有“沉睡的氢弹”之称的天然气运输船威力真的很大吗?是否真如传说那么厉害?

液化天然气载运船,也叫LNG船,这是一种专门运送液化天然气的货船。由于液化天然气本身存在危险性,所以制造可能安全运送的专业船只难度相当大,据说当前世界上能够有能力建造这种运输船的船厂只有十几家而已。一艘液化天然气运载船的运量有多大,你可能无法想象。一艘中国“大鹏昊”天然气运载船可以一次性运送15万立方液化天然气,经过气化后就是接近一亿立方的天然气,至少能够满足上海这样的城市连续使用一个多月。

从气田开采出的天然气经过净化,去掉不利于下游产业使用的氮、硫化物、水和固体等杂质。燃烧产物大部分是二氧化碳和水,没有二氧化硫和粉尘,能大大降低环境污染问题。

天然气液化后体积可以缩小至原来的1/600,但是温度需要维持在-163℃以下。要想获得如此的低温并非易事,因此早期有设计师设计建造一种能耐受100倍大气压的容器,利用这种容器将天然气体积压缩至1/100。采用这种方式运输天然气的船舶就称为CNG(压缩天然气)船。CNG船操作相对简单,不需要液化、再气化等步骤,也不需要专门的靠泊装置。然而CNG船天然气体积大,空船重量大,空载返程的成本几乎与满载时一样,导致其长途运输经济性不高。目前CNG船有一定的发展,但造价高昂,单艘CNG船造价可达2亿美元,装载量低(相对的,这个价格可以建造一艘超过20万立方米的LNG船);500海里内的短距离运输经济性又比不过管道运输;加之目前尚未有大量应用,业界对此尚有疑虑。

接着,船舶入港进行气化与冷却。此时仍然不能直接装载天然气:二氧化碳会在这种低温下冻结,损坏泵和输气管道。相反,LNG会先沿着蒸发管送到主蒸发器,在那里进行气化,再送至加热器中加热到大约20°C,然后再吹入货舱,替换掉原来的惰性气体。一开始吹出来的惰性气体会直接排放到空气当中;一旦碳氢成分达到5%(甲烷的燃烧下限),惰性气体和天然气的混合气体将会改为通过管线与大功率压缩器导向岸上并烧掉,以避免在船舶四周积累大量的有爆炸危险的可燃气体。完成这一步后,船舶货舱充满了甲烷,但依然是常温的。

总之天然气虽然是一种清洁能源,但是在运输途中是极其容易发生泄露以及爆炸事故的,因此在运输途中必须进行严格的管理。

“闽鹭”

我国制造的第一艘液化天然气(LNG)船\\\”大鹏昊\\\”,是世界上最大的薄膜型LNG船,船长292米、宽43.35米、型深26.25米,装载量为14.7万立方米,时速19.5节。于2008年4月顺利交船,成为广东深圳大鹏湾秤头角的国内第一个进口LNG大型基地配套项目。

我国制造的第三艘LNG船\\\”闽榕\\\”是中船集团公司所属沪东中华造船(集团)有限公司,为福建大型LNG运输项目建造的第1艘LNG船。该船长292米,船宽43.35米,型深26.25米,航速19.5节,装载量14.7万立方米,货舱类型为GTNPO.96E-2薄膜型,属于世界上大型的薄膜型LNG船。该船建造历时将近3年,总建造周期比首制船缩短了125天。

“大鹏月”

而全球最大的LNG船舶“阿萨利”(Al Samriya)最大液化天然气装载量则为26.7万立方米,相当于4000万人口一个月的生活用气,或者说2300万人口约50天的生活用气。它船长345米,比中国“辽宁”号航空母舰还要长40.5米,船宽53.8米,重量达到16.4万吨,“阿萨利”LNG运输船属于卡塔尔天然气运输公司。卡塔尔是世界最大的LNG出口国。

一个典型LNG货运循环首先始于“无天然气”状态。此时货舱内充满空气,可以让人员对货舱与泵进行维护。此时因为船舱内含有大量氧气,天然气不能直接装入货舱,否则会有爆炸的危险。同时,直接输入-162°C的天然气会使得船舱内温度剧烈下降,会损坏船舱。


进口天然气一种是通过地下输气管道跨国境运输,另一种就是海上天然气运输船,如下图所示:

为了提高运输能力,增加每次装载量不得不把天然气液化,怎么实现呢?就是通过加压和降温来实现,通常运输罐体的压力可达即兆帕,温度需要低达零下163摄氏度,防止气化进一步增加压力

多一分压力,就多一分危险

至2005年,世界上一共建造了203艘LNG船,其中193艘依旧在营运当中。至2016年底,全球LNG船数量呈现爆发性增长,总数达到了439艘。在2017年全年,据估计每一时刻都有至少170艘LNG船在运作。至2018年底,全球大约共有550艘LNG船。

