武理工油气运输船舶储运技术讲义14液化天然气船的技术特征和液货舱技术

34第十四章液化天然气船的技术特征和液货舱技术第一节液化天然气船的技术特征及技术开发重点一、液化天然气船的技术特征化气的主要工具，由于其所运输的货物具有低温、高上除要满足一般的国际规范外，还要符合国际液化气和化学品装运的特殊要是不可避免的。在狭小的液货舱内即使做成很好的隔热，其蒸发率(BOR)也有0．10%~0．25%／d(d为天)。二、液化天然气船的技术开发重点发率”("HeatBrake")的开发，使蒸发率的降低成为可能。从G行或停泊在港时，这部分蒸发汽部分或全部被浪费掉了。由于蒸发率。(BOG)再液化OffGas)引入锅炉与重油一起混烧，所产生的蒸汽用来驱动蒸汽轮机，但在机动航好浪费掉。为此，人们开始对LNG船上装备再和强制蒸发装置的组合，在低速区至高速区的全部区域内有效利航运的经济性。还通过降低氮氧化物、硫氧化物的排放量，改LNG船上配备的再液化装置有3种燃气透平，带动再液化装置液化其余蒸发汽；③部分再液化，即仅35将蒸发汽的30%进行再液化，这对那些蒸发汽高而主机用不完这多蒸发汽的LNG，LNG船主推进装置可使用低耗油率的柴油机，以节省燃料费用。但是，再液化装置的额外投资很高，约占总船价的5%。偿还投资所需的时间能的动力装置汽涡轮机主锅炉燃料。另一方面，汽化气体也是货物的一部分，因此效应用，研究了各种各样的装置。油机、带再液化装置柴油机、燃、废气复合涡轮机烧。特别是单用汽化气时废气最干净。缺点是燃料利用率低，燃料。燃气柴油机利用率也高，但由于利用汽化气燃料，必须提高装置柴油机后直接返回液罐，与推进装置完全隔离。主机采用一般的增加。另外，由于柴油机燃烧重油，氮氧化物和硫氧化物的排放多于．燃、废气复合涡轮机组料利用率比蒸汽涡轮机高。36表20-1NOX(3))30G蒸汽轮机作为动力装置显然是不合理的。型化可减少所需LNG船的艘数，而艘数的减和航运费的降低有直接的联系。LNG与船舶相适应。现船型对有关接受设施进行改造。LNGLNG，因此设计标准船型时提高通用性是极为重要用自动化装置，完成了采用压载水置换的自动化和聚四氟乙烯制冷剂对策等新技术37关键。第二节液化天然气船液货舱结构形式于常规油船，并由此发展而来。但是两者的货物围护船体是很不同的，这是因为液化气船需要在压力下或者在冷冻状态O一个规则，即国际散装运输液化气体船舶结构和设备规则，简称国际气体规则各个国家所属的船舶强制执行。IMO规则把货物围护系统分成五种不同的类型：薄膜型液舱；．整体型液舱；薄膜型的货物围护系统是最重要的。迄今为止所建造的液化天然类船舶的设计与建造，LNG船的技术问题最为复杂，LNG也是远洋运输货物中最计、影响到船舶的经济性和安全性。液舱BA38要有第二层货物围护系统以保护船体免受低温损伤。这个第二层货物围护系统称为得到准确的应力分布，大大提高了其安全性能，因而可以省去次屏壁结构。屏壁结构的船的液货舱构造材料应具有限制应力集中、裂缝的扩系统经过更为精确的应力分析；这样的分析必须包括疲劳寿命和裂纹扩展分气进行通风，只要一旦液货蒸汽探测系统，探测到液货泄漏就能对该。一个保护钢罩封住了甲板以上的主屏壁，主屏壁的外壁敷有绝热材一步研究使之能适用于液化天然气船。这种形式的液货蒸气处所最大39Ni焊接在一个上，这个座子与船内底结构相连接，球体能自由地伸缩。因此所有量均由围裙座的顶部空隙来吸收。聚氨酯泡沫绝热材料敷设在整个球体赤道围裙的上缘，这是为了防止产生热应力。