LNG船舶特性其管理思考

1、个人资料整理 仅限学习使用1 / 9LNG 船舶特性及其管理地思考内容提要此文分析 LNG 地特性和 LNG 船舶地技术特点，简要介绍我国 LNG 工程进展地情 况,探讨 LNG 船舶地海事管理工作关键词：LNG 船舶；特点；进展；海事管理从能源地利用角度看，天然气是绿色能源，也是全世界地首选能源着眼于长远，许多国家进 口液化天然气(Liquefied Natural Gas, 缩写为 LNG.为了弥补我国地能源缺口，改善能源结构及生态环境，国家 1999 年 11 月批准了广东 LNG 期工程地立项.随后，福建 LNG，浙江 LNG 上海 LNG，山东 LNG 辽宁大连 LNG，江苏南通 L

2、NG 等 工程相继上马或开始前期工作 目前，广东大鹏 LNG 期工程已经完成工程量地一半以上，与之相配套地采用薄膜型技术地LNG 船舶也已经在上海沪东船厂建造.这是我国港口建设和修造船业发展地新机遇，也给船舶管理和海事监管提出了新挑战1 LNG 地危险特性(1易燃易爆天然气，不论气态还是液态，均属于高度易燃易爆物质LNG 火灾特点是：?火焰传播速度较快；?质量燃烧速率大，约为汽油地 2 倍；?火焰温度高、辐射热强，易形成大面积火灾；?具有复燃、复爆性，难于扑灭(2低温天然气主要成分是甲烷，也包括一定量地乙烷、丙烷和重质碳氢化合物，本身无色、无味、无毒且无腐蚀性但为了便于船舶运输 丄 NG 都以

3、低温常压方式储存，工作温度-162C.天然 气冷却至约-162C，由气态转变成液态，称为液化天然气，体积约为同量气态天然气体积地 1/600.个人资料整理 仅限学习使用2 / 9如此低温物质一旦泄露，若接触到作业人员，就会造成严重冻伤；若接触到常温管材或设备,就可能发生脆裂现象(3易蒸发LNG(按甲烷考虑 地沸点是-162C,易蒸发丄 NG 存储设备及管道也因 LNG 地低温而极易吸执八、随着温度升高 丄 NG 地蒸气压迅速增大.因此,储罐、蒸发器及管路等设备应有足够地强度，同时应具备相应地泄压措施，以防止温度升高时容器胀裂导致LNG 泄漏.LNG旦从储罐、管道或其他设备泄漏出来：?一部分立即

4、急剧气化,与周围空气混合生成冷蒸气雾，在空气中冷凝形成白烟，再稀释受热 后与空气形成可燃性气云可燃性气云若遇到点火源，将引发闪火或蒸气云爆炸等事故?如果泄露地 LNG 数量较大，未立即蒸发地部分在地面上形成液流，若无围护设施，就会沿地面扩散，遇到点火源便可引发池火灾 (4其他危险特性LNG 还具有易扩散、流淌、易产生静电和发生罐内翻滚、分层等危险特性2 LNG 船舶地分类及其特点LNG 运输船，是指载运 LNG 地专用船舶.这类船舶目前地标准载货量在1215 万立方 M 之间.一些国家已经能设计 16 万立方 M 20 万立方 M 甚至 30 万立方 M 地 LNG 船舶但是由于受 到港口码头

5、和接收站条件地限制丄 NG 船舱容量可能会稳定在 10 多万立方 M 地水平该类船舶地设计，考虑地主要因素是能适应低温介质地材料，和对易挥发、易燃物质地处理LNG 船舶是高技术、高附加值地船种之一，它地使用寿命一般为 3540 年这种船舶依液货舱结构地不同，主要分为 3 种(1MOSS 型船舶(独立球型液货舱此型船舶由挪威首创，1973 年首次推出，其后依次为美国、德国、日本和芬兰所采用日本个人资料整理 仅限学习使用3 / 9航行地液化天然气船大部分都是此种类型 球罐采用铝合金或 9%钢制成，板厚按不同部位在30169mn 之间；隔热采用 300mm 地多层聚苯乙烯板，如图 1 所示图 1 球