1、液化天然气的密度约430-470千克/立方米,常温下气化体积迅速膨胀,是液体状态的600倍。若在有限空间内泄漏,急剧膨胀会产生物理爆炸,除了不产生燃烧火焰,其余都和化学爆炸相同。

因为LNG运输船又大又冷又危险,所以人们称它为“海上超级冷冻车”,又称它为“沉睡的氢弹”。

1959年1月25日,世界上第一艘LNG船甲烷先行者号载着世界上第一座远洋LNG储存仓,离开路易斯安那湾驶向英国。甲烷先行者号实际上是一艘为了运输LNG而改装的货船,因其运行良好,天然气协会和国际甲烷公司订购了两艘新船专门用于LNG运输。这两艘新船分别命名为甲烷公主号和甲烷促进号,均配备康奇独立铝质货舱,容积27000立方米,于1964年投入阿尔及利亚天然气运输航线中使用。

1立方米天然气的燃烧热值约等于0.01吨TNT,1.04亿立方米天然气,相当于100万吨TNT的能量,这个数值可以广岛原子弹释放的能量大了几十倍。

这并非夸大其词,1千克TNT炸药爆炸产生的能量约4.19兆焦,1吨TNT产生的能量为4.19吉焦。1兆焦=1百万焦耳,1吉焦=10亿焦耳。

船舶生产是不断生产并不断交付的,本数据的交付服役和正在建造的时间分界线是2015年5月,所以本表是刚“出笼”的新鲜数据。这张表颠覆了传统观念,欧美国家生产LNG运输船早已没落,美国在1980年9月以后就没有生产了,西班牙在2007年11月算是欧美国家生产最后一艘LNG运输船,代之而起的是东亚国家,特别是韩国。中国在世界LNG造船业中后进,算不上老几,可是发展很快,尽管只有7艘船服役,但正在建造的有14艘,其中已经有外国订货,比美国强多了。如果按照正在建造的数量来看,中国为14艘,排行第三,仅次于韩国64艘和日本15艘。

LNG(液化天然气,Liquefied Natural Gas) 是在一定的温度和压力条件下被液化了的以甲烷为主的天然气。它是储存与运输天然气的经济方式,适用于远距离海运。

而液化天然气的密度是430-470千克/立方米,20万立方米液化天然气约重94000吨。1千克液化天然气热值50.24兆焦,一艘LNG运输船就是50.24*1000*94000=4722560吉焦。相当于112.7万吨TNT当量,绝对是一枚氢弹的当量啊!难怪在海上人见人怕,鬼见鬼愁,航空母舰也要绕着走啊。

3、液化天然气为甲A类火灾危险物质,易挥发、易燃易爆、易翻滚。它的密度比空气小,少量泄漏时会很快扩散到大气中,不会有爆炸危险。但大量泄露时会与空气混合形成可燃性气云,浓度达到5-15%,遇点火源(最小点火能量为0.28mJ)就会发生闪火和蒸汽云爆炸等可怕事故。若持续泄露形成池火,损失将更大。

LNG运输船的体型庞大,装货容积受港口和接收站限制一般在12-15万立方米之间,更大的也有20多万立方米,甚至接近30万立方米的。

天然气的液化温度是零下161.5度,而LNG船就是在零下162度的安全温度下专门运输液化天然气的专业船舶。目前主流的LNG船运输的液化天然气运输的液化天然气体积通常能达到10万立方米以上,世界上最大的LNG船“阿尔萨姆利亚”号最大容量达到24万立方米,根据天然气爆炸真实损伤试验,一立方米的液化天然气爆炸约等于1.9吨TNT爆炸威力。如果24万立方米液化天然气一起爆炸,约等于45.6万TNT当量,美国在日本广岛投掷的小男孩原子弹当量约为1.5万吨,也就是说如果“阿尔萨姆利亚”号爆炸,威力约等于30发广岛原子弹。


目前“阿萨利”LNG运输船总共六艘,韩国著名造船企业三星重工和大宇造船海洋工程公司分别建造三艘,前者装载量略大于后者几千立方米。与中国的“大鹏昊”不同的是,“阿萨利”LNG运输船仅由柴油作为燃料驱动,船上拥有两台柴油机。

比喻“冰是睡着的水”,天燃气是“睡觉可燃物”,液化气危险不单是可燃物,由液体到气体的温度变化和体积变化产生巨大能量,液变气过程使局部体积膨胀产生物理爆炸,气体泄漏让氧气密度降低,氧气浓度低于17%,人类不能生存。

中国虽然是造船大国,但长期以来缺乏建造LNG船的能力。直到2016年,沪东中华建造的第一艘LNG船才下水,采用薄膜式围护系统,容积147000立方米。至2018年,中国依然只有沪东中华一家造船厂拥有有限的LNG船建造能力。由于产能有限,沪东中华的船台排期已经很长,在订单井喷式增多的2018年全年也未有任何新订单。在2017、2018年行业空前繁荣的刺激下,中国另一家船厂大船集团在2018年开始了Mark III型模拟舱的建造,准备加入LNG船的建造者行列。