液舱结构的底部安装建造并缩短施工周期，检查质量容易；液面晃动效应少，不受装载在装卸的任何阶段都可离港，或在货物泵失灵情况下，卸货的可能性也较好，时清舱简便，缺点是要求船的尺度比薄膜型的船长一些和宽一些，结构面积大，在大船上，尽管尾楼比油船要高出好几层，但驾驶室视线cIMO见的立方形压力容器，属于自持式，是一种合金钢和胶合板为支持体的铝质液最大特点在于其安全性由准确的有限元分析及实验确认。在船的使用寿命期限荷也不发生裂纹；即使假定初期发生裂纹，在船的使用寿命期限内技术已转让给意大利芬坎蒂尼船厂、美国纽波特纽斯船厂以及韩国三星40力取值较低，因此不需要次屏壁，货舱处所可以用惰性气体或型货物围护系统常常用于半冷式和全冷式液化气体运输船；如果液舱液舱薄的主屏壁或薄膜，是非自身支持的液舱，其整，得到补偿而不致使薄膜受到应力，以保障当主屏壁万一泄漏时液舱的总体系统有两种主要形式，它们均以其研制的公司命名。覆mm层压板壳的次绝热层上。由于有两层殷钢，所以比较采用0.7mm厚的殷钢和粘附珍珠岩绝热材料的加强层压板壳。珍珠岩经过硅化处azT第二层屏壁铝箔纤维加强板是为了降低价格和提高可靠性。这种结构mLNG鲁内~日本之间营运)使用过，还有41t是：由于内壁用薄膜做成，高镍钢消耗少，从而可以减结构重量；预冷的时间可以缩短；由于它们内壁和绝热层与船体结构连接舱的薄膜和绝热装置都要进行全面试验，包括在低温条件下周期性载荷和疲劳于不能完全正确地估计到薄膜液舱内每个部件的工况，薄膜液舱的一些部法国燃气公司的子公司——燃气海上运输及技术公司(GTT)。两者共同的特点是：船的主设置完整的第二防漏隔层，对高级计算要求少，不需要复杂的应型液舱半薄膜的概念是由薄膜液舱系统演化而来的。它的主屏壁比薄膜系统要厚得是非自持的，作用在主屏壁上液体(静压)和蒸汽压力经绝热层传递给内壳，就像薄那样，角隅和边缘设计成能适应膨胀和收缩。化天然气船研制的，然而，对这种设计实用的商品化天。液舱荷的应力影响。”进一步说：整体液舱的温度一般不允许低于－10建造的液化石油气船，某些液舱就是属于整体式液舱，专门用于载。42热式液舱内部绝热式液舱实际上是一种整体式液舱，它采用绝热于船体内壳板上或成为独立的承载表面以围护和绝热液货。非自持系统失数冷式液化石油气船采用了内部绝热式液舱系统，但在实际使用中并不令人液舱形式enC。式。CBILNGLtJordi用这种形式。还有许多其他形式的液舱虽然没有达到实际建造的程度，但方案很多。例如T经受市场的考验。的液舱使用的金属材料不仅要具备一定的强度外，而且要温延展性即不脆化、有韧性，为此普通钢材不能用来建造液化天然气船选用取决于使用的最低温度以及较高程度上与载运货物的相容性。43化石油气的船舶必须具备能够承受低至－55℃的温度。为了满足的G料的特性。液舱的材料特性表7-2材料和处理特性9%镍钢,二次正火加回火)高强度，低温延展性活等2.84)强度国9%的镍钢的合金——退火4.33)退火膨胀系数非常低，可-269℃的氦L生塑性变为设计专门载运乙烯(在大气压下沸点为－104℃)或者液化天然气(大气压下沸输船上采用的绝热材料应具备下列主要特性：能力；损伤；44；仅会使绝热效率下降，而且进一步的冷凝和冰冻会导致绝热材料的严重损等方面的原因，绝热层直接设置在货舱表面时，还需有次屏壁涂或喷泡；轻木烯第三节液化天然气船液货舱绝热技术蒸发率的定义蒸发率BOR(BoilOffRate)是指一天(24h)内蒸发的低温液体量占液舱总液货质：45m——液舱总的液货质量。