天然氣是全球公認(rèn)的清潔環(huán)保能源，大量進(jìn)口天然氣已經(jīng)成為各國共同的能源戰(zhàn)略部署，液化天然氣LNG的進(jìn)出口國之間往往相隔萬里，跨洲、跨洋長距離運(yùn)輸?shù)钠D巨任務(wù)，只有海上巨無霸---LNG船能夠勝任。

那么它與普通船只有何不同，為何能肩負(fù)這一重任呢？今天帶你揭開LNG船的神秘面紗！

一、LNG船概況

(一)什么是LNG船？

LNG船是運(yùn)輸液化天然氣(常壓下沸點(diǎn)為-163℃)的專用船舶。

▲LNG船在LNG產(chǎn)業(yè)鏈上起著樞紐作用

▲LNG船被稱為"海上超級冷凍車"，是高技術(shù)、高難度、高附加值的"三高"產(chǎn)品

(二)特點(diǎn)

LNG船具有高安全性、高效益性、高環(huán)保性、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

▲全球最大的LNG船Q-Max長345米，寬45.75米，船型深34.7米，一次LNG運(yùn)載量高達(dá)26.6萬立方米，可滿足北京2000萬居民2個月的用氣需求

但LNG在存儲過程中的沸騰和翻滾現(xiàn)象，容易導(dǎo)致天然氣蒸發(fā)釋放，既浪費(fèi)能源，又容易引起爆炸，對設(shè)備、船體及港口的安全也造成極大的威脅。

▲一艘 16 萬立方米的LNG 船滿載時所儲存的LNG總能量約是廣島原子彈的70倍，一旦爆炸，后果不堪設(shè)想

(三)LNG船分類

LNG船主要有球罐型、薄膜型和自持式棱柱型三種。目前，全世界有107艘球罐型LNG船，306艘薄膜型，2艘自持式棱柱型。

▲球罐型

▲薄膜型

▲自持式棱柱型

1.球罐型

液貨艙為球形，一艘LNG船有4-5個球型貯罐。

▲球型貯罐采用9%鎳鋼和鋁合金5083，MIG焊接，球體外敷設(shè)兩層聚胺酯泡沫絕緣材料

▲球罐總重量高達(dá)900噸左右，由支承圍裙與船體相連

▲最大球罐的內(nèi)徑超過40米

▲球型罐液面晃動效應(yīng)小，操作靈活，安全性能高；但航行風(fēng)阻大

2.薄膜型

液貨艙直接安裝于船體。常用船型有MK Ⅲ 型和No.96型。

▲MKⅢ型主要材料為波紋型304不銹鋼，TIG焊接

▲No.96型液貨艙有兩層絕緣層：主次層薄膜均為0.7毫米厚的殷瓦鋼，TIG焊接

▲薄膜型主屏壁薄，絕熱性好，強(qiáng)度高，用材少，能耗小；但晃動效應(yīng)影響大，裝載受限制

3.SPB型（自持式棱柱型）

目前全世界只有兩艘SPB型LNG船，均屬于日本IHI公司。

▲SPB型設(shè)計自由度高，空間浪費(fèi)小，結(jié)構(gòu)牢固，可靠性高，任何液位都不會發(fā)生載荷晃蕩，蒸發(fā)率低

此外還有一種中小型LNG船，這種船營運(yùn)周期短，中轉(zhuǎn)頻繁，內(nèi)河航運(yùn)受限小。

▲該船通常采用獨(dú)立式C型液貨艙，無需次屏蔽，建造簡單，載貨量一般在10萬立方米以內(nèi)

(四)LNG船系統(tǒng)組成

LNG船主要有四個系統(tǒng)組成：船舶動力推進(jìn)系統(tǒng)、貨物圍護(hù)系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、輔助設(shè)備系統(tǒng)。

1.船舶動力推進(jìn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要組成設(shè)備有：蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主鍋爐等。

▲動力室全景

▲引擎模擬：雙動力引擎，燃料來源于LNG蒸發(fā)氣、柴油

2.貨物圍護(hù)系統(tǒng)