天然气的主要成分是甲烷,甲烷在空气中的爆炸极限是5%~16%,也就是说,稍微泄露一点天然气和空气混合后,就有可能进入到爆炸极限的比例范围内,后果参见各大爆炸新闻。

而且即使发生了轻微泄漏,只要及时补救处理也是不会发生大的事故的。再者,液化天然气爆炸需要有明火,恰好泄漏又恰好遇到明火,这种情况在制度相当严格的LNG船上几乎没有吧。

在卸载港,液化天然气泵入岸上的储存罐。在抽取的同时,会从岸上向货舱注入天然气,或者用船上的LNG蒸发器上进行气化。有的船舶会抽出尽可能多的天然气,有的则设计成留下一点作为剩余液。如果船舶需要恢复到没有天然气的状态,就必须先用气态天然气把货舱加温到常温,然后用惰性气体替换货舱中的天然气。船舱的升温过程同样不能过于剧烈,视具体船型需要10-20小时不等。留有一些剩余液可以大大加快船只的升温速度。等到货舱中排出所有天然气,再用干燥的空气替换惰性气体,直到恢复到人员可进入工作的条件。 LNG船运输LNG和用管道输送天然气都会产生温室气体。管道运输的温室气体主要来自于生产钢管;此外日常营运时对管道维持压力也会产生温室气体。至于LNG船,温室气体主要是LNG气化;而船舶的引擎也会产生温室气体。

中国地处东亚,天然气资源相对贫乏,中国进口LNG比日本足足迟缓45年,但是中国LNG进口量上升很快。美国页岩气开发获得成功,媒体大肆鼓吹美国LNG大举出口,输往全球并与卡塔尔抢市场,当然制造LNG运输船首当其冲,给人造成错觉:美国是LNG运输船生产大国。

液化天然气运输船

随着人类的不断发展,地球上的资源逐渐减少,人类面临着资源枯竭的生存危机,为此很多国家都在努力寻找新的可替代能源,以实现人类的可持续发展。

▲液货舱内部

2、Moss球型液货舱,由铝球罐、绝缘层、外壳、支撑罐裙和管塔组成,1973年由挪威首创,后迅速在各国推广。

所谓“沉睡的氢弹”指的是液化天然气运输船,而所谓的液化天然气(LNG:Liquefied Natural Gas),就是在常压下把气态的天然气冷却到-162摄氏度,使其液化,然后再进行运输。但是在大规模运输液化天然气上,其运输难度大,对安全系数的要求又很高,所以液化天然气运输船的建造难度和技术要求都是非常高的,为什么?首先是液化天然气的沸点很低,想要液化保存运输的话,就必须使环境温度低于-162摄氏度,所以维持这种低温环境对船上的容器、管道等的技术要求很高;其次,液化后的天然气体积约为原来的1/600,也就意味着,一旦出现泄漏,那么泄漏的液化天然气就因气化会急剧膨胀,产生物理性的“爆炸”。所以,这种液化天然气运输船如果在运输的过程中稍微有一个地方出现了差池,导致的后果就是整艘船炸掉。那么这种液化天然气运输船爆炸后的威力有多大呢?我们来简单计算一下,一千克液化天然气的热值大概为50兆焦耳,而一千克TNT爆炸释放的能量约为4.2兆焦耳,所以,同质量下液化天然气的释放的能量约是TNT的12倍,而今天一艘液化天然气运输船的容量基本上都是在12万立方米以上,大的甚至超过20万立方米,比如根据Tradewinds的数据,2017年1月的122艘新船订单中,大多数在建的新船的尺寸为120000~140000立方米,但有部分订单订购的最大容量为260000立方米。

建造能力

“大鹏昊”

这种船只若管理不当,会造成巨大危险,主要有三方面:

当然,从多年运输数据来看LNG运输船还是很安全的。1964-2005年总计158次事故中,出现概率最多的是一般性船舶事故和机械失灵,真正的火灾爆炸只有10起,也体现了LNG船舶的高技术和高可靠性。只要安全措施到位,管理到位,它就会乖乖地为人类服务,永远不会激活的。

简称LNG船,主要运输液化天然气。液化天然气的主要成分是甲烷,为便于运输,通常采用在常压下极低温(-165℃)冷冻的方法使其液化。我国不仅是继韩、日等国后实现自主研发系列LNG船型的国家,而且我国设计船型在安全、节能、环保方面具有明显的后发优势。LNG船是在 162摄氏度(-162)低温下运输液化气的专用船舶, 是一种\\\”海上超级冷冻车\\\”,被喻为世界造船\\\”皇冠上的明珠\\\”,目前掌握LNG运输船造船技术的国家不超过9个,只有13家船厂允许建造。

