LNG船舶与全冷式LPG船舶运输管理的异同

LNG船舶与全冷式LPG船舶运输管理的异同内容提要：通过LNG船舶与全冷式LPG船舶运输管理异同的分析比较，进一步了解LNG船舶和LPG船舶及其管理，提高对两种液化气船的管理及其行业特点的认识，有助于相关人员正确认识和提高管理水平。关键词：LNG船舶LPG船舶商业运作货舱结构系统与设备配置货物作业风险LNG船舶与LPG船舶都是液化气船，它们与天然气和石油气的诞生一样是油气产品海运输中的一对孪生姐妹。LNG船舶运输与LPG船舶运输既有相似之处，又有区别。在船舶运输管理上LNG船舶与全冷式LPG船舶无本质区别，并且全冷式LPG船舶作业风险大于LNG船舶，作业更复杂。1商业运作上的不同（1）合同关系。在LNG项目上，LNG运输项目是LNG进口或出口总体项目的子项目，运输合同也是LNG购销合同的子合同。船东为了LNG船舶的巨额投资有长期稳定的回报，与租船人签订的租船合同在期约时间上与LNG买卖双方签署的LNG购销合同期约相同，一般为20～25年。当然，LNG船舶运输也有短期合同和现货贸易，但目前这不是LNG运输项目的主流。而LPG船舶运输合同，在商业运行上，与其它商船签订的合同无任何不同，是根据船东与租船人谈判约定，不受其它项目的制约。LPG的运输合同可以是长期合同，也可以是短期合同。（2）政府参与及市场因素。由于LNG长期合同项目无论是进口或出口，尤其是下游LNG进口项目，涉及到当事国地区的经济发展和能源安全。因此，在LNG项目中，主进口或出口国家政府均发挥着重要的督导作用。行业人士称LNG项目的买卖合同是买卖方之间的联姻。从某种意义上讲，LNG项目是进、出口国之间的某项经济合作。而LPG项目，无论是大型的全冷式LPG船舶，还是小型的全压式LPG船舶，与其它商船一样完全是市场化运作。LPG船舶从建造到营运，均是船东根据市场发展需要进行投资、经营和管理，LPG供求与否，也不会涉及到某一地区的能源安全。一艘LPG船舶，无论是小型的全压式LPG船舶，还是大型的全冷式LPG船舶，船东可以自营，也可以出租，完全根据市场决定。（3）项目船与非项目船。LNG船舶类似班轮运输，定港、定线、定船，是项目船，航次计划和作业时间要求上是很严格的。一旦发生事故脱班，其损失不仅是船东租金的损失，更涉及到上游和下游项目的安全生产、保障供应等LNG链上相关产业的损失，甚至影响到某一地区的能源安全和经济发展。假如某一LNG接收站因故不能向用户提供天然气，所供应的城市用气就会中断，接受供气的燃气电厂就会停产、停止发电。如果不能及时找到替代的气源供应，将导致巨大的经济损失。而LPG船并非属于任何一个固定项目，LPG船的运输供应显然不会对某一地区的能源安全起到举足轻重的作用。一旦租用的LPG船舶发生事故，运输中断，进口商会较容易从市场上寻找到替代的LPG船舶。（4）租金计算。LNG船舶期租租金是基于：投资建造船舶+投资收益+操作成本为基础计算出来的。通常情况下，在LNG船舶的长期租船合同中，船东所得收益仅是以船舶建造投资资本为基数，为船东与租船人约定投资回报收益率下的投资回报，而操作成本在通常情况下全部转为租船人承担。在这种情况下，船东所得到的投资回报在长期合同期限内是一定的，不随市场的变化而变化。而LPG船的租金无论是期租船或航次租船或光租船，与其它的商船类似，由市场决定。2不同液化气体船舶的货舱结构什么是液化气？什么是LNG（液化天然气）？什么是LPG（液化石油气）？IMO在IGC规则中给液化气下了这样的定义：液化气是指温度在37.8℃时，蒸气绝对压力超过2800毫巴[1]（mb）的液化气体。LNG（液化天然气）是由天然气田或石油的伴生天然气经过去硫、分馏、液化得到的[2]。LPG是丙烷、丁烷及两者混合体的总称。LPG主要来源于油田的伴生气压缩形成及原生天然气在分馏过程中的伴生品。液化天然气与液化石油气，是一对油气田的孪生姐妹，均属于液化气产品。为了理解不同的液化气产品，人们又以不同的沸点温度来区分不同的液化气，如表1所示。