主要包括液貨艙、泵、空氣壓縮機(jī)等。

▲液貨艙由主、次兩層絕熱絕緣層和相應(yīng)的保護(hù)薄膜組成

▲為減少LNG的蒸發(fā)，每個液貨艙都裝有一個噴淋塔，利用噴淋泵管內(nèi)的液態(tài)天然氣為貨艙降溫

▲此外，當(dāng)LNG液位較低，主液貨泵無法排出時，可以開啟掃艙噴淋泵

運(yùn)輸過程中受保冷效果、運(yùn)輸時間等因素影響，部分LNG會揮發(fā)，當(dāng)揮發(fā)量大于動力燃料的需求時，就需要將多余的天然氣再液化。

▲多余的蒸發(fā)氣通過BOG回收系統(tǒng)再液化

▲再液化設(shè)備

 

3.管路系統(tǒng)

由高溫管路和超低溫管路系統(tǒng)構(gòu)成。

▲高溫管路應(yīng)用于機(jī)艙區(qū)域，為船舶輸送動力

▲超低溫管路應(yīng)用于貨艙區(qū)域，用于裝載LNG

4.輔助設(shè)備系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是由透平給水泵、氮?dú)獍l(fā)生器、惰性氣體蒸發(fā)器、強(qiáng)力風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、各類油泵、水泵等組成。

二、LNG船建造

LNG船有兩種建造形式：舊貨船改造和新船建造。

(一)舊貨船改造

全球63000～68000噸級散貨船過剩，而各國家地區(qū)LNG船需求增長。在此背景下，船東愿意把散貨船改造成LNG船，讓過剩的散貨船“重獲生機(jī)”。

▲標(biāo)準(zhǔn)64000載重噸散貨船的船體可容納1個容積為4.5-5萬立方米的LNG液罐

(二)新建LNG船

LNG船采用分段建造模式。

▲分段式建造節(jié)省場地和工期

具體流程為：

1.設(shè)計

▲LNG船設(shè)計技術(shù)要求高

2.切割鋼板

▲通常采用17米的鋼板，切割誤差必須控制在1.5毫米之內(nèi)

3.焊接

鋼板驗收合格后開始焊接作業(yè)，制成分段構(gòu)件。

▲機(jī)器人焊接可提高工作效率

▲人工焊接精度高

4.組裝

焊接好的分段構(gòu)件從車間轉(zhuǎn)移至船塢組裝。

▲每個分段都重達(dá)上百噸，使用龍門吊組裝

5.安裝動力系統(tǒng)與管線

▲動力系統(tǒng)

▲每艘船的管線多達(dá)2萬根

▲這些管線要在車間焊接，焊縫需通過X光檢查合格后進(jìn)行組裝

6.液貨艙安裝

LNG船50%的建造費(fèi)用于安裝液貨艙。

▲貨艙安裝需要專用碼頭

▲薄膜型液貨艙每層都是由厚實(shí)的絕緣箱材料和殷瓦鋼組成

▲精度要求高，一只絕緣箱的最大變形率要求每米不超過0.06毫米

▲薄膜90%的焊接過程由機(jī)器人自動焊接完成

殷瓦鋼焊接技術(shù)十分獨(dú)特，必須由持有GTT公司G證的殷瓦鋼焊工完成，而建造一艘LNG船需要近百名這樣的焊工。

▲培訓(xùn)一名G證員工的費(fèi)用至少20萬

7.泵塔安裝

▲泵塔包括主卸貨管路和應(yīng)急泵井，形狀是三腳格架結(jié)構(gòu)

▲安裝用于支撐液艙進(jìn)出梯子和其它管系設(shè)備

這時建造基本完成。

▲正式服役之前還需進(jìn)行一系列調(diào)試工作

(三)建造難點(diǎn)

