低溫液化石油氣船舶技術(shù)探討

孫長(zhǎng)生

摘要：航海事業(yè)對(duì)于國(guó)家的發(fā)展來(lái)說(shuō)，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(jié)能與再液化等方面技術(shù)的發(fā)展，旨在為我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展奉獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：低溫；液化石油氣；船舶技術(shù)

一、液貨艙系統(tǒng)的改進(jìn)

液貨艙系統(tǒng)的改進(jìn)主要分為兩個(gè)方面，建造費(fèi)用的降低和蒸發(fā)率的減小。現(xiàn)階段，用于重載LPG的液化艙系統(tǒng)是Techniaz、 Gaz Trunsport和Moss Rosne nbarg系統(tǒng)[1]，這三種系統(tǒng)均采用不同的改進(jìn)措施用以降低液貨艙建造費(fèi)和蒸發(fā)率的減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與國(guó)際海事組織相關(guān)指標(biāo)相符。

對(duì)Techniaz薄膜型目前已開(kāi)發(fā)了三種低蒸發(fā)率形式，Ⅰ型和Ⅱ型之間非常類(lèi)似，使用的是同波紋鋼第一保護(hù)層和膠合板第二保護(hù)層相連接的巴爾沙輕質(zhì)木材作為第一、第二層隔熱材料，而改進(jìn)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(qiáng)促進(jìn)強(qiáng)度的提高；第二保護(hù)層改為由強(qiáng)纖維布粘接層壓板和鋁構(gòu)成的“三層式 ”， 進(jìn)而減少造價(jià)。Ⅱ型尚位未用于實(shí)船，Ⅰ型、Ⅲ型的第一保護(hù)層波紋不銹鋼需采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊 。日本鋼管公司 NKK 開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)捍機(jī)，可用來(lái)進(jìn)行任何位置的垂直焊，并已經(jīng)獲得專(zhuān)利。

對(duì)Gaz Trunsport薄膜型，其低BOR的液貨艙由第一保護(hù)層和Fe-Ni36殷鋼第二 保護(hù)層以及膠合板箱第一、第二隔熱組成，內(nèi)部增強(qiáng)并充填珍珠巖。第二層隔熱采用兩層膠合板箱。法國(guó)的Gaz Trunsport公司和美國(guó)的Mac Donnell Qonglas公司 （MDC）共同開(kāi)發(fā)研制了GT/MDC薄膜型。它由原型的殷鋼薄膜和MDC開(kāi)發(fā)的增強(qiáng)塑料隔熱材料組合而成，用來(lái)降低造價(jià)，減小蒸發(fā)率。

對(duì)Moss Rosenberg 球型艙，下一代船重點(diǎn)將放在降低蒸發(fā)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(shí)，也可以把艙珺上部分的一部分低溫材料改用不銹鋼，用來(lái)進(jìn)一步降低BOR，對(duì)于采用Moss Rosne nbarg球型艙IPG船，另一個(gè)重要改進(jìn)措施是將艙數(shù)由原來(lái)的五個(gè)改為四個(gè)，艙數(shù)減少，則艙的液貨表面積與艙容之比減小，也進(jìn)一步降低了BOR和建造費(fèi)用。

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

二、節(jié)能與再液化

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

所產(chǎn)生的蒸氣用來(lái)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)船舶的蒸氣輪機(jī)。但是蒸汽輪機(jī)的燃油消耗率為 210g/ps.hr，而低速柴油機(jī)僅為120g/ps hr。因此LPG船不宜采用蒸汽輪機(jī) 為推進(jìn)裝置。

以柴油機(jī)作為IPG船推進(jìn)裝置時(shí)，就出現(xiàn)了如何處理蒸發(fā)氣BOG的問(wèn)題，目前的方案有兩種，一種是燒重油柴油機(jī)+再液化裝置，另一種是燃?xì)庵赜团c蒸發(fā)氣體混燒的柴油機(jī)。

采用燒重油柴油機(jī)+再液化裝置這種方案，采用高效柴油機(jī)作為推進(jìn)裝置，蒸發(fā)氣（BOG）經(jīng)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(shù)——制冷劑氮的Brayron循環(huán)。由于蒸發(fā)氣為低溫氣體，進(jìn)行再液化不需要消耗很大能量，而且經(jīng)再液化的 LPG又可成為液貨，因此經(jīng)濟(jì)性有了提高。但是，

另一方面，由于增加了再液化設(shè)備的投資，而且燃油消耗量也增加了，故航運(yùn)費(fèi)用又增加。因此總的說(shuō)來(lái)，這種方案有利有弊，目前此方案尚無(wú)定論。

采用燃?xì)獠裼蜋C(jī)這一方 案，其燃?xì)獠裼蜋C(jī)與通常柴油機(jī)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(jī)有相同的輸出功率和效率與前一方案相比，相關(guān)設(shè)備無(wú)需增加，比如蒸發(fā)氣價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)性很好。因此，對(duì)這種方 案評(píng)價(jià)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(guò)剩的蒸發(fā)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(jī)LPG船。它采用二臺(tái)中速、低油耗的雙燃料 （重油和蒸發(fā)氣）柴油機(jī)推進(jìn)，而在港內(nèi)使用蒸發(fā)氣再液化裝置 。該公司研究報(bào)告指出，這一方案對(duì)船舶營(yíng)運(yùn)總經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)有利，因此這一方案也不失為 LPG船節(jié)能的一個(gè)方向。

LPG 船節(jié)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(jià)格上漲，LPG 船也出現(xiàn)了低速化趨勢(shì)，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(jié)降至 17 —19節(jié)為宜[3]。

在以柴油機(jī)作為L(zhǎng)PG船推進(jìn)裝置的情況下，如航速降低，則液貨艙的蒸發(fā)率BOR 也必須減小。對(duì)于前述的第一種方案，蒸發(fā)率減小得越多，再液化裝置

的投資費(fèi)和能量消耗減少的越多，節(jié)能越顯著。而對(duì)于第二 種方案，蒸發(fā)氣是柴油機(jī)的燃料，降低蒸發(fā)率的同時(shí)必須考慮柴油機(jī)的燃料費(fèi)用，以確定最合理蒸發(fā)率。一般情況下，控制每天蒸發(fā)率在 0.10 – 0.12為宜?？傊?，采用柴油機(jī)作為L(zhǎng)N G船推進(jìn)裝置的兩種方案，需充分確認(rèn)其安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，反復(fù)論證，慎重決定 。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)能源的多樣性需求越來(lái)越迫切。液化石油氣一方面極大地彌補(bǔ)了我國(guó)氣體燃料的空缺，另一方面，具有高燃燒值、低污染的優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求。根據(jù)現(xiàn)階段液化石油氣的直接壓縮制冷技術(shù)應(yīng)用情況，在工藝參數(shù)選擇上必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行，確保合理性、科學(xué)性，注意溫度和壓力的配合；在實(shí)際的操作中，根據(jù)工藝原理以及現(xiàn)代科技，增強(qiáng)設(shè)備的調(diào)節(jié)性和適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳永林. LPG動(dòng)力船舶燃料罐及低溫管路設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 大連理工大學(xué)， 2015.

[2] 王雷， 萬(wàn)正權(quán)， 汪雪良，等. 液化天然氣運(yùn)輸船關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)， 2015（6）：1-5.

[3] 朱延煜. 液化石油氣直接壓縮制冷技術(shù)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(hào)碼410711197802281015）