6、型液舱MOSS 型船舶地优点是： ?结构简单，应力分析容易；?铝合金结构牢固，只要不发生直接碰撞，不会损伤；?安装也简单，内部没有扶强材，能单独建造并缩短施工周期，检查质量容易，安全性好;?液面晃动效应少，不受装载限制；?初期投资较少缺点是：?船舶有较大地尺寸，甲板有大开口，甲板结构不连续，应力集中点多；?液货重心高；?操纵困难，特别是在甲板上部受风面积大，在大船上，尽管尾楼比油船要高出好几层，但驾驶台视线仍不理想(2Membrane 型船舶(薄膜型液货舱Membra ne 型技术,首先由法国开发,分为薄膜 GT(Gas Tran sport 型和薄膜 TG(Tech nigaz 型两种.个人

7、资料整理 仅限学习使用4 / 9但随着 Gaz Tran sport 公司和 Tech ni gaz 公司于 1994 年合并为 Gaztra nsport & Technigaz(简称GTT,液舱形式被统称为 GTT 薄膜型，分别用 Mark 和 NO 标示其区别.目前,薄膜型 LNG 船地液货舱，按其采用绝热材料和施工方式地不同，分为 GTTNO96 型和Mark III 型等两种.为了确保船舶材质在-162.5C地低温下不会脆裂，此种液化天然气船地槽边均由铝或不锈 钢制成.为防止液化天然气蒸发产生高压，槽体设置隔热层，使外界热量不能进入槽内，如图 2.Membra ne 型船舶地

8、主要优点是：?由于内壁用薄膜做成,薄膜内壁比传统地舱壁要薄地多，消耗地镍钢材料少(这里用镍钢并非防腐蚀，而是防止低温脆裂 ,减轻液舱地结构重量；?预冷地时间缩短；?驾驶台视角广；?船型瘦削，受风面积小，推进效率较高.缺点是：?结构复杂：?对管理要求较高；?舾装周期较长；个人资料整理 仅限学习使用5 / 9?全部液舱地薄膜和绝热装置都要进行全面实验，包括在低温条件下周期性载荷地疲劳实验（3SPB 型船舶（自立方型货舱SPB 型 LNG 船,液舱与船内壁留有较大空间,液舱中部设有防止液体流动地隔壁,是日本石川岛播磨重工独立开发地技术 因为可用于 20 万立方 M 地大型 LNG 船舶,备受关注SP

9、B 型船舶地优点是：?液舱与船内壁留有较大空间，便于检查液舱外部，维修容易，也易于安装；?液舱中部设有防止液体流动地隔壁，不存在晃动问题，船舶也比较好操纵；?设计时，其安全性由准确地有限元分析及实验确认，是它地最大优点目前，全球营运中地大约 140 艘 LNG 船舶，主要是 Membrane（薄膜型货舱 和 MOS 型 （球形货 舱等两种. .其中,MOSS 型船舶，由于在早期地 LNG 海运中占有较大优势，而且具有货物装载限制较少等 使用操作上地优点，目前处于优势地位，总数居第一位，占到一半以上.但是,新地 LNG 船舶订单，薄膜型占据了三分之二强.从总体上看，薄膜型 LNG 船舶,在船型

10、性能方面优于 MOS 型,是 LNG 船型地发展方向但是它地建造周期长.3 LNG 船舶安全管理探讨LNG 船舶地发展和 LNG 工程地建成投产，将给船舶管理和海事监管带来新地压力首先,大型 LNG 船舶和码头存储设备，存储量巨大，属于特别重大危险源第二,随着国内各港吞吐量增长，船舶通航密度不断加大，通航环境复杂：?LNG 船舶操作难度加大；?需防止其他各类船舶事故对 LNG 船舶和 LNG 码头地影响，特别是要防止油轮或危险化学品 船舶地泄露、溢油或火灾爆炸等事故地发生此外,还必须防止灾害性天气导致船舶发生走锚、飘移等导致碰撞LNG 船舶或码头地事故发生个人资料整理 仅限学习使用6 / 9故

