LNG船舶存储系统简介

LNG船存储系统简介--分类及工作原理刘威·2020年2月2020/4/15目录一、摘要二、LNG船存储系统的分类三、LNG船存储系统现场运用四、总结LNG气化器简介一、摘要？我们通常所说的LNG船主要分为：LNG燃料船、LNG加注船、LNG运输船。本PPT主要介绍船舶LNG存储系统，内容有不对或不全之处请多多海涵，如需交流，欢迎联系电话：[phone]刘威二、LNG船存储系统的分类LNG存储系统-（LNG货物维护系统-货仓）IGC规则（国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则）要求气体运输船须建造成由双壳双底保护,设置专用液货舱装置:货物围护系统，包括主屏壁和次屏壁，以及附属的绝热层和屏壁间处所，还包括必要时用于支持这些构件的邻接结构。货物围护系统的主要功能：为贮藏液态温度为-163℃的LNG货物液货舱内的围护系统就是液货舱的隔离屏障和热绝缘系统，其作用主要有两点：1.完全致密的金属薄膜确保LNG的无泄漏；2.良好的绝热绝缘能力，避免船体被冷却而失去强度和韧性。液货舱由主、次两层绝热绝缘层和相应的两道保护薄膜组成，绝缘层由许多个绝缘箱构成，保护薄膜为被称为“不变钢”的殷瓦（Invar）材料。主、次绝缘层起有效的隔热作用，以在运输途中保持舱内货物的温度。在正常装载时充入氮气以确保安全，。另外，还有一个液体穹顶和一个气体穹顶，分别用于LNG货物的装卸和挥发气体的回收利用。二、LNG船存储系统的分类LNG存储系统-（LNG货物维护系统-货仓）对LNG运输船，最常见的货物围护系统为GTT薄膜型和Moss球罐型二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）法国气体运输公司（GT）和法国燃气技术公司（TGZ）分别研制出GTNO型和TGZMark型薄膜LNG货物围护系统。1994年这2家公司合并简称GTT。主要特点薄膜型主屏壁薄，绝热性好，强度高，用材少，能耗小；但晃动效应影响大，装载受限制优势：1）优化了货物存储空间；2）减少了船舶的建造和运营费用；3）模块化设计，可以灵活装载在不同尺寸的船舶上，而不需要巨大的资本支出。二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）-MarkIII型液货围护系统这一液货维护系统具有五十年以上的历史，并已经在200多艘船上得到了应用。MarkIII型薄膜系统是一个封闭的低温保温系统，由两层薄膜和保温层构成。它直接由船体结构支撑。主要薄膜由波纹型的不锈钢薄膜制成，次要薄膜由复合材料制成。MARKIII型液货围护系统结构图主要薄膜层：不锈钢膜结构二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）MARKIII型液货围护系统技术参数二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）-NO96型液货围护系统同Mark型液货围护系统一样，NO型液货围护系统也具有着五十年以上的历史，并在200多艘船舶上得到了应用。NO96系列是NO型液货围护系统的最新技术方案。NO96型薄膜围护系统的第一层薄膜和第二次薄膜均采用殷瓦钢制成，这层殷瓦薄膜厚度仅为0.7mm，同MARK型围护系统一样，主要薄膜直接接触液体货物。次要薄膜则属于100%的冗余设计，以防止可能出现的泄漏。主要薄膜屏障由宽度为500mm的殷瓦钢薄膜长条连续分布组成，并由主保温层和次保温层均匀支撑。NO96Flex是NO96系列的最新技术，日蒸发率进一步下降到0.07%。殷瓦钢的焊接NO96型液货维护系统结构图二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）-NO96型液货围护系统殷瓦钢（invar，又称因瓦合金、恒范钢、不变钢、殷钢）是一种镍钢合金，是含镍元素量36%的特殊钢，由于其膨胀系数极小，在极低温度到超过室温的温度范围内都能保持固定长度（这种特性也被称为因瓦效应），适合做测量元件。