船体结构

LNG运输船的体型庞大,装货容积受港口和接收站限制一般在12-15万立方米之间,更大的也有20多万立方米,甚至接近30万立方米的。

这种船只若管理不当,会造成巨大危险,主要有三方面:

虽然LNG船非常危险,但它对人类的作用还是非常巨大的,一艘LNG船所运输的天然气就足够一座大型城市使用很久的时间,而且天然气也是一种清洁能源,只要在建造LNG船时严格按照标准,并且在运输途中规范操作,还是能够确保这种船只的安全的,如今中国已经掌握了独立建造LNG船的技术,并且还能够承接海外订单,看来在LNG船的安全性上,国产LNG船完全没有必要担心。

那么LNG船究竟有多危险呢?

LNG船在发生泄露后,液化天然气在常温下会迅速气化,由于天然气的密度比空气小,因此它会飘浮在空气上形成一个流动层,由于液化天然气的冷却作用,空气中的水汽会液化形成水雾,随着天然气的进一步泄露,空气与天然气会混合形成一个云雾团,当达到临界浓度(天然气浓度15%)时,只要遇到火源,就会发生可怕的云雾轰爆现象,而云雾轰爆也是云爆弹的原理所在,这种爆炸的威力能达到普通TNT爆炸威力的1.5倍以上,这就是LNG船爆炸为什么这么恐怖的原因。

美国是一个经济发达的国家,提起美国LNG出口,吹嘘想霸占全球,想当然的是美国建造LNG运输船领先,错了。LNG及其运输船风起欧美国家,在20世纪70年代生产小型LNG运输船,随后发展到生产标准型LNG运输船,但数量很少,后来全盘转移到东亚国家,见表2。LNG运输船建造速度很快,2012年服役的LNG运输船有361艘,2015年跃居415艘,增幅为15%。

液化天然气运输船发展历史

LNG运输船与普通货船区别很大,它技术含量高、建造难度大、身价不菲,是典型的高技术性、高可靠性、高附加值的“三高船舶”。

按液货舱的结构形式不同,分成薄膜型、球型和棱柱型三种:

球罐型LNG船

球罐式围护系统最早由挪威的莫斯-罗森伯格造船公司于1970年提出。其后另一家挪威公司克瓦纳集团收购了该公司,因此球罐式系统也称为Kvaerner-Moss式。球罐式围护系统在20世纪一度占据主流地位,2000年全球正在营运的LNG船中,球罐式约占50%,薄膜型占46%。但随着LNG船大型化的势头越来越迅猛,2003年在建的新LNG船中仅有32%使用了球罐型系统,而薄膜型则占到了62%。球罐式系统的优点是寿命长,没有晃荡问题,结构较强,可以进行应急卸载,发生碰撞时不易损坏液舱;缺点是船舱利用率低,船舶体积大,建造成本高,对于大容量液舱要更新全部制造和模具等,导致成本进一步攀升。

它是一种清洁优质能源,有燃烧热值高、污染少、经济效益好、无毒无味易挥发等诸多优点。在常压状态下,将天然气冷却到约-162℃就凝结成液态,成为液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)。

我国制造的第二艘LNG船\\\”大鹏月\\\”是中船集团公司所属沪东中华造船(集团)有限公司,为广东大型LNG运输项目建造的第2艘LNG船。该船同\\\”大鹏昊\\\”属同一级别,货舱类型为GTT NO.96E-2薄膜型,是当时世界上最大的薄膜型LNG船。其船坞周期仅为160天,比首制船缩短近1个月,码头周期比首制船缩短66天,总建造周期比首制船缩短126天。

因此,LNG运输船要保证绝对运输安全,除了船舶自身合理设计和布置外,还需要科学操作程序,需要对船员进行严格操作和安全培训。

▲Moss球型液货舱

先看一个小例子。成都某工厂有一位工人春节回老家去了。家中厨房留有一罐未使用的民用液化石油气LPG(主要成分是乙烯)贮罐。众所周知,这种贮罐内的燃气是两相的,下方是液体,上方是气体。春节一过,天气变暖,罐内液相迅速蒸发,使罐内压力迅速增高。薄壁罐体承受不住,终于爆裂。罐内气体一经释压,容积急剧扩张,也就是说发生爆炸。可燃气体一遇明火立刻燃烧。结果炸毁烧光整个一个单元楼(六层)。几十万吨的液化天然气LNG(主要戍分为甲烷)船一旦起火燃烧爆炸,除了不含放射性污染以外,其威力绝不逊于一颗H弹。快过年了,家有此类气罐的朋友要注意了,若离家时间较长,罐内燃气应尽量用光!别指望安全阀,这东东的作用可不是无限的。

图示:泛非号,我国自主研制生产

如图1.2所示的隔膜式液化气运输船船体外面是普通不锈钢,内层刚才带有隔热层,图3所示为自立式液化气运输船更像是在运输船上摆上去的独立罐子,各个罐子相互独立,也是分为两层,内层带有隔热层。