11、提出以下建议(1严格执行 ISM 规则LNG 船地船公司和船上人员，要重视 LNG 船舶地安全管理，有必要参照西方国家 LNG 船舶管 理地规程，结合设备制造商所提供地安全运行指南，制订相应地安全操作规程，规范 LNG 船舶机电设备运行操作管理，装卸货管理和检验检查制度，规范职务功能和标准，制订和建立 一套科学、系统和程序化地安全管理体系，确保维护、保养、故障处理地制度化和规范化还要借助 SMS 虽化船岸人员地安全意识发证机关要严格审核和认证 (2加快海事主管机关专业人才地培养，强化人员培训对 LNG 船舶地安全监督管理地重任，毫无疑问地落到了海事部门地身上虽然我国海事主管机关对液化气船舶地安

12、全监管己有多年经验，但是 LNG 船舶比起其他液化气船舶，具有许多特殊性，危险性更大，安全监管要求更高，且 LNG 船舶在我国港口目前尚 未出现过，没有现成地安全监督经验可借鉴 因此，对 LNG 船舶地安全监督管理工作任重而道远，应引起足够地重视：?须加大投入，加快 LNG 船舶监管专业人才地引进和培养以及相关人员地培训工作；?加强对 LNG 船舶海事安全监督管理地研究；?为在 LNG 船舶工作地驾驶、轮机人员实施强制培训和持证上岗做准备，现在就着手制订LNG 船舶特殊培训、考试、发证办法、相应地培训大纲(包括培训和实操内容、安全运行规则等 、试卷库等(3制定 LNG 船舶进出港地安全措施可能

13、包括：?正常情况下丄 NG 船舶不得夜间在港内航行和靠离泊?LNG 船舶由高级弓 I 航员引航?LNG 船舶港内航行，港区实行交通管制，包括：个人资料整理 仅限学习使用7 / 9LNG 船舶避免与其他船舶在进港航道交会,严禁相互追越；LNG 船舶 ,前方由海事巡逻艇清道护航；后方用消拖两用船护航；除监护船舶外丄 NG 船舶前后 2.5 倍设计船长范围内不得有其他船舶航行总之丄 NG 地高危险性，决定了 LNG 船具有很强地排他性，要求海事主管机关提高对LNG 船舶安全地监管力度为保证 LNG 船舶在进出航道时地航行安全，海事部门应充分认识到海事监管地艰巨性和复杂性，充分意识到改进和提升港口水域

14、安全监督手段地必要性和紧迫性，尽快着手研究监管手段和相应人员地培训工作，以保证 LNG 船舶和港口安全.参考文献1 王锦辉中国液化天然气船建造现状浅析江苏船舶，2004 年第 4 期，P8921a n Harperl. Future Developme nt opti ons for LNG Marine Tran sportatio n. AIChE2002 Spring National Meeting,new Orleans march 1014,20023 李品友.液化气体海运技术.大连海事大学出版社,2003 年 1 月作者：黄鹏程LNG 地特性处理 LNG 时潜在危危险性主要来自它

15、以下三方面特性：极低温度.在大气压力下按LNG 组成不同，其沸点略有差别，但都存一 162C左右，在此低温下 LNG 蒸气密度大于环境空 气.仅少量液体就能转化为大量气体.1 体积 LNG 大致能转化 600 体积气体.天然气是可燃地.一般环境条件下,5 % 15% （体积,下同 天然气和空气地混台物是可燃地.最近地研究结果表明，其最低可燃界限（LFL为 4%.1. LNG 地蒸发（1蒸发气（BOG地物理性质大批量 LNG 是作为一种沸腾液体储存在绝热地储罐中.任何传入储罐地热量都将导致一定量液体蒸发而成为气体，这部分气体称为蒸发气，其组成与液体组成有关.一般蒸发气中约 含 20% N2和 8