表1液化气产品列表液化气温度在37.8℃时的蒸气绝对压力环境压力下的沸点温度（℃）甲烷气体-161.5丙烷12900mb-42.3丁烷3600mb-0.5氨14700mb-33.4氯乙烯5700mb-13.8丁二烯4000mb-5乙撑氧2700mb+10.7需要说明的是，甲烷在临界温度-88.5℃时，其临界压力为44700mb（hPa）；在37.8℃时，只能是气体，不能是液化气。不同的液化气产品需要由不同货舱结构的船舶完成海上运输，以保证载运船舶和货物的安全。IMO自1975年以来，共有三个版本的气体规则适用于不同时间的液化气体船舶建造。《国际散装运输液化气船舶建造和设备规则》1993年修正案—简称IGC规则，是1994年10月1日生效，适用于当前在建液化气体船舶。在《IGC规则》中，IMO规定液化气船舶各种货舱的类型有以下四种：（1）一体型货舱：货舱构成了船体的一部分，货舱承载的压力，也是船体承载的压力。这种液化气船舱不能运输液化气温度低于-10℃的货物。世界上，只有日本建造了数量有限的全冷式丙烷船。（2）薄膜型货舱：非自支持型货舱，其货舱为一层很薄的薄膜，并紧贴在外部绝缘箱上，由绝缘箱支撑着薄膜及承接着货载的压力。整个货舱由两层薄膜和两层绝缘箱构成；薄膜是由膨胀系数很小的镍钢或不锈钢材料组成。法国GTT公司拥有两种薄膜型货舱的设计专利：一种是GT（GasTransport）型，另一种为TechnicGasMark型。这两种货舱均设计用于LNG船舶。（3）半薄膜货舱：当空舱时，可自支撑，但当载货时，其顶部、底部及周围货舱必须由船体支持。这种半薄膜货舱最初设计是用于LNG船舶运输，但在实际商业运作上仅有日本建造了几艘全冷式LPG船。（4）独立式货舱：为自支持型，货舱独立于船体，其强度和应力不受船体任何影响。而独立型货舱又分为A、B和C三种类型。独立式A型：其货舱气室最大允许压力为700mb。这意味着货舱是在全冷式并在大气环境或接近大气环境压力下运输的。这种货舱用于全冷式LPG船舶。独立式A型货舱不能抵抗货舱的破裂扩展。因此，为了货物运输安全，A型货舱建有一个完全的次屏蔽（次薄膜），主薄膜一旦破裂，冷货由次屏蔽承接。按照IGC规则的规定，次屏蔽必须能够承载为期15天的主货舱破裂泄漏的冷货。因此，次屏蔽是由不同的低温钢材建成的。独立式B型：其货舱设计必须通过模型舱试验，以确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特征。独立式B型货舱既可以是平直货舱型，也可以是球型货舱。但大多数独立式B型货舱为球型。独立式B型的球型货舱是由芬兰玛萨船厂设计的。目前，这种球型货舱主要适用于LNG船舶的运输。由于球型货舱在设计建造上有着较好的应力水平和抗破裂强度，因此，设计建造上仅需要部分次屏蔽，以承载一旦货舱破裂泄漏的冷货。独立式C型：为压力式货舱，其货舱能够承载货物蒸气产生的压力。这种货舱的形式为球型或圆柱型。这种货舱通常用于全压力式或半压力液化气船舶。全压力式船其货舱压力通常高于2000mb，且正常工作压力在18000mb以下。全压力式货舱通常运输LPG，而半冷半压式船，用于乙烯船。表2液化气船舱货舱类型一览表货舱类型运输货物货舱压力货舱温度船舶类型一体型货舱丙烷低于250mb高于-10℃全冷式丙烷船薄膜型货舱LNG低于250mb-162℃LNG船半薄膜型货舱LPG低于250mb高于-48℃全冷式LPG船独立式货舱A型LPG低于250mb高于-48℃全冷式LPG船独立式货舱B型LNG低于250mb-162℃LNG船独立式货舱C型LPG高于2000mb低于18000mb常温全压式LPG船独立式货舱C型乙烯5000-7000mb-48℃或-104℃乙烯船从上表2中可以看到，LNG船舶有两种货舱结构，独立式B型货舱和薄膜型货舱。全冷式LPG船舶也有两种货舱结构，一种是半薄膜型，另一种是独立式A型货舱。