不过此材料非常娇贵,LNG船液货舱中的薄膜层只有0.7毫米厚,怕污怕损,对焊缝质量要求极高。

LNG船的全称为液化天然气船,专门用于天然气的运输工作。由于运送的货物具有特殊性,液化天然气船与普通的运输船只在设计上也有很大的差别,需要更多高科技加持,制造成本也更加高昂,另外为了保障船只运行过程中的安全性,设计者也采用了一些特别的措施,对其加以保障。

殷瓦材料是一种镍铁合金,其热膨胀系数很低,就算温差变化很大也不会热胀冷缩,很适合精密仪器、恒温器、LNG运输船等行业使用。

这并非夸大其词,1千克TNT炸药爆炸产生的能量约4.19兆焦,1吨TNT产生的能量为4.19吉焦。1兆焦=1百万焦耳,1吉焦=10亿焦耳。

缺点是甲板开口大、结构不连续、应力集中点多;液货重心高,甲板上部受风面积大,船舶操纵困难;驾驶台受储存罐遮挡,视线不理想。

如果LNG船因为意外而发生爆炸,威力和释放出的总能量堪比一枚核弹,一艘LNG船上往往会搭载上亿立方米的天然气,而这些天然气换算成TNT当量将高达数十万吨,甚至比广岛原子弹的威力还要大上几十倍,如果LNG船发生爆炸,那么方圆数十公里内的船只都将受到波及,如果LNG船在港口爆炸,很可能将一座城市夷为平地。

3、棱柱型液货舱,货舱围栏系统与球型基本相同,只是形状上类似“B”字棱柱型。


只要保证不出现泄漏情况,也就不会出现爆炸。在泄漏问题上大家大可放心,因为不管是球罐型还是薄膜型的运载船,现在都采用耐冲击和高强度的特种铝合金和镍瓦钢制成,基本上不会出现泄漏。而且由于液化天然气本身的重要性,各国的液化天然气运载船也都十分小心。

中国的建造的四艘LNG运输船是世界上唯一被允许使用的自身运输的货物——LNG驱动航行的LNG运输船,之前的LNG运输船只使用柴油作为燃料。

货运循环

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液化天然气载运船,简称LNG船,是一种设计用来运送液化天然气的液货船。LNG船技术要求高,建造难度大,目前只有少数几个国家的船厂能够建造。随著液化天然气市场的成长,LNG船的数量也在快速增加。

▲LNG与普通货船的区别

1、液化天然气的密度约430-470千克/立方米,常温下气化体积迅速膨胀,是液体状态的600倍。若在有限空间内泄漏,急剧膨胀会产生物理爆炸,除了不产生燃烧火焰,其余都和化学爆炸相同。

3、液化天然气为甲A类火灾危险物质,易挥发、易燃易爆、易翻滚。它的密度比空气小,少量泄漏时会很快扩散到大气中,不会有爆炸危险。但大量泄露时会与空气混合形成可燃性气云,浓度达到5-15%,遇点火源(最小点火能量为0.28mJ)就会发生闪火和蒸汽云爆炸等可怕事故。若持续泄露形成池火,损失将更大。

海上天然气运输船就是浮在海面的天然气运输管道,我国当今最大的天然气运输船“泛非”号一次可运输1.04亿立方米的天然气(气化后体积),普通一户居民一天使用的天然气大约0.5立方米,也就说运输一次,够一个中型城市居民使用一年。

薄膜型LNG船

这种特殊的材料在常温下极其容易发生气化,而一旦发生气化,相比在液体状态下,其体积会发生膨胀,几乎相当于原先体积的六百倍,然而运输天然气的船箱是一个密闭的空间,如此一来就极其容易引发爆炸事故,造成巨大的损失。

从20世纪60年代以来,全球液化天然气使用量逐年递增,贸易量也迅速增长,每年有大量船舶往来穿梭运送能源。这种专门运送液化天然气的船舶就是液化天然气船,简称“LNG船”。

“闽榕”

LNG船专职运输液化天然气,天然气成分是甲烷、乙醇等可燃气体,特点是易挥发和高燃值,10立方米天然气,其燃烧热值是8万大卡至8.5万大卡,相当于TNT0.1吨,产地与提炼技术决定热值,10万立方米天然气产生80万大卡,相当0.1万吨TNT,比不上广岛原子弹,不代表威力小。
(LNG船)

(广岛原子弹爆炸)

今天我们要为介绍的是LNG运输船,用于天然气运输,被大家称之为“沉睡的氢弹”,它真的有那么危险吗?让我们一起来解密。

LNG被鼓吹为新能源,那是忽悠人的。LNG本质仍然是天然气,天然气是化石燃料的一种,不是清洁能源。LNG只是天然气的一种输送形式,适合于开发如中东、东南亚等的“闲置天然气”,生产成LNG便于海洋航运到消费地区如东亚。

