鹰派无敌|LNG运输船是如何储运的呢?,舰船技术|液化天然的温度低至-163℃

人类在发展过程中 , 大量使用的煤和石油等化石燃料 , 由于在燃烧时产生大量的二氧化碳、二氧化氮、一氧化碳、硫化物、以及其它有毒气体 , 会严重破坏了生态环境 , 且在全球范围内加剧了温室效应 。 近年来 , 随着全球变暖、气候异常等问题频出 , 环境问题越来越成为人们关注的焦点 , 绿色环保、节能减排等已成为全世界大多数国家的共识 。 用更加环保的“新能源”去替代传统的化石燃料是解决环境污染和能源紧缺问题的首要途径 。 与煤和石油相比 , 天然气更加清洁、高效、低碳 , 将在传统化石能源向新能源发展的过度阶段扮演着重要角色 , 因此越来越受到重视 , 在一次能源中的占比也越来越重 。
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工业排放
根据国际能源机构的预估 , 全球可采常规天然气总量有471万亿m3之多 。 虽然天然气的储量看起来非常丰富 , 但是分布却极其不均匀 , 以天然气能源丰富的俄罗斯(23.9%)、伊朗(15.8%)、卡塔尔(13.5%)为例 , 三国家天然气储量占世界总储量的比例超过了50% 。 而受地理位置的限制 , 一些能源紧缺的用气地区与天然气储量丰富地区往往远隔重洋 , 相距万里 , 如日本、英国本土都不产天然气 , 而且通过管道和车辆运输均不可行 , 因此必须寻求新的运输方式 。 在这种情况下 , 使用液化气船进行海上运输天然气成为一种较为理想的方式 。
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石油和天然气的运输链
由于天然气在常温下的密度非常小 , 船舶运输起来非常的不经济;而又因为经过液化后的天然气仅为气体时的1/625 , 为了节约存储空间和降低运输成本 , 船舶运输的都是经过液化后的液化天然气(LiquefiedNaturalGas , LNG) 。 通常液化气体的方式有对气体加压或者对气体降温 , 以及同时对气体降温、加压 。 天然气在标准大气压下的液化温度低至-162℃ , 加压到45个标准大气压后 , 其液化温度仍低至-82℃ , 因此液化天然气船不可能设计成全压式 , 也难以设计成半冷半压式 , 所以基本上都是全冷式 。 全冷式意味着运输货物的温度低至-163℃ , 那么LNG运输船想要运输温度如此低的货物 , 就必然要有其独到技术 。
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薄膜型LNG运输船
LNG运输船的最关键核心技术
由于所运货物为-163℃的低温液体 , 所以货物围护系统(液货舱)是LNG运输船的关键 。 想要安全有效的运输 , LNG运输船的货物围护系统面临两个技术难点:一是可靠的低温绝热 , 因为只有货物围护系统具备良好的低温绝热技术 , 才能减少外界热量的传入 , 减少LNG的蒸发和腐蚀 , 以及防止LNG泄漏时对船体构件造成的低温脆裂破坏 。 二是耐低温深冷性能 , 因为LNG运输船在接收站装卸LNG时温度会由-163℃升高到25℃(温差大) , 而船舶在航行时船体晃动对液货围护系统结构产生疲劳晃荡载荷 , 所以容器的材料的要求非常高 , 必须在低温运输环境下仍然有较高的强度、良好的延伸塑性、较小的膨胀系数和一定的低温冲击韧性值等综合性能 , 并且还要保证材料具有良好的焊接性和经济实用性 。
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LNG运输船液货舱内部(薄膜型)
LNG运输船是如何安全储运-163℃的液化天然气的?
鉴于目前LNG运输船的主导船型是GTT薄膜型和MOSS球型 , 所以笔者就以GTT薄膜型和MOSS球型两型液货舱 , 来讲解LNG运输船是如何储运-163℃的液化天然气的 。
MOSS球型液货舱
MOSS球型液货舱是挪威莫斯·卢森伯格(MossRosenberg)公司发明的专利 , 它属于B型自支撑式液货舱(B型指承压能力一般) 。 MOSS球型液货舱之所以能储运-163℃的液化天然气 , 是因为用于“盛装”液化天然气的主屏壁金属材料选用了耐低温性能好的Ni9钢或A5083铝合金 , 绝热材料选用加强乙烯泡沫或块状硬质聚氨酯泡沫 。 由于为球形舱 , 且主屏壁结构能够进行精确的应力分析 , 所以这种设计可以不需要次屏壁 。 在固定方面 , 球形舱由圆柱形筒裙支撑 , 筒裙可吸收球罐的水平收缩和船体的挠曲变形 , 球型货舱的上部伸出主甲板 , 使甲板不连续 。 由于MOSS球型液货舱结构简单可靠 , 所以自上世纪七十年代开始 , 世界各地相继建造了大量的这种船型 。