作为中国第一家承接全冷式LPG运输的大连远洋运输公司，曾在1996年至2006年间，运营管理着两种不同类型货舱的全冷式LPG船舶。“远达”轮为独立式A型货舱的全冷式LPG船舶，“远兴”轮为半薄膜型全冷式LPG船舶。3LPG船舶与LNG船舶维持货舱压力的方式不同LNG船舶与全冷式LPG船舶均属于以冷藏的方式运输货物。货物在运载过程中因吸收环境周围热量产生了蒸气，从而增大了货舱内的压力。全冷式LPG船舶货舱和LNG船舶货舱的安全阀最高设定压力（MARVS）均是250mb，高于这个压力，货舱安全阀将会启动向外界大气释放蒸气。为了保证货舱维持在安全压力下，即低于250mb（一般情况下，货舱压力维持在100mb左右），LNG船舶与全冷式LPG船舶采用了不同的方式维持舱压。全冷式LPG船舶通过压缩机抽取货舱的蒸气，利用压缩增压、冷却和膨胀减压的方式，将货舱产生的蒸气冷却成液体后再送入货舱。由于LNG的沸点（-162℃）很低，难以通过再液化的方式将货物蒸气冷却成液体送回货舱（目前某些LNG船舶上也配置了再液化装置，但仅处于试运行阶段）。因此，目前LNG船舶通常的做法是将货舱内产生的蒸发气送入机舱作为燃气锅炉的燃料，产生蒸汽轮机动力所需的蒸气。简单的说法是，全冷式LPG是将货物蒸气通过压缩、冷却将货物蒸气再变成液体送回货舱，将蒸发气还原了LPG，维持了货舱压力的稳定。LNG船舶是抽取货物蒸发气作为蒸汽轮机的动力燃料，从而稳定了货舱压力和温度。在运输过程中，全冷式LPG船舶，没有货量的减少，而LNG船舶耗掉部分货物蒸气用于燃料，产生了货量的减少。4设备和系统配置的异同根据所载运货物的不同，按照IGC规则的要求，虽然有不同的液化气船舶，但在总体的系统设置方面，液化气体船舶是类似的。主要的不同是具体设备的运行性能参数和设备配置数量的不同。其中最大的不同是LNG船舶采用了燃气锅炉和蒸汽轮机，而全冷式LPG船舶是常规柴油机动力船舶。此外，一艘液化气船舶，主要由以下系统组成：货物作业系统、惰气系统、氮气系统、货物测量系统、应急关闭系统、气体探测系统、水雾喷淋系统、消防和灭火系统、以及安全防护系统等。从LNG船舶与全冷式LPG船舶保持舱压的不同方式上可以看出，LNG船舶在设备配置上与全冷式LPG船舶有许多不同之处。LNG船舶没有再液化设备，而LPG船舶的再液化装置是船舶货物作业的核心设备。相比之下，全冷式LPG船舶利用柴油机作为船舶动力，而LNG船舶使用货物蒸发气作为燃气锅炉的燃料，机舱配备了双燃料锅炉，既可以烧燃油，也可以烧货物蒸气；又如货物压缩机，LNG船舶配备了高能量压缩机和低能量压缩机各两台，分别用于向岸上驳运蒸发气或向货舱驳运蒸发气和向机舱燃气锅炉驳运货物蒸发气，而LPG船舶是利用货物压缩机压缩货物蒸发气用于再液化。为了保证货物运输安全、可靠，LNG舶舶在大多数的安全和动力设备上配备了两套系统，安全和可靠运行系数高，因此造船成本也很大。如：两台高能量压缩机，两台低能量压缩机，锅炉既可烧油也可以烧气，也可以同时烧油和烧气，两套燃料系统的发电机（蒸气发电机和柴油发电机），两台氮气发生器等。总之，在设备配备上，LNG船舶侧重考虑安全和可靠运行，而全冷式LPG船舶则更多考虑设备的安全有效利用。5货物作业的异同全冷式LPG船舶和LNG船舶的货物作业方式是相同的。一艘新出厂的液化气体船舶通常均经过以下三个大过程：过程一，装货前的货物作业：货舱干燥—惰化—净化—冷却。货舱干燥：LNG船舶与全冷式LPG船舶一样，同样是利用惰气发生器产生的干燥空气，对货舱加温去湿。通常情况下，干燥空气的相对湿度低于45%，保证货舱内无水分。全冷式LPG船舶的操作与LNG船舶的操作无任何区别。惰化：利用惰气发生器产生的惰气，置换货舱内的空气，直到货舱内空气全部置换完毕。在操作方式上全冷式LPG船舶与LNG船舶是相同的。通常LNG船舶的惰气发生器产生的惰气质量高于全冷式LPG船上的惰气质量。如LNG船舶惰气发生器产生的惰气的氧气含量小于1%，CO2含量约15%。如果舱内含氧量低于5%，舱内气体已不具备可燃的条件，货舱已被惰化