当年美国人给日本扔的原子弹,投掷在广岛的“小男孩”原子弹,是一颗铀弹,长3米,直径0.7米,内装60公斤高浓缩铀,总重量约4吨,梯恩梯当量约为1.5万吨,这和液化天然气所释放的能量相比简直是小巫见大巫。据相关测试数据显示,一立方米液化天然气爆炸的威力相当于1.9吨TNT,而如果一船20多万吨液化天然气一块爆炸的话,当量差不多接近50万吨,相当于33颗广岛原子弹。因此,有人将海上运输液化天然气的LNG船称之为“海上沉睡的氢弹”,咋一听还是有些吓人的。

哪个国家建造LNG运输船最多?

罐体压强是多个大气压,泄漏点压力,后果难以估计,泄漏持续弱化,情况加剧,海上没有多余火种,有也是来自船体,碰巧遇火爆炸,威力相当一个氢弹,“沉睡氢弹”不是儿戏。LNG对于平民百姓只有利好,如果被极端恐怖分子所利用就是天大事。

下一步是冷却。LNG通过喷头(spray heads)喷入货舱,然后气化,同时冷却货舱。多余的气体会引上岸,要么重新液化,要么烧掉。当货箱降温到约−140°C,就可以大量装入LNG了。LNG直接从岸上的存储罐泵入船上的货舱,会一直装载到货舱98.5%的容积为止(以留下货舱热胀冷缩的空间)。 装载完成后,LNG船就可以出发前往目的地了。航行途中,LNG不可避免会有一些蒸发,根据船舶的具体设计,气化的天然气可以供给船舶的蒸汽轮机以提供动力,也可以重新气化后注入货舱。

▲薄膜型液货舱

目前GTT的两种薄膜系统占据了世界上90%以上的围护系统份额。但因为GTT公司对采用其技术的公司收取不菲的专利费,因此也有其他的围护系统在继续使用。这些替代方案主要包括:

  • 挪威Moss型球罐系统:船体重心高,而且如前文所述,建造费用高、营运费用高;
  • 日本IHI SPB型:费用同样较高,而且未有大规模运用,可靠性有待验证;
  • 韩国三星SCA薄膜型:基于GTT的Mark III型进行小幅度改进,重点改进晃荡冲击对薄膜型围护系统的损伤。但有可能存在与GTT的专利纠纷。
  • 韩国燃气公司KC-1型:改进自韩国燃气公司自有的陆地LNG储存舱,仅建造了两艘LNG船,建造过程延误达五个月;其中一艘首次营运即发生结冰故障。

2、液化天然气温度极低,沸点是-162℃,LNG运输船要长时间维持-163℃的低温。船上的金属管道和连接件容易被低温损伤,导致天然气泄漏或蒸发,产生危险。

国产液化天然气船

截至2018年11月,韩国造船企业掌握了全球LNG船最近三年新订单的绝大多数。全球LNG相关订单中,有78%由韩国夺得,日本占据14%,而中国仅有8%的市场份额。全球所有的LNG船里,2/3由韩国建造,日本占22%,中国仅有7%,还有少量是由法国、西班牙和美国建造。韩国造船企业掌握了订单绝对多数的原因在于韩国企业持之以恒的创新,以及适中的价格。韩国企业曾在LNG船引入破冰船型,后来又积极向客户推荐Q-Max船型以替代Moss型。

液化天然气无毒无色无味,干净环保污染少。液化天然气的主要成分是甲烷,也包括少量乙烷、丙烷、氮和丁烷等成分。

于是乎天然气走进了大家的关注视野之中,作为一种清洁能源,天然气不仅能够替代一些不可再生能源发挥作用,同时天然气能源在使用过程中对环境的伤害更小,属于一种节能环保的资源。

液化天然气火焰的传播速度不算太快,但燃烧温度高,辐射热强,质量燃烧速率是汽油的2倍,易复燃复爆,不容易灭火。所以无论生产储存,还是运输使用中管理一定要跟上,才能做到万无一失。

泄露或爆炸的后果

目前市场上除了大宇、现代、三星等三家韩国造船巨头外,还有一些别的造船企业涉足LNG船建造行业,相对重要的包括韩国STX造船,和韩进集团下属的韩进重工。

随着世界能源需求和环保意识越来越高,天然气在各能源中的使用比例也越来越高。

我国制造的第四艘LNG船\\\”闽鹭\\\”是中船集团公司所属沪东中华造船(集团)有限公司,为福建大型LNG运输项目建造的第2艘LNG船。总建造周期比首制船缩短了123天。

