LNG船技術的韓日對決

滬東中華造船（集團 ）有限公司 陳杏兒

近年來造船界在LNG船領域競爭激烈，2010年底以來的LNG船訂造熱，累計向市場投放了50余艘訂單，其中的大部分訂單被韓國船廠所包攬，日本船廠受日元超常升值影響，在本輪訂造熱中，幾乎沒有接到訂單。于是，日本造船界有人疾呼：在LNG船方面，韓國已經超越日本。

推進裝置比拼

長期以來LNG船的主機，主要采用蒸汽透平機。近年來韓國船廠開始采用雙燃料發動機（DFDE）。在上一輪訂造熱中，韓國造船巨頭與“瓦錫蘭”聯手，加速雙燃料發動機（DFDE）的推廣應用，此間韓國承接的LNG船中有40艘安裝了DFDE，所以韓國市場2010年以后竣工的LNG船基本以DFDE為主。預計到2014年全球安裝DFDE的LNG船將超過80艘，約占目前在航船舶的20%。然而，DFDE因為是中速機，所以一艘船上需要配置數臺。這種機型的特點是，電力推進，軸不能直接與螺旋槳連接。

三菱重工目前有三款LNG船推進裝置，即：UST超級蒸汽透平裝置（Ultra Steam Turbine Plant）、雙燃料發動機（DFDE）以及低速燃氣型柴油發動機（SSD-GI）。雖然每種裝置各有特色，但是業界認為，UST與SSD-GI機種在航運成本方面最為經濟。

“三菱”認為，DFDE推進裝置雖然柴油發電機本身能效很高，但是在將柴油機發出的電力轉化成推力的過程中會產生各種損耗。實際運行中推進裝置的能效與UST超級蒸汽透平機基本相同。再則，一套DFDE裝置有4臺柴油機，其氣缸總數多達40～50個，為了正常運行必須定期檢查、調換部件，由此增加了船員的心理負擔。而蒸汽透平機雖然操作時需要一定的技能與經驗，但是設備的維修簡單、維護成本有限。DFDE因為設備的能效高，所以最初考慮初期投資可在數年內收回，從實際使用中發生的備件調換與售后服務等一系列問題來看情況并非如此簡單。

再將DFDE與SSD-GI進行比較，這兩種推進裝置的燃耗性能好、消費的燃料少，所以不可能將蒸發氣體全部作為燃料消耗掉。為了處理剩余的蒸發氣體，通常的辦法是：或是將蒸發氣體進行再液化處理、或是進行燃燒處理，于是就造成了能源的浪費。因而為了最大程度地享受高性能裝置發揮的經濟效益，必須對蒸發氣體的發生量進行控制。

川崎重工在蒸汽透平機研制方面富有經驗，目前為止已經建造了29艘采用蒸汽透平機的LNG船。2007年開發完成的一款世界首創的“川崎URA”再加熱式蒸汽透平機已經用于東京燃氣/日本郵船的一艘2011年9月竣工的17.7萬立方米的球罐型 LNG船。據介紹，采用“川崎URA”推進裝置的LNG船，其燃料的消耗量比一般蒸汽透平裝置節省15%。

三井造船開發的“ME-GI”燃氣式低速柴油發動機是一款熱效高的二沖程低速機，該機使用的燃料既可以全部是氣體或者重油、也可以是氣體和重油混合燃燒。“ME-GI”發動機的結構是與尾軸直接連接所以能量的損耗少。“ME-GI”發動機是在“GIDE”（Gas Injection Diesel Engine）發動機的技術基礎上開發完成的新機型，該機在繼承了雙燃料功能的同時，還采用了電子控制方式，以提高發動機的環保性能與工作效率。

“三井”將“ME-GI”推進裝置用于最近開發的一款名為“Double Eco MAX”的LNG船后，可使燃料成本、二氧化碳排放均比原來的蒸汽透平機減少30%。

球罐艙與薄膜艙比拼

韓國船廠接造的LNG船其貨艙形式以薄膜型為主。“三菱”、“川崎”認為，與薄膜型貨艙相比，球罐型貨艙（MOSS型貨艙）因為隔熱層設在球罐艙殼體的外壁，建造成本比薄膜型低，而且蒸發氣體的發生量較薄膜型貨艙少，蒸發量的比例控制也較薄膜型貨艙容易，所以日本造船界傾向于采用將蒸發量控制最佳的液貨艙與高性能推進裝置的組合應用。

三菱重工最近開發完成的一款名為筒狀保護罩“EXTREM”的15.5萬立方米LNG船，是一款應對后巴拿馬運河時代的船型。該船的最大特點是：4個球罐艙的外圍用一長條半圓形的筒狀保護罩覆蓋，保護罩與船體結構連成一體。為了提高載貨容積“三菱”對球罐艙進行了改良，在球罐的中間部位增加一圈高度為1.5米的環狀結構，在直徑（41.5米）不變的情況下，使球罐艙的高度達到43米，由此使載貨容積增加8000立方米。另外，新船型可以對球罐艙內LNG的日蒸發量在0.15%～0.10%之間作選擇。主機采用UST超級蒸汽透平機，可將蒸汽再次加熱，以提高熱能的效率。新船型與一般的蒸汽透平驅動的推進系統相比，能耗改善15%，氮氧化物排放控制在IMO三級標準的規定值以下。

