了这类船的经济性。

LNG船不采用这种储存方式。

低温常压式——全冷式
液货舱的设计温度为液货的沸点，即对LNG为-162℃。

液货舱有良好的隔热，并依靠再液化装置等控制液货储存温度。

全冷式LNG船是利用蒸发吸热来控制液货温度，全冷式LNG船是利用蒸发吸热来控制液货温度
而蒸发的天然气用作船舶推进燃料，在这种情况下就不必设再液化装置。

液货舱不承压，单个液货舱的体积很少受限制，因而适宜于建造大型船。

全冷状态下液货密度大，能达到最大的装载率。

目前大多数LNG船都采用这种方式。

低温压力式——半冷半压式
液化气贮存于压力容器型的液舱内，并以绝热液化气贮存于压力容器型的液舱内并以绝热再液化装来控制度力
和再液化装置来控制温度和压力。

大多为多用途船，主要用于运输供作化工原料大多为多用途船主要用于运输供作化工原料的液化气，也有用于LNG运输的。

半冷半压式液化气船大多在2000~15000m3，最
200015000最大的单舱体积为5000m3。

3 LNG船技术特征
3LNG
液化气船是储存和运输液化气的主要工具，由于
液化气船是储存和运输液化气的主要工具由于
其所运输的货物具有低温、高压、易燃易爆、易腐蚀、易发生化学反应等特性，建造液化气船在材料、设备、工艺技术上除要满足般的国际规范外，还要符合国际工艺技术上除要满足一般的国际规范外，还要符合国际液化气和化学品装运的特殊要求。

因而，液化气船不仅技术含量高，且具有较高的附加值。

特别是LNG船，
建造要求高，且建造周期较长，从签合同到建成约需3年，是油船或散货船的2倍，一般要十分注意维护保养，使月寿命往往有35年之久。

3
162
1)LNG船是输送大气压下约-1620C沸点状态的液体天
气须低科
然气，因此，有关设施须有超低温的对策，是高科技、高附加值的船舶，建造一艘标准型的LNG船(125 000m3)约需
1.5~2亿美元。

2)LNG船液舱要能有效地隔热。

若有渗入热量，则产生蒸发气(BOG)是不可避免的。

在狭小的液舱内即使做成很好的隔热，其日蒸发率(BOR)也有0.10％-0.25％。

4 LNG船货舱系统
4.1 LNG储罐
41LNG
LNG的储罐是独立于船体的特殊构造，储罐的形式对LNG运输的设计影响很大。

当今世界LNG运输船的储罐形式主要有自撑式(独立型液舱)和薄膜式(薄膜型液舱)两种。

两种
自撑式有A型和B型，其中A型为棱形，设置完整的
型其中型为棱形设置完整的
二级防漏隔层，以防护全部货物泄漏，已不再LNG船上使用；B型包括IHI SPB和球形，设置部分二级防漏隔层，以防护少量货物泄漏。

A型
薄膜式又可分为Technigaz和Gaz-Transport基本两种，前者货舱内壁为波纹型，后者选用0.7mm厚，500mm宽的平板INV AR钢(36％镍钢)货舱内壁为平板型。

货舱内壁为平板型
Gaz Transport 和Technigaz 已合为一家，称为GTT型
薄膜围护系统由双层船壳、主薄膜、次薄膜、低温隔热结构组成。

Independent Tank Type C Independent Tank Type C
4.2 货物围护系统
42
《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》（IGC 规则)和美国海岸警卫队(USCG)的相关要求对LNG运输船的货物储藏有着严格的规定。

在这些规则中，把LNG运输船的货物贮藏处所称为“货物围护系统”。

目前，LNG船货物围护结构，按结构可以
目前按结构可以分为三大类型：
分为三大类型
GTT型：薄膜型液货舱，法国专利
MOSS型：Moss Rosenberg 球形舱，挪威专利、美国和日本为主要建造国
SPB型：棱型舱，日本专利
1）薄膜型液货舱系统
薄膜液货舱系非自身支承的液货舱，它由邻接的船体结构通过绝热层支承的一层薄膜组成。