载运能力

1963年,法国燃气和日本邮船联合成立Technigaz,专攻LNG运输方面的研发。1964年,Technigaz申请了薄膜型液货围护系统的专利,后来改进成为Mark I型液货围护系统。另一边法国Worms & Cie集团的皮埃尔·让在1963年开发出了基于殷瓦钢的薄膜型围护系统,也就是日后的NO型液货围护系统的鼻祖。1965年Worms & Cie成立了Gaztransport公司,专门做液货围护系统。1969年菲利浦石油与马拉松石油向Gaztransport订购了两艘LNG船阿拉斯加极地号和北极东京号,两者货舱容量均为71500立方米,在瑞典Kockums船厂开工建造。1994年,Gaztransport和Technigaz合并成GTT公司。2011年,GTT研发出Mark III型系统,由两层薄膜和一层保温层构成,主要薄膜为波纹型的不锈钢薄膜,次要薄膜使用复合材料,直接由船体结构支撑;2012年,NO系列最新的NO96型号面世:其双层薄膜材质均为殷瓦钢,主要薄膜由主保温层和次保温层共同支撑。两种最新型号的围护系统均达到了日蒸发率0.07%的水平。

液化天然气燃烧热值很高。1千克液化天然气燃烧热值约12000千卡,利用率95%;1千克柴油燃烧热值约9600千卡,利用率88%,所以1千克天然气相当于1.35千克柴油释放的能量。

而一旦出现容器破裂、管线失效以及阀门泄漏这种状况,天然气就会发生泄漏。这时只需要一个简单的火源,便可引爆整船天然气。当年美国人给日本扔的原子弹,投掷在广岛的“小男孩”原子弹,是一颗铀弹,长3米,直径0.7米,内装60公斤高浓缩铀,总重量约4吨,梯恩梯当量约为1.5万吨,这和液化天然气所释放的能量相比简直是小巫见大巫。据相关测试数据显示,一立方米液化天然气爆炸的威力相当于1.9吨TNT,而如果一船20多万吨液化天然气一块爆炸的话,当量差不多接近50万吨,相当于33颗广岛原子弹。因此,有人将海上运输液化天然气的LNG船称之为“海上沉睡的氢弹”,咋一听还是有些吓人的。

▲沉睡的氢弹

天然气作为一种清洁能源,各国对于天然气的需求量越来越大,但是一般本国的开采量有限,这就需要从其他国家进口。

▲油轮起火

20世纪末,LNG船已经普遍达到125000立方米的水平;到2000年前后,LNG船容积普遍提高到了14万立方米以上。近年来LNG船的大小和载货量都得到了大幅度的增长。2005年卡塔尔燃气率先使用了Q-Flex型和Q-Max型LNG船,容积分别达到210,000立方米(7,400,000立方英尺)和266,000立方米(9,400,000立方英尺)。

因此,我们就以20万立方米容量的液化天然气运输船来计算,一立方米液化天然气的重量在410~500千克之间,这里取450千克/立方米,所以,20万立方米液化天然气的质量就是9000万千克,即9万吨,前面已经说了,同质量下,液化天然气的能量是TNT的12倍,所以,在理论上9万吨液化天然气的热值就相当于108万吨TNT爆炸释放的能量。嗯,仅从从数值上看的话,把液化天然气运输船称为“沉睡的氢弹”好像也说得过去。

因为LNG运输船又大又冷又危险,所以人们称它为“海上超级冷冻车”,又称它为“沉睡的氢弹”。

另外,液态天然气这一物质的沸点也比较低,为零下162摄氏度,这对于运输处船只的温度也提出了严格要求,船只的温度也需要控制在零下163摄氏度左右,如此低温很容易对船体的其他部件造成大的伤害,从而引发天然气泄漏的危机。

我们都知道,天然气液化的温度是零下161.5度,为了达到液化天然气的目的,其专业运输船只的温度也都要到零下162度左右。液化后的天然气体积相当于原来的六百分之一倍,可见液化的作用有多么大。如果要让一船液化天然气发生爆炸事故,那必须先要让其发生泄漏才有可能。液化天然气在运输罐中发生爆炸的可能几乎没有,为了防止可能的情况,储藏罐中的天然气被分割在不同区域中,而且密封很严密,根本不可能发生爆炸。

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为什么天然气在运输途中十分危险呢?这需要从天然气这一特殊的材料说起,根据科学资料显示,天然气在液态的状态下,其密度为每立方米430千克左右,最高则在每立方米470千克左右。

如上图所示是两种常见的天然气运输船结构,都是双层结构,这样即使发生船体相撞,也减小了罐体破裂的事故,两层中间是水。

一个比较客观准确的说法是:液化天然气爆炸产生的TNT当量仅仅是热量值,而并不是真实的爆炸当量,跟实际的炸弹爆炸有着天壤之别。鉴于其爆炸后出现的沸腾液体蒸汽云爆炸现象,液化天然气爆炸更类似于我们所了解到的云爆炸。而且液化天然气在爆炸过程中没有加入任何的辅助物质,这一点也同样比不上一般的云爆弹。尽管没有核武器那样大的威力,但一船液化天然气爆炸仍旧会产生恐怖的威力。