川崎重工2011年9月竣工的一艘17.7萬立方米的球罐型LNG船，其液貨艙也作了改進，將直徑放大2.6米，達到44米， 該船安裝有4個球罐艙由此使裝載容積最大化。液貨艙隔熱系統采用“川崎”研發的板式絕緣層，由此使蒸發氣體的日發生量控制在0.1%。貨艙區船體采用雙殼體結構，以保護船體免遭損壞。

現有技術對球罐艙內LNG日蒸發量控制的最小值一般是0.1%，而川崎重工最近開發完成一款適用于球罐形貨艙的、蒸發氣體的日發生量可控制在0.085%的新型板式絕緣隔熱系統，這項技術現已獲相關專利。在此基礎上，“川崎”還在研發將日蒸發量進一步降低的絕緣隔熱系統。

日本造船界認為，與薄膜型貨艙相比，MOSS型貨艙的優點是，結構的可靠性高、載貨的耐晃性強。特別是船齡超過20年后，兩種形式的貨艙，其維修成本截然不同。如果欲將其改造成FSRU等海上天然氣存儲和再氣化裝置，從載貨液面的耐晃性考慮，MOSS型貨艙將更受用戶的青睞。

日本內需能否抗衡韓企優勢

日本地震引發福島核電站核泄漏事故以后，人們傾向于用LNG取代核能發電。LNG火力發電站的優點是占地面積少、發電量大，輸電過程中的損耗少，宜建在離城市近的區域。雖然頁巖氣體已經在美國市場投入應用，中國內陸地區也發現有頁巖氣體的存在，但是中國距頁巖氣體的大量開采還為時尚早，今后進口能源的海上運輸仍將以LNG為主。

日本商船三井對LNG船市場未來需求預測，未來10年LNG船需求將超過100艘。主要基于以下三個方面。

1、2011～2020年的10年間，全球市場對LNG的需求將增加1.4億噸。其中2010年的需求量為2.21億噸、2011年為2.44億噸、2014年為2.92億噸、2020年為3.84億噸。當然LNG的需求增長還取決于氣源國出口項目的順利運轉，2013～2015年間由于新確立的出口項目有限，所以氣源的供應能力略顯不足。

2、2016年以后新的出口項目相繼建立，除了澳大利亞、卡塔爾，尼日利亞、也門等國以外，還將增加東非、美國等新的氣源出口國。特別是美國由于頁巖氣體的大量增產，使得該國的LNG明顯過剩，所以今后產自美國的LNG將會大量出口，其年出口量預計可達到5000萬噸。

3、2016～2020年間新建立的輸出項目其年供應量將達到7300萬噸，按一艘船的年運輸能力79萬噸計算，需要92艘船才能夠完成相應的運輸任務。再加上現有船隊老齡船的報廢因素，2020年前LNG船的追加訂造將達到104艘（不包括2011年訂造的55艘）。預計2015～2020年的6年時間，市場每年的需求量大致在20艘左右，所以造船企業今后數年將有許多機會。

針對當前日本船廠的接單弱勢，日本三大造船集團擬訂了各自的營銷方針，準備利用自身的優勢，開展積極的營銷活動。

三菱重工認為，公司目前最經濟、最出色的一款產品是最新開發完成的筒狀保護罩“EXTREM”LNG船，在營銷上應以三菱重工LNG船技術的綜合實力與其他船廠拉開差距。

川崎重工的產品特點是：高能效推進裝置與低蒸發量貨艙的最佳組合。“川崎”接單營銷的基本策略是，以14.7萬立方米、15.5萬立方米、17.7萬立方米為主推產品，瞄準在LNG船項目“國輪國造”國策中南通中遠川崎船舶工程有限公司的優勢，積極展開營銷活動。

三井造船的產品種類有，全長300米、艙容18萬立方米的最大級球罐型LNG船，以及14.7萬立方米、15.5萬立方米的薄膜型、球罐型LNG船。最新開發的采用“ME-GI”推進裝置的“Double Eco MAX”LNG船已受到海外的一致好評。三井造船的營銷策略是：以日本市場為主，瞄準2014年建造的船位展開營銷。“三井”表示，若有機會，也愿以技術合作或合伙方式參與他國項目。

針對當前韓國船廠的接單優勢，日本造船界表示，雖然在當前日元超常升值、韓元相對貶值的形勢下，韓國船廠的訂單承接遙遙領先，但從中長期發展每年20艘LNG船的訂造需求來看，只要匯率走勢改變，日本船廠完全能夠憑借在LNG船方面的綜合實力贏得訂單。