1.安裝環(huán)境要求苛刻

殷瓦鋼是一種非常“嬌貴”的材料，常溫下接觸到水或油，8小時以內(nèi)就會生銹。殷瓦鋼厚度僅為0.7毫米，一旦生銹，整張報廢，所以在保存時必須貼膜。

▲熱變形系數(shù)極小，從20℃到-163℃幾乎不變形，故被稱為“不變鋼”，國內(nèi)尚不具備生產(chǎn)能力

安裝殷瓦鋼的環(huán)境必須足夠干燥，任何液體物質(zhì)不得帶入車間，連工人的手套都是特制的吸汗手套。

▲一臺除濕機(jī)年運(yùn)行費(fèi)用高達(dá)1200萬元

2.保冷技術(shù)要求高

為維持艙內(nèi)低溫系統(tǒng)，貨艙內(nèi)部必須用殷瓦鋼全部覆蓋，形成一個“天衣無縫”的內(nèi)膽。

▲貨艙圍護(hù)系統(tǒng)作為薄膜型LNG船的建造核心，建造要求非常高

3.關(guān)鍵技術(shù)專利被壟斷

目前LNG船的一些關(guān)鍵技術(shù)專利被國外公司壟斷，要想使用必須支付高昂的專利費(fèi)用。

▲目前滬東船廠每建造一艘薄膜型LNG船要向GTT公司支付1000多萬的專利費(fèi)用  

(四)哪些企業(yè)能建造LNG船？

LNG船建造要求極高，全球僅有29家船廠能夠建造。▲三星、大宇、現(xiàn)代雄踞三甲

挪威的MOSS球罐式和法國的GT和TGZ薄膜式LNG船是現(xiàn)代LNG船只的原型，80年代初，日本川崎重工引進(jìn)了MOSS型并開始建造，1995年韓進(jìn)重工和三星重工分別引進(jìn)了GT型和TGZ型，隨后逐漸形成了韓國以薄膜型為主、日本以MOSS型為主的兩大格局。

三、LNG船工作流程

(一)裝載

▲LNG液化廠為LNG船提供原料

▲裝料

(二)運(yùn)輸

▲船東為了使船盡其用，會讓船舶滿載航行時間盡可能長

(三)卸載

LNG船的終點(diǎn)站是LNG接收站。在即將靠近接收站碼頭時LNG船要提前調(diào)整位置，利用拖輪將其拖到指定位置。▲拖輪工作

LNG運(yùn)輸船抵達(dá)卸船碼頭后，通過船上的輸送泵、LNG卸料臂及卸船總管輸送至接收站上的LNG儲罐中。▲卸料臂：連接接收站與LNG船

▲LNG 進(jìn)入儲罐后產(chǎn)生的蒸發(fā)氣，通過返回氣管道回輸至LNG船艙中，以保持卸船系統(tǒng)的壓力平衡

在卸船完成后，卸料臂拆除前，從卸料臂頂部注入氮?dú)猓瑢⑿读媳壑械腖NG分別壓送回船艙內(nèi)和碼頭卸船總管，蒸發(fā)氣通過管線輸送至碼頭火炬臂中燒掉。

四、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

(一)發(fā)展歷程

LNG船是現(xiàn)代為方便海上運(yùn)輸天然氣而建造的，目前仍屬于發(fā)展階段。▲1959年美國船廠利用一艘戰(zhàn)時標(biāo)準(zhǔn)船改裝成世界上第一艘LNG船——Methane Pioneer號

▲世界上第一艘用于商業(yè)運(yùn)輸服務(wù)的的LNG船是1964年10月由英國建造的“JULES VERNE”號

1975年前，大多數(shù)LNG船為容量小于10萬立方米的小型LNG船，隨著技術(shù)的發(fā)展，LNG船的容量不斷增加，目前最大的LNG船容量已經(jīng)超過20萬立方米。

▲LNG船容量越來越大

▲卡塔爾發(fā)現(xiàn)了全球最大凝析氣田后，建造了Q-Flex（216000m3）和Q-Max（266000m3）超大型LNG運(yùn)輸船

▲LNG船船型越來越大，數(shù)量越來越多

截止2015年，全球運(yùn)營LNG船達(dá)到415艘，預(yù)計到2030年全球LNG船將超過700艘。

(二)新型LNG船

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，在陸上建設(shè)液化廠和LNG接收終端受到的限制越來越多。解決這一難題最有效的途徑就是在海上建造FLNG和LNG-FSRU。