液舱要求有严格的隔热结构,要求能保证液舱恒定低温。常见的液舱形状有球形和矩形两种,但也有少数船舶将液舱形状设计成菱柱形或圆筒形。

焊接时很多地方机器无法施工,只能用人工方式完成。取得国际认证的高级焊工要戴着羊皮吸汗手套小心翼翼焊接,一丁点汗水和手印也会让一大片薄膜报废。3.5米焊缝要连续焊接5个多小时,难度非常大。

在世界上有这样一种船,体型巨大行动缓慢还价格高昂,但全世界任何人都不敢向它开火,各国舰队见了它都要躲着走,它就是LNG液化天然气运输船,这种船只一次可运输数十万吨液化天然气,一旦发生爆炸威力堪比小型核弹,简直是比核军舰还危险的船只,而因为这个用途太不安全,全球仅几个国家能建造,其中就包括中国。

LNG了解一下

维护完毕,开始加载天然气时,首先货舱必须用惰性气体实现惰性化,惰性气体通常使用柴油机组产生(典型情况为13%二氧化碳,氧气含量低于5%,剩下的为氮气)。柴油机废气通入货箱,直到氧气低于4%。

2、液化天然气温度极低,沸点是-162℃,LNG运输船要长时间维持-163℃的低温。船上的金属管道和连接件容易被低温损伤,导致天然气泄漏或蒸发,产生危险。

液化天然气火焰的传播速度不算太快,但燃烧温度高,辐射热强,质量燃烧速率是汽油的2倍,易复燃复爆,不容易灭火。所以无论生产储存,还是运输使用中管理一定要跟上,才能做到万无一失。

它的优点是结构简单,牢固性好,没有直接碰撞一般不会损伤;安装简单、液面晃动少、不受装载限制,建造周期短、初期投资少。

我查阅了文献,目前也就中国、美国、韩国等几个国家的13家船厂可以做,主要结构有一下两种。


那么什么样的船才能承担这种特种运输任务呢?

另外中国的沪东中华船厂等也在进行相关研究,但并未有投入实际使用。除了大型LNG船以外,还有采用半冷半压方式控制、储存的中小型LNG船。半冷半压式LNG船结构较为简单,投资较低,通常采用C型独立液货舱,单船舱容一般在3万立方米以下。这种设计方式建造的LNG船可以用于支线运输,便于向小型城市、岛屿和乡村地区供应天然气,或者是为1000海里以内的短途运输。

爆炸惊人,不是传说,是真实。人们能生产这种船只,但不能预防,如果爆炸对附近所有生命体是灾难。目前,全球能制造天然气运输船国家不多,有中、美、韩、日、欧共13家超大型船厂有能力建造,LNG船是造福人类船只,亦能毁灭家园,它是零下约160摄氏度运输液化气专业船舶,有超级冷冻车之称,是造船业世界掌上明珠,它制造过程不亚于建造一艘航母。
(破冰天然气运输船)

1、薄膜型液货舱最早由法国开发,采用特殊的“殷瓦invar”合金薄膜围护货舱,防止泄漏。优点是驾驶台视角广,船体受风面积小,推进效率高;缺点是结构复杂,船舶管理要求高。

而液化天然气的密度是430-470千克/立方米,20万立方米液化天然气约重94000吨。1千克液化天然气热值50.24兆焦,一艘LNG运输船就是50.24*1000*94000=4722560吉焦。相当于112.7万吨TNT当量,绝对是一枚氢弹的当量啊!难怪在海上人见人怕,鬼见鬼愁,航空母舰也要绕着走啊。和风漫谈原创,禁止抄袭。

2017年新增订单里大部分LNG船容积都是12-14万立方米,但也有部分订单采用了超过26万立方米的Q-Max船型。同年大宇造船厂建造了克里斯托弗·德·玛格丽号,采用了破冰船型,载重吨80200吨,容积172600立方米,可以提供瑞典一个月的消耗量,而船台上还有14艘订单在排队等待建造。

不过我们也不需要过度担心LNG船的安全性,目前不管是球罐型还是薄膜型LNG船,都是采用的强度和抗冷冲击性能性能非常好的特种铝合金和镍瓦钢制成。在运输前后也有严密的检查和防控措施,一旦发生泄露,只要做好堵漏和稀释作业,发生爆炸的几率还是非常小的,根据Pitblado的估计,结合预警系统、规章制度、人员培训以及科技进步,现代LNG船的泄漏概率应该能低至十万分之一的级别。即使发生爆炸,也是非常难以引爆LNG船所有液化天然气的,因此LMG船的安全性还是非常高的!

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深圳问答知识社区 » 有“沉睡的氢弹”之称的天然气运输船威力真的很大吗?是否真如传说那么厉害?

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