LNG船舶特性及其管理

1、LNG船舶特性及其管理的思考內(nèi)容提要此文分析LNG的特性和LNG船舶的技術(shù)特點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹我國(guó)LNG項(xiàng)目進(jìn)展的情 況，探討LNG船舶的海事管理工作。關(guān)鍵詞：LNG；船舶；特點(diǎn)；進(jìn)展；海事管理從能源的利用角度看，天然氣是綠色能源，也是全世界的首選能源。著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)，許多國(guó) 家進(jìn)口液化天然氣(Liquefied Natural Gas，縮寫(xiě)為L(zhǎng)NG)。為了彌補(bǔ)我國(guó)的能源缺口，改善能源結(jié)構(gòu)及生態(tài)環(huán)境，國(guó)家1999年11月批準(zhǔn)了廣東LNG 一期項(xiàng)目的立項(xiàng)。隨后，福建LNG，浙江LNG，上海LNG，山東LNG，遼寧大連LNG，江蘇南 通LNG等項(xiàng)目相繼上馬或開(kāi)始前期工作。目前，廣東大鵬LNG 一期項(xiàng)目已經(jīng)完

2、成工程量的 一半以上，與之相配套的采用薄膜型技術(shù)的LNG船舶也已經(jīng)在上海滬東船廠建造。這是我國(guó)港口建設(shè)和修造船業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇，也給船舶管理和海事監(jiān)管提出了新挑戰(zhàn)。LNG的危險(xiǎn)特性易燃易爆天然氣，不論氣態(tài)還是液態(tài)，均屬于高度易燃易爆物質(zhì)。LNG火災(zāi)特點(diǎn)是：火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快；質(zhì)量燃燒速率大，約為汽油的2倍；火焰溫度高、輻射熱強(qiáng)，易形成大面積火災(zāi)；具有復(fù)燃、復(fù)爆性，難于撲滅。低溫天然氣主要成分是甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重質(zhì)碳?xì)浠衔?，本身無(wú)色、無(wú)味、 無(wú)毒且無(wú)腐蝕性。但為了便于船舶運(yùn)輸，LNG都以低溫常壓方式儲(chǔ)存，工作溫度-162C。天 然氣冷卻至約-162C，由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為液化天然

3、氣，體積約為同量氣態(tài)天然氣體 積的1/600。如此低溫物質(zhì)一旦泄露，若接觸到作業(yè)人員，就會(huì)造成嚴(yán)重凍傷；若接觸到常溫管材或設(shè) 備，就可能發(fā)生脆裂現(xiàn)象。易蒸發(fā)LNG(按甲烷考慮)的沸點(diǎn)是-162C，易蒸發(fā)。LNG存儲(chǔ)設(shè)備及管道也因LNG的低溫而極易吸 熱。隨著溫度升高，LNG的蒸氣壓迅速增大。因此，儲(chǔ)罐、蒸發(fā)器及管路等設(shè)備應(yīng)有足夠的強(qiáng)度， 同時(shí)應(yīng)具備相應(yīng)的泄壓措施，以防止溫度升高時(shí)容器脹裂導(dǎo)致LNG泄漏。LNG 一旦從儲(chǔ)罐、管道或其他設(shè)備泄漏出來(lái)：一部分立即急劇氣化，與周?chē)諝饣旌仙衫湔魵忪F，在空氣中冷凝形成白煙，再稀釋受 熱后與空氣形成可燃性氣云?？扇夹詺庠迫粲龅近c(diǎn)火源，將引發(fā)閃火或蒸氣云爆

4、炸等事故。如果泄露的LNG數(shù)量較大，未立即蒸發(fā)的部分在地面上形成液流，若無(wú)圍護(hù)設(shè)施，就會(huì)沿 地面擴(kuò)散，遇到點(diǎn)火源便可引發(fā)池火災(zāi)。其他危險(xiǎn)特性LNG還具有易擴(kuò)散、流淌、易產(chǎn)生靜電和發(fā)生罐內(nèi)翻滾、分層等危險(xiǎn)特性。LNG船舶的分類(lèi)及其特點(diǎn)LNG運(yùn)輸船，是指載運(yùn)LNG的專(zhuān)用船舶。這類(lèi)船舶目前的標(biāo)準(zhǔn)載貨量在1215萬(wàn)立方米之間。一些國(guó)家已經(jīng)能設(shè)計(jì)16萬(wàn)立方米、20萬(wàn)立方米、甚至30萬(wàn)立方米的LNG船舶。但是由于 受到港口碼頭和接收站條件的限制，LNG船艙容量可能會(huì)穩(wěn)定在10多萬(wàn)立方米的水平。該類(lèi)船舶的設(shè)計(jì)，考慮的主要因素是能適應(yīng)低溫介質(zhì)的材料，和對(duì)易揮發(fā)、易燃物質(zhì)的處 理。LNG船舶是高技術(shù)、高附加值的