对薄膜的设计应考虑使热膨胀和其他膨胀(或收缩)得到补偿，以免薄膜受过大的应力。

设计蒸气压力通常不应超过25kPa。

如果船体结构尺寸适当加大，并且对支承绝热层的强度作了适当考虑，则可相应增加，但应小于70kPa。

在任何情况下，薄膜厚度一般不超过10mm。

现在有三种薄膜型液货舱(只有一个设计者GTT)用于LNG船的货物围护系统。

船的货物围护系统
（1）MarkⅢ系统(Samsung，NKK，HHI，Imabari)；
（2）No．96系统(Daewoo，Mitsubishi，Mitsui，Chantiers de l’Atlantique，Izard，Fincantieri，Hudong)；
（3）CSI系统(Chantiers de l’Atlantique)
（1）MarkⅢ系统
MarkⅢ薄膜系统是由船的内部船体直接支撑的
低温衬里。

该衬里由位于预制隔热板顶部的主薄膜
和完整的次薄膜组成。

主薄膜是1~2mm厚的不锈钢
波形薄膜。

主薄膜包容LNG货舱，由绝热系统直接波形薄膜货舱由绝热系统直接
支撑并固定。

波纹薄膜在两个方向具有波纹管的作支撑并固定波纹薄膜在两个方向具有波纹管的作用。

次薄膜由复合层压材料组成：两层玻璃布中间为薄层铝箔，以树脂作为粘接剂。

它布置在预制隔热板里的两层绝热层之间。

绝热部分是由增强聚氨酯泡沫预制板构成的承载系统包绝热部分是由增强聚氨酯泡沫预制板构成的承载系统，包括主/次绝热层和次薄膜。

绝热层的厚度为170250mm，可调，
170~250mm
能满足任何BOR要求。

预制板通过树脂绳粘结在内部船体上，树脂绳具有锚固和均匀传递载荷的功用。

薄膜敷设在绝热板格上。

绝热板格由全部粘合在一起的三层组成：一层是160mm厚的聚亚氨脂泡沫板；一层是夹层(两层玻璃纤维片之间的铝箔)，即次屏蔽；一层是80mm厚的聚亚安脂板。

MARKⅢ系统的优点：
①波形薄膜，该薄膜受较低应力，但应符合组装公差；
②1.2mm厚度的薄膜，增加了薄膜的强度(组装阶段和维护阶段中受损较少)。

MARKⅢ系统的缺点：
①胶合组装，从装配到内壳到顶部架接垫，所有组装都是胶合，这就造成任何移除都会毁坏绝热层组件；
都是胶合这就造成任何移除都会毁坏绝热层组件
②泡沫价格高。

（2）No.96系统
No.96薄膜系统是由船的内部船体直接支撑的低温
N96
衬里。

该衬里包括两层相同的金属薄膜和两个独立的绝热层。

①主／次不涨钢(Invar)薄膜。

()
主／次薄膜由不胀钢(36％的镍铁合金)制成，0.7mm厚。

主薄膜包容LNG货舱，与主薄膜相同的次薄膜在发生泄露时确保100％的冗余性。

INV AR是36％的镍合金，其主要特性是收缩系数非常低，大约是钢的1／10。

INV AR很小的收缩特性减少了INV AR薄
膜的热应力。

但热应力仍然存在，且与船舶变形应力(局部和膜的热应力但热应力仍然存在且与船舶变形应力
招体)并存。

②主／次绝热
层层板
主／次绝热层由装有膨胀珍珠岩的层压板盒子制作，构成承载系统。

盒子的标准尺寸是1m ×l.2m。

主绝热层的厚度为170~250mm，可调，可满足任何BOR要求；次绝热层典型厚度为300mm。

N96系统的优点
No.96系统的优点：
①绝热层的制造既便宜又简单，胶合板箱很容易制造，尽管质量很关键，但尺寸、位置和内部分隔的尺寸很容易确定，固定精确，尽管粒度测定很关键，但珍珠岩的制造便宜而简单；
②焊接相对简单；
③两个薄膜相同；
④任何东西可移除，尽管可能会导致较低质量。

④任何东西可移除尽管可能会导致较低质量
No.96系统的缺点：
①INV AR价格昂贵；
价格昂贵
②安装两个相同薄膜需要很长时间；
③绝热箱有许多不同类型，制造和供应有难度；
④任何阶段的系统组装都复杂困难且精确性很关键；
⑤INV AR薄膜非常脆弱，对任何碰击都非常敏感，甚至包括裸手接触。

Gaz Transport 罐体内部结构G T t
(3)CSI系统
CSI是MARKⅢ系统和No.96系统的综合，其建造
N96系统的综合其建造是为了减少成本。

CSI薄膜系统是由船的内部船体直接支撑的低温衬里。

该衬里由位于预制隔热板顶部的主不胀钢薄膜和完整的次薄膜组成。

图5-28 CSI系统示意图。