低温液化石油气船舶技术探讨

孙长生

摘要：航海事业对于国家的发展来说，具有非常重要的作用，是必不可少的一部分。笔者在本文中阐述了低温液化气体船在液货舱系节能与再液化等方面技术的发展，旨在为我国船舶行业的发展奉献一份力量。

关键词：低温；液化石油气；船舶技术

一、液货舱系统的改进

液货舱系统的改进主要分为两个方面，建造费用的降低和蒸发率的减小。现阶段，用于重载LPG的液化舱系统是Techniaz、 Gaz Trunsport和Moss Rosne nbarg系统[1]，这三种系统均采用不同的改进措施用以降低液货舱建造费和蒸发率的减小，进而实现与国际海事组织相关指标相符。

对Techniaz薄膜型目前已开发了三种低蒸发率形式，Ⅰ型和Ⅱ型之间非常类似，使用的是同波纹钢第一保护层和胶合板第二保护层相连接的巴尔沙轻质木材作为第一、第二层隔热材料，而改进型Ⅲ型把隔热材料改用泡沫塑料 （聚氯乙烯泡沫），用玻璃纤维增强促进强度的提高；第二保护层改为由强纤维布粘接层压板和铝构成的“三层式 ”， 进而减少造价。Ⅱ型尚位未用于实船，Ⅰ型、Ⅲ型的第一保护层波纹不锈钢需采用钨极惰性气体保护焊 。日本钢管公司 NKK 开发一种自动捍机，可用来进行任何位置的垂直焊，并已经获得专利。

对Gaz Trunsport薄膜型，其低BOR的液货舱由第一保护层和Fe-Ni36殷钢第二 保护层以及胶合板箱第一、第二隔热组成，内部增强并充填珍珠岩。第二层隔热采用两层胶合板箱。法国的Gaz Trunsport公司和美国的Mac Donnell Qonglas公司 （MDC）共同开发研制了GT/MDC薄膜型。它由原型的殷钢薄膜和MDC开发的增强塑料隔热材料组合而成，用来降低造价，减小蒸发率。

对Moss Rosenberg 球型舱，下一代船重点将放在降低蒸發率上，这种液货舱的隔热层置于舱外，不承受液压，容易增厚。与此同时，也可以把舱珺上部分的一部分低温材料改用不锈钢，用来进一步降低BOR，对于采用Moss Rosne nbarg球型舱IPG船，另一个重要改进措施是将舱数由原来的五个改为四个，舱数减少，则舱的液货表面积与舱容之比减小，也进一步降低了BOR和建造费用。

除此之外，已投入使用的最新液货仓系统是日本石川岛播磨的IHI-SPB系统，它采用B型独Coneh型，是在该公司原有的A型独立Coneh型液货舱基础上研制而成的[2]。

二、节能与再液化

以往的ING型船把蒸发气的BOG BoilJ off Gas引入锅炉与重油一起混烧，

所产生的蒸气用来驱动推进船舶的蒸气轮机。但是蒸汽轮机的燃油消耗率为 210g/ps.hr，而低速柴油机仅为120g/ps hr。因此LPG船不宜采用蒸汽轮机 为推进装置。

以柴油机作为IPG船推进装置时，就出现了如何处理蒸发气BOG的问题，目前的方案有两种，一种是烧重油柴油机+再液化装置，另一种是燃气重油与蒸发气体混烧的柴油机。

采用烧重油柴油机+再液化装置这种方案，采用高效柴油机作为推进装置，蒸发气（BOG）经再液化装置返回至液货舱。再液化装置可利用陆上低温技术——制冷剂氮的Brayron循环。由于蒸发气为低温气体，进行再液化不需要消耗很大能量，而且经再液化的 LPG又可成为液货，因此经济性有了提高。但是，

另一方面，由于增加了再液化设备的投资，而且燃油消耗量也增加了，故航运费用又增加。因此总的说来，这种方案有利有弊，目前此方案尚无定论。

采用燃气柴油机这一方 案，其燃气柴油机与通常柴油机有所不同，利用高压气体喷射方式可使得它与普通烧重油柴油机有相同的输出功率和效率与前一方案相比，相关设备无需增加，比如蒸发气价格低廉，经济性很好。因此，对这种方 案评价很高 。但是液货舱控制和燃烧控制需要很好地匹配，此外为了处理过剩的蒸发气 ，尚需追加投资。

最近，日本钢管公司（NKK ）推荐带再液化装置的双燃料柴油机LPG船。它采用二台中速、低油耗的双燃料 （重油和蒸发气）柴油机推进，而在港内使用蒸发气再液化装置 。该公司研究报告指出，这一方案对船舶营运总经济性相当有利，因此这一方案也不失为 LPG船节能的一个方向。

LPG 船节能的另一种考虑是降低其航行速度，同一 般船舶一 样，由于燃 油价格上涨，LPG 船也出现了低速化趋势，但是由于LPG船属于高附加值船 舶 ，航速又不能降得太低，因此考虑将其船速由以往的20节降至 17 —19节为宜[3]。

在以柴油机作为LPG船推进装置的情况下，如航速降低，则液货舱的蒸发率BOR 也必须减小。对于前述的第一种方案，蒸发率减小得越多，再液化装置

的投资费和能量消耗减少的越多，节能越显著。而对于第二 种方案，蒸发气是柴油机的燃料，降低蒸发率的同时必须考虑柴油机的燃料费用，以确定最合理蒸发率。一般情况下，控制每天蒸发率在 0.10 – 0.12为宜。总之，采用柴油机作为LN G船推进装置的两种方案，需充分确认其安全性、可靠性和经济性，反复论证，慎重决定 。

随着我国经济的快速发展，社会对能源的多样性需求越来越迫切。液化石油气一方面极大地弥补了我国气体燃料的空缺，另一方面，具有高燃烧值、低污染的优势，符合我国社会可持续发展战略的需求。根据现阶段液化石油气的直接压缩制冷技术应用情况，在工艺参数选择上必须根据实际情况进行，确保合理性、科学性，注意温度和压力的配合；在实际的操作中，根据工艺原理以及现代科技，增强设备的调节性和适应性。

参考文献：

[1] 陈永林. LPG动力船舶燃料罐及低温管路设计关键技术研究[D]. 大连理工大学， 2015.

[2] 王雷， 万正权， 汪雪良，等. 液化天然气运输船关键技术研究综述[J]. 舰船科学技术， 2015（6）：1-5.

[3] 朱延煜. 液化石油气直接压缩制冷技术的探讨[J]. 化工管理， 2015（24）：117-117.

（作者单位：深圳华安液化石油气有限公司，作者身份证号码410711197802281015）