低溫液化石油氣船舶技術探討

孫長生

摘要：航海事業對于國家的發展來說，具有非常重要的作用，是必不可少的一部分。筆者在本文中闡述了低溫液化氣體船在液貨艙系節能與再液化等方面技術的發展，旨在為我國船舶行業的發展奉獻一份力量。

關鍵詞：低溫；液化石油氣；船舶技術

一、液貨艙系統的改進

液貨艙系統的改進主要分為兩個方面，建造費用的降低和蒸發率的減小。現階段，用于重載LPG的液化艙系統是Techniaz、 Gaz Trunsport和Moss Rosne nbarg系統[1]，這三種系統均采用不同的改進措施用以降低液貨艙建造費和蒸發率的減小，進而實現與國際海事組織相關指標相符。

對Techniaz薄膜型目前已開發了三種低蒸發率形式，Ⅰ型和Ⅱ型之間非常類似，使用的是同波紋鋼第一保護層和膠合板第二保護層相連接的巴爾沙輕質木材作為第一、第二層隔熱材料，而改進型Ⅲ型把隔熱材料改用泡沫塑料 （聚氯乙烯泡沫），用玻璃纖維增強促進強度的提高；第二保護層改為由強纖維布粘接層壓板和鋁構成的“三層式 ”， 進而減少造價。Ⅱ型尚位未用于實船，Ⅰ型、Ⅲ型的第一保護層波紋不銹鋼需采用鎢極惰性氣體保護焊 。日本鋼管公司 NKK 開發一種自動捍機，可用來進行任何位置的垂直焊，并已經獲得專利。

對Gaz Trunsport薄膜型，其低BOR的液貨艙由第一保護層和Fe-Ni36殷鋼第二 保護層以及膠合板箱第一、第二隔熱組成，內部增強并充填珍珠巖。第二層隔熱采用兩層膠合板箱。法國的Gaz Trunsport公司和美國的Mac Donnell Qonglas公司 （MDC）共同開發研制了GT/MDC薄膜型。它由原型的殷鋼薄膜和MDC開發的增強塑料隔熱材料組合而成，用來降低造價，減小蒸發率。

對Moss Rosenberg 球型艙，下一代船重點將放在降低蒸發率上，這種液貨艙的隔熱層置于艙外，不承受液壓，容易增厚。與此同時，也可以把艙珺上部分的一部分低溫材料改用不銹鋼，用來進一步降低BOR，對于采用Moss Rosne nbarg球型艙IPG船，另一個重要改進措施是將艙數由原來的五個改為四個，艙數減少，則艙的液貨表面積與艙容之比減小，也進一步降低了BOR和建造費用。

除此之外，已投入使用的最新液貨倉系統是日本石川島播磨的IHI-SPB系統，它采用B型獨Coneh型，是在該公司原有的A型獨立Coneh型液貨艙基礎上研制而成的[2]。

二、節能與再液化

以往的ING型船把蒸發氣的BOG BoilJ off Gas引入鍋爐與重油一起混燒，

所產生的蒸氣用來驅動推進船舶的蒸氣輪機。但是蒸汽輪機的燃油消耗率為 210g/ps.hr，而低速柴油機僅為120g/ps hr。因此LPG船不宜采用蒸汽輪機 為推進裝置。

以柴油機作為IPG船推進裝置時，就出現了如何處理蒸發氣BOG的問題，目前的方案有兩種，一種是燒重油柴油機+再液化裝置，另一種是燃氣重油與蒸發氣體混燒的柴油機。

采用燒重油柴油機+再液化裝置這種方案，采用高效柴油機作為推進裝置，蒸發氣（BOG）經再液化裝置返回至液貨艙。再液化裝置可利用陸上低溫技術——制冷劑氮的Brayron循環。由于蒸發氣為低溫氣體，進行再液化不需要消耗很大能量，而且經再液化的 LPG又可成為液貨，因此經濟性有了提高。但是，

另一方面，由于增加了再液化設備的投資，而且燃油消耗量也增加了，故航運費用又增加。因此總的說來，這種方案有利有弊，目前此方案尚無定論。

采用燃氣柴油機這一方 案，其燃氣柴油機與通常柴油機有所不同，利用高壓氣體噴射方式可使得它與普通燒重油柴油機有相同的輸出功率和效率與前一方案相比，相關設備無需增加，比如蒸發氣價格低廉，經濟性很好。因此，對這種方 案評價很高 。但是液貨艙控制和燃燒控制需要很好地匹配，此外為了處理過剩的蒸發氣 ，尚需追加投資。

最近，日本鋼管公司（NKK ）推薦帶再液化裝置的雙燃料柴油機LPG船。它采用二臺中速、低油耗的雙燃料 （重油和蒸發氣）柴油機推進，而在港內使用蒸發氣再液化裝置 。該公司研究報告指出，這一方案對船舶營運總經濟性相當有利，因此這一方案也不失為 LPG船節能的一個方向。

LPG 船節能的另一種考慮是降低其航行速度，同一 般船舶一 樣，由于燃 油價格上漲，LPG 船也出現了低速化趨勢，但是由于LPG船屬于高附加值船 舶 ，航速又不能降得太低，因此考慮將其船速由以往的20節降至 17 —19節為宜[3]。

在以柴油機作為LPG船推進裝置的情況下，如航速降低，則液貨艙的蒸發率BOR 也必須減小。對于前述的第一種方案，蒸發率減小得越多，再液化裝置

的投資費和能量消耗減少的越多，節能越顯著。而對于第二 種方案，蒸發氣是柴油機的燃料，降低蒸發率的同時必須考慮柴油機的燃料費用，以確定最合理蒸發率。一般情況下，控制每天蒸發率在 0.10 – 0.12為宜。總之，采用柴油機作為LN G船推進裝置的兩種方案，需充分確認其安全性、可靠性和經濟性，反復論證，慎重決定 。

隨著我國經濟的快速發展，社會對能源的多樣性需求越來越迫切。液化石油氣一方面極大地彌補了我國氣體燃料的空缺，另一方面，具有高燃燒值、低污染的優勢，符合我國社會可持續發展戰略的需求。根據現階段液化石油氣的直接壓縮制冷技術應用情況，在工藝參數選擇上必須根據實際情況進行，確保合理性、科學性，注意溫度和壓力的配合；在實際的操作中，根據工藝原理以及現代科技，增強設備的調節性和適應性。

參考文獻：

[1] 陳永林. LPG動力船舶燃料罐及低溫管路設計關鍵技術研究[D]. 大連理工大學， 2015.

[2] 王雷， 萬正權， 汪雪良，等. 液化天然氣運輸船關鍵技術研究綜述[J]. 艦船科學技術， 2015（6）：1-5.

[3] 朱延煜. 液化石油氣直接壓縮制冷技術的探討[J]. 化工管理， 2015（24）：117-117.

（作者單位：深圳華安液化石油氣有限公司，作者身份證號碼410711197802281015）