FLNG為浮式液化天然氣裝置，可代替岸上傳統(tǒng)的液化天然氣工廠。

▲為節(jié)省成本，船東常采用舊船改造的形式將LNG船改為FLNG

▲Golar LNG公司將“Hilli”號LNG船改造成FLNG，每年能生產(chǎn)約250-280萬噸LNG

除“Hilli”號外，Golar LNG公司還考慮將“Gimi”號及“Gandria”號改造成FLNG。△“Gimi”號

今年即將竣工的Prelude號FLNG，是目前全球最大的船，每年可生產(chǎn)360萬噸LNG。▲Prelude號FLNG由三星重工承建，耗資126億美元，長448米，寬74米，高110米，排水量相當(dāng)于6大航母的總和

▲美國福特級航母耗資50億美元，長337米，寬77米

LNG-FSRU(Floating Storage Regasification Unit)是集LNG的接收、儲存、再氣化為一體的海上浮式裝置，被稱為“移動的接收站”。

▲接收來自LNG船的LNG，再氣化后通過海底管線輸送至最終用戶

▲LNG-FSRU停泊于海上，遠(yuǎn)離發(fā)電廠、工業(yè)區(qū)及人口密集地區(qū)

五、中國LNG船和發(fā)展趨勢

(一)中國LNG船

我國在20世紀(jì)90年代中期展開LNG船的技術(shù)跟蹤和開發(fā)工作，中國船舶公司于1999年成立LNG船研究小組。

目前國內(nèi)已擁有LNG船技術(shù)許可的船廠有：▲滬東中華船廠是中國首家參與LNG船研發(fā)及建造工作的企業(yè)

中國LNG船建造方面起步較晚，但發(fā)展迅猛。目前，中國現(xiàn)役LNG船有7艘，LNG船市場份額約占全球的19.7%。

▲我國建造的第一艘LNG船是“大鵬昊”，船長292米，寬43.35米，型深26.25米，裝載量為14.7萬立方米

▲我國最大的LNG船是“大力水手（PAPUA）”號，長290米，型寬46.95米，總?cè)萘?7.2萬立方米，能夠滿足上海全市居民一個月的用氣量

隨著中國沿海各LNG規(guī)劃項目的實(shí)施，中國LNG進(jìn)口貿(mào)易發(fā)展迅速，預(yù)計到“十三五”末，LNG進(jìn)口量將超過6000萬噸/年。屆時，預(yù)計中國LNG船隊保有規(guī)模將達(dá)到50-60艘。

(二)LNG船舶工業(yè)展望

在LNG船市場高度集中的背后，是船企必須面對的“三高”壁壘——高資本投入、高工藝要求與高管理質(zhì)量。由于市場潛力巨大，投資回報相對豐厚，各國都對這個“蛋糕”虎視眈眈，互不相讓。▲全球LNG船東在建船舶訂單情況（截至8月份）

從各國的訂單份額來看，韓國是最大贏家，在全球146艘訂單中，韓國船廠手持108艘，占總數(shù)的74%。▲近20年LNG船隊訂單的情況

滬東中華是迄今為止中國所有大型LNG運(yùn)輸項目的首選船廠。目前，滬東中華手持LNG船訂單量達(dá)到14艘。

在能源日趨緊張的情況下，全球液化天然氣（LNG）的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點(diǎn)。

▲越來越多的天然氣液化后通過LNG船運(yùn)送到世界各地

從長遠(yuǎn)趨勢來看，LNG消費(fèi)量和進(jìn)口量都將快速增加，加之舊LNG船的更新?lián)Q代，需要建造大量新的LNG船，LNG船建造市場一片繁榮。

LNG船是一項高技術(shù)密集型裝備，對中國的造船工業(yè)仍是一項考驗。但只要我們能夠以科學(xué)的態(tài)度，認(rèn)真仔細(xì)地去做好每一件事，一定能戰(zhàn)勝LNG船建造過程中的重重困難。我們相信，克服了千難萬阻之后的中國造船工業(yè)，必將為中國經(jīng)濟(jì)的騰飛做出新的貢獻(xiàn)。