16、0% CH4及痕量 C2H6.蒸发气温度低于一 113C时其组分几乎足纯 CH4,温度升 到一 85C时 CH4中约含N220 % ,这两种情况下蒸发气密度均大于环境空气，而标准状况下蒸发气密度仅为空气地60% .（2闪蒸加压地 LNG 当其压力降至沸点压力以下时，将有一定量地液体蒸发而成为气体，同时液体温度也随之降到其在该压力下地沸点，此过程称为闪蒸丄 NG 是种多元混台物，故闪蒸气组成不同于液体组成.计算闲蒸气量及其组成，以及与之相对应地液体组成是相当困难地，必须借助电子汁算机.以下数据可作为估计参考：压力在 100200kPa 范围内,1m3处于沸点下地 LNG 每 降低 1 kPa 压

17、力时闪蒸岀地气量约为0.4kg.(3储存容器温度高于一 80C时加压不能使天然气液化，故置于没有放空系统地容器中地LNG,随温度上升容器内压力也上升，直至容器破裂.所以处理 LNG 地设备应设置设计合理地放空 系统或安全阀.2 LNG 地溢岀和泄漏 1溢出液体地性质LNG 倾倒在地面上时，起初迅速蒸发，然后很快降至某一固定地蒸发速度后者取决于地而 吸热性能以及个人资料整理 仅限学习使用8 / 9可由周围大气中获得 地热量不剧表面由实验测得地 LNG 蒸发速度入表 6 60 所示.表 6 60 LNG 蒸发速度 kg/(m2h材料60s 后蒸发速度粒状填充物480潮湿土壤240干燥土壤195水1

18、90标准混凝土130轻质胶状混凝土65(2 LNG 地泄漏LNG 泄漏到水中时产生强烈地对流传热，以致在一定地面积内蒸发速度保持不变.随着 LNG流动泄漏而积逐渐扩大，直到气体蒸发量等于漏岀液体所能产生地气体量.3气体云团地膨胀与扩散泄漏地 LNG 刚开始蒸发时产生地气体温度接近液体温度，其密度大于环境空气.冷气体在未大量吸收环境空气中热量之前，沿地面形成一个流动层.当其温度升至约一113C(对纯 CH4或一 80C(对 LNG 蒸气 时气体密度就小于环境空气形成地蒸发气和空气地混合物在温度继续上升过程中逐渐形成密度小于空气地云团(Cloud，此云团地膨胀和扩散是一个与风速,大气稳定度有关地复

19、杂问题，也要利用数学模型以计算机进行预测.泄漏 LNC 时,由于液体温度很低，大气中地水蒸气也被冷凝而形成雾团” (Fog Cloud此雾团通常是可见地可以作为可燃性云团地示踪物，指示岀云团地区域范围，尽管实际范围还要更大些.泄漏地 LNG 以喷射形式进入大气，同时进行膨胀和蒸发，还进行与空气地剧烈混合 .大部分 LNG 包在初始形 成地类似溶胶地云团之中，在进一步与空气混合地过程中完全气化.3. 着火天然气和空气混合地云团中，天然气含量在 5 % 15%范围内可以引起着火.直径大于100mm 地 LNG 层状着火形成火焰地表面发散能(SEP很高.游离云团中地天然气处于低速燃烧状态，云团内形成

20、地压力低于5kPa, 一般不会造成很大地爆炸危害.但若在一个狭窄且密集地安装有很多设备地区域或建筑物内，云团内部有可能形成较高地爆炸压力波.4. 其他物理现象(1 翻滚(Rollover现象这是指短时问内有大量气体从LNG 储罐中散发山来，如不采取预防措施，将导致设备超压丄 NG 储罐中有时会形成阿个稳定地液层.这是因为新注入罐中地LNG 与罐底原剩地部分密度不同而又未充分混台，导致下层密度高于上层.当有热量传入储罐时，两个液层之间自发地 进行传质和传热，最终完成混合，同时在液层表面进行蒸发.此蒸发过程吸收了上层液体地热量 而使下层液体处于过热”状态.当两层液时地密度接近相等时就会突然迅速混合而在短时问内产生大量气体，并使储罐内压力急骤上升，甚至顶开安全阀，这就是所谓翻滚现象.在蒸发过 程中,当蒸发气量明显低于其正常量时，通常要岀现翻滚现象地前兆 .所以，在设备运转过程中要严密监测蒸