5、船種之一，它的使用壽命一般為3540年。這種船舶依液貨 艙結(jié)構(gòu)的不同，主要分為3種。(1)MOSS型船舶(獨(dú)立球型液貨艙)此型船舶由挪威首創(chuàng)，1973年首次推出，其后依次為美國(guó)、德國(guó)、日本和芬蘭所采用。日本航行的液化天然氣船大部分都是此種類(lèi)型。球罐采用鋁合金或9%鎳鋼制成，板厚按不同部位在30169mm之間；隔熱采用300mm的多層 聚苯乙烯板，如圖1所示。圖1球型液艙MOSS型船舶的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)力分析容易；鋁合金結(jié)構(gòu)牢固，只要不發(fā)生直接碰撞，不會(huì)損傷；安裝也簡(jiǎn)單，內(nèi)部沒(méi)有扶強(qiáng)材，能單獨(dú)建造并縮短施工周期，檢查質(zhì)量容易，安全性好；液面晃動(dòng)效應(yīng)少，不受裝載限制；初期投資較少。缺點(diǎn)是：船舶

6、有較大的尺寸，甲板有大開(kāi)口，甲板結(jié)構(gòu)不連續(xù)，應(yīng)力集中點(diǎn)多；液貨重心高；操縱困難，特別是在甲板上部受風(fēng)面積大，在大船上，盡管尾樓比油船要高出好幾層，但 駕駛臺(tái)視線仍不理想。Membrane型船舶(薄膜型液貨艙)Membrane型技術(shù)，首先由法國(guó)開(kāi)發(fā)，分為薄膜GT(Gas Transport)型和薄膜TG(Technigaz) 型兩種。但隨著Gaz Transport公司和Technigaz公司于1994年合并為Gaztransport & Technigaz(簡(jiǎn)稱GTT)，液艙形式被統(tǒng)稱為GTT薄膜型，分別用Mark和NO標(biāo)示其區(qū)別。目前，薄膜型LNG船的液貨艙，按其采用絕熱材料和施工方式的不同

7、，分為GTTNO96型和 Mark III型等兩種。為了確保船舶材質(zhì)在-162.5C的低溫下不會(huì)脆裂，此種液化天然氣船的槽邊均由鋁或不銹 鋼制成。為防止液化天然氣蒸發(fā)產(chǎn)生高壓，槽體設(shè)置隔熱層，使外界熱量不能進(jìn)入槽內(nèi)，如圖2。Membrane型船舶的主要優(yōu)點(diǎn)是：由于內(nèi)壁用薄膜做成，薄膜內(nèi)壁比傳統(tǒng)的艙壁要薄的多，消耗的鎳鋼材料少(這里用鎳鋼 并非防腐蝕，而是防止低溫脆裂)，減輕液艙的結(jié)構(gòu)重量；預(yù)冷的時(shí)間縮短；駕駛臺(tái)視角廣；船型瘦削，受風(fēng)面積小，推進(jìn)效率較高。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜：對(duì)管理要求較高；舾裝周期較長(zhǎng)；全部液艙的薄膜和絕熱裝置都要進(jìn)行全面試驗(yàn)，包括在低溫條件下周期性載荷的疲勞試 驗(yàn)。（3）SPB

8、型船舶（自立方型貨艙）SPB型LNG船，液艙與船內(nèi)壁留有較大空間，液艙中部設(shè)有防止液體流動(dòng)的隔壁，是日本石 川島播磨重工獨(dú)立開(kāi)發(fā)的技術(shù)。因?yàn)榭捎糜?0萬(wàn)立方米的大型LNG船舶，備受關(guān)注。SPB型船舶的優(yōu)點(diǎn)是：液艙與船內(nèi)壁留有較大空間，便于檢查液艙外部，維修容易，也易于安裝；液艙中部設(shè)有防止液體流動(dòng)的隔壁，不存在晃動(dòng)問(wèn)題，船舶也比較好操縱；設(shè)計(jì)時(shí)，其安全性由準(zhǔn)確的有限元分析及實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，是它的最大優(yōu)點(diǎn)。目前，全球營(yíng)運(yùn)中的大約140艘LNG船舶，主要是Membrane（薄膜型貨艙）和MOSS型（球形 貨艙）等兩種。其中，MOSS型船舶，由于在早期的LNG海運(yùn)中占有較大優(yōu)勢(shì)，而且具有貨物裝載限制較少