、降低蒸发率的途径BOR的高低取决于外界传人液舱内的热量，即取决于液舱隔热层的隔热性能。低蒸发率(BOR)形式。工型和Ⅱ型相似，采用的是波纹钢第一保护层和胶合板第二改为泡沫塑料(聚氯乙烯泡沫)，用玻璃纤维增强，以提高强度和疲劳寿命，第二保型尚未用于实船。工型和Ⅲ型的第一保护层波纹不锈钢涉及到采用钨极惰性焊。措施防止形状热伸缩。其低蒸发率液舱的组合结构，由第一保护层和殷钢(36%镍46Donnellas公司(MDC)共同开发了GT／DMC式薄膜型。它由原型殷钢薄膜与MDCV增厚。同时也可把舱裙上部的一部分低温材料改为不锈钢，以进一步三、两种新型的液货舱绝热技术热管绝热技术于传热的蒸发－冷凝装置取的名称。在此装置中汽化潜热是靠实现的。将管内抽成1．3×(10－1~10－4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时细芯中的液体蒸发汽化，蒸气在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不停，热量由热管的一端47蒸发段内的液－气分界面上蒸发；冷凝段内的气－液分界面上凝结；量从气－液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。(1)很高的导热性。热管内部主要靠工作液体的气、液相变传热，热阻小，因和温度，饱和蒸气从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些一端受热就可以作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。于这一温度时，热管就不传热。48但人们开发了另一种热管——可变导热管，使得冷凝段的热阻在加热量大幅度变化的情况下，蒸气温度变化极小，实现温度的控制。叶片、钻头、手术刀等。热管也可做成分离式的以适应长距离混合的情况下的换热。化工、建材及轻纺工业、冶金工业、动力工程、电子电术等领域中均有应用，可谓应用广泛。液货的蒸发，降低制冷设备的负荷；保护的船舶结构免受低温作用的影响，同时防止在冷壁上形成湿气而导致液舱LNG船液舱隔热，起到对全冷式液货的绝热保温作材料中，以插入部分为热管的加热段，由外界渗入为吸热而蒸发的低温气体由储槽热交换器导入对冷凝段进行冷却。液化天然中不可避免地要产生蒸发现象，产生出部分低温气体。将其中刚蒸发向热管的冷凝段，就能获得低温冷流体，而不需要附加冷源，就地取Q3=Ql－Q249蒸气绝热技术LNG气体的损失是很重要的。而隔热和对蒸的有效利用从中要起到很重要的作用。增加隔热层厚度而减少货物的蒸发量的选择方法。但是由于液舱可用空间的限制，另一种方法却是切实可步减少热量从周围环境通过绝热层渗入液舱，这称为“蒸汽绝热”。被导人到液舱周围的环形通道中，在环形通道中，氮气沿液舱表面向、气体温度、气体通道的位置以及其他参数的影响，对计划设冷氮气作为从大气传入的热量的换热器。用氮气和蒸发的换，这就防止了在液舱周围的空间中发生危险情况。氮气被导入小通中的小空间中。渗入液舱的热量有一部分被冷的氮气吸收，氮气沿着并被加热，氮气在向上流动的过程中吸收了从周围来的热量。与传统吸收热量的作用用作隔热系统，是一种全新的方法。为了正确评进行流量分析和热力分析。在球面坐标中分析有很大温度变化的可压杂紊流计算的离散的物质系统的数值结果的计算之后，对集中物质系统的平际现象有很精确的接近。为了达到最大的吸热效果，应该通过对进入的总热流的判定来确定冷