殷瓦钢也称为不膨胀钢。由于殷瓦钢热膨胀系数极低，在巨大的温差变化时，其几乎不发生变形，在温度极低的环境下，依然保持良好的强度，并且具有比中碳钢更强的耐腐蚀性。在-196℃的工作环境下，现有的可选材料中它的综合性能是最适合作为液化气体运输和储存使用的金属材料，是制造薄膜型（GTT）储罐（货舱围护系统）LNG船的关键材料.殷瓦钢的特殊性质决定了它是船舶工业中制造大型LNG船舶必不可少的材料，用于防止船体结构在超低温环境下冷裂。而且殷瓦钢极为娇贵，0.7mm厚的殷瓦钢，空手摸一下，24小时就会锈穿，所以在焊接过程中必须极为小心。所以在殷瓦钢的焊接过程中，需要焊工中最高级别，即G级的高级焊工在佩戴专用羊皮吸汗手套在极其艰苦的环境下进行。二、LNG船存储系统的分类1、薄膜型（Membrane）-NO96型液货围护系统同Mark型液货围护系统一样NO96型液货维护系统技术参数二、LNG船存储系统的分类两种维护系统对比二、LNG船存储系统的分类2、独立货仓型也称为自身支撑型。指自身支持的液货舱，不构成船体结构的一部分。按设计准则和建造方法可分为：独立A型：应用传统的船舶结构的公认标准进行设计的液货舱。独立B型：指采用模型试验、精确分析手段确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性进行设计的液货舱。独立C型：指符合压力容器标准，且设计蒸气压力不小于特定公式计算值的液货舱。按结构可以分为SPB型棱形液货舱（日本IHI）、MOSS球罐型液货舱（挪威）。二、LNG船存储系统的分类2.1Conch型货物围护系统（A型独立液货舱）1964建造的MethanePrincess号和其姊妹船MethaneProgress号是最早一批专用LNG运输船，船上装有5083铝合金棱柱形独立液货舱，外包胶合板（Plywood）、巴沙木（BalsaWood）绝缘材料，称为Conch型货物围护系统，属于IGC规则定义的自持式A型独立液货舱。Conch型具有很高的可靠性，MethanePrincess号营运了30多年，一直到1997年才退役。近年来，挪威LNGNewTechnologies（LNT）也发明了一种全新的A型独立液货舱LNTA‐BOX®，已应用在了中小型LNG运输船上。A型以前只适用于LPG，后来招商局建造的A-Box将传统A型舱的绝缘从液舱外侧转移到了船体内侧，同时升级了母材，则可装载LNG。二、LNG船存储系统的分类2.1、Conch型货物围护系统（A型独立液货舱）A型独立液货舱LNTA‐BOX在相同的船型尺寸下，采用独立式的IMOC型LNG液罐系统的LNG运输船容积仅有30,000立方米，而采用LNTA‐BOX®液罐系统的LNG运输船的容积可达的45,000立方米，容积提高约为50%SagaLNGShipping建造的首艘45000立方米LNG运输船二、LNG船存储系统的分类2.2、B型独立液货舱指采用模型试验、精确分析手段确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性进行设计的液货舱。其实A和B是比较接近的，主要有以下几点区别：1、B型液货舱的围护系统可以经过更为精确的分析来校核其应力水平。由于这些设计因素，B型液货舱仅需要部分的次屏壁。次屏壁由一个防溅壁和一个滴盘构成。2、A型与B型的区别是A型是全部在货舱的，B型是部分在货舱的，所以A型需要全部做双层绝缘防护，B型只在货舱区域作双层防护。3、单纯从造价上来说，B型液货舱的成本高于A型。二、LNG船存储系统的分类2.2、B型独立液货舱(Moss球罐型货物围护系统,SPB型）上世纪70年代初，挪威摩斯·罗森博格公司（MossRosenburg）研制出Moss球罐型货物围护系统，液货舱为球罐，与船体互相独立，可以自我支持液货载荷，属于IGC规则定义的