9、等使用操作上的優(yōu)點(diǎn)，目前處于優(yōu)勢(shì)地位，總數(shù)居第一位，占到一半以上。但是，新的LNG船舶訂單，薄膜型占據(jù)了三分之二強(qiáng)。從總體上看，薄膜型LNG船舶，在 船型性能方面優(yōu)于MOSS型，是LNG船型的發(fā)展方向。但是它的建造周期長(zhǎng)。LNG船舶安全管理探討LNG船舶的發(fā)展和LNG項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，將給船舶管理和海事監(jiān)管帶來(lái)新的壓力。首先，大型LNG船舶和碼頭存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)量巨大，屬于特別重大危險(xiǎn)源。第二，隨著國(guó)內(nèi)各港吞吐量增長(zhǎng)，船舶通航密度不斷加大，通航環(huán)境復(fù)雜：LNG船舶操作難度加大； 需防止其他各類(lèi)船舶事故對(duì)LNG船舶和LNG碼頭的影響，特別是要防止油輪或危險(xiǎn)化學(xué)品 船舶的泄露、溢油或火災(zāi)爆炸等事故的發(fā)

10、生。此外，還必須防止災(zāi)害性天氣導(dǎo)致船舶發(fā)生走錨、飄移等導(dǎo)致碰撞LNG船舶或碼頭的事故 發(fā)生。故提出以下建議。嚴(yán)格執(zhí)行ISM規(guī)則LNG船的船公司和船上人員，要重視LNG船舶的安全管理，有必要參照西方國(guó)家LNG船舶管 理的規(guī)程，結(jié)合設(shè)備制造商所提供的安全運(yùn)行指南，制訂相應(yīng)的安全操作規(guī)程，規(guī)范LNG 船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行操作管理，裝卸貨管理和檢驗(yàn)檢查制度，規(guī)范職務(wù)功能和標(biāo)準(zhǔn)，制訂和 建立一套科學(xué)、系統(tǒng)和程序化的安全管理體系，確保維護(hù)、保養(yǎng)、故障處理的制度化和規(guī) 范化。還要借助SMS強(qiáng)化船岸人員的安全意識(shí)。發(fā)證機(jī)關(guān)要嚴(yán)格審核和認(rèn)證。加快海事主管機(jī)關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)，強(qiáng)化人員培訓(xùn)對(duì)LNG船舶的安全監(jiān)督管理的重

11、任，毫無(wú)疑問(wèn)地落到了海事部門(mén)的身上。雖然我國(guó)海事主管機(jī)關(guān)對(duì)液化氣船舶的安全監(jiān)管己有多年經(jīng)驗(yàn)，但是LNG船舶比起其他液 化氣船舶，具有許多特殊性，危險(xiǎn)性更大，安全監(jiān)管要求更高，且LNG船舶在我國(guó)港口目 前尚未出現(xiàn)過(guò)，沒(méi)有現(xiàn)成的安全監(jiān)督經(jīng)驗(yàn)可借鑒。因此，對(duì)LNG船舶的安全監(jiān)督管理工作任重而道遠(yuǎn)，應(yīng)引起足夠的重視：須加大投入，加快LNG船舶監(jiān)管專(zhuān)業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)以及相關(guān)人員的培訓(xùn)工作；加強(qiáng)對(duì)LNG船舶海事安全監(jiān)督管理的研究；為在LNG船舶工作的駕駛、輪機(jī)人員實(shí)施強(qiáng)制培訓(xùn)和持證上崗做準(zhǔn)備，現(xiàn)在就著手制訂LNG 船舶特殊培訓(xùn)、考試、發(fā)證辦法、相應(yīng)的培訓(xùn)大綱(包括培訓(xùn)和實(shí)操內(nèi)容、安全運(yùn)行規(guī)則 等)、試題

12、庫(kù)等。制定LNG船舶進(jìn)出港的安全措施可能包括： 正常情況下，LNG船舶不得夜間在港內(nèi)航行和靠離泊。LNG船舶由高級(jí)引航員引航。LNG船舶港內(nèi)航行，港區(qū)實(shí)行交通管制，包括：LNG船舶避免與其他船舶在進(jìn)港航道交會(huì)，嚴(yán)禁相互追越；LNG船舶，前方由海事巡邏艇清道護(hù)航；后方用消拖兩用船護(hù)航；除監(jiān)護(hù)船舶外，LNG船舶前后2.5倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)范圍內(nèi)不得有其他船舶航行?？傊琇NG的高危險(xiǎn)性，決定了 LNG船具有很強(qiáng)的排他性，要求海事主管機(jī)關(guān)提高對(duì)LNG船 舶安全的監(jiān)管力度。為保證LNG船舶在進(jìn)出航道時(shí)的航行安全，海事部門(mén)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到海 事監(jiān)管的艱巨性和復(fù)雜性，充分意識(shí)到改進(jìn)和提升港口水域安全監(jiān)督手段的必要性和緊迫 性，盡快著手研究監(jiān)管手段和相應(yīng)人員的培訓(xùn)工作，以保證LNG船舶和港口安全。參考文獻(xiàn)1王錦輝.中國(guó)液化天然氣船建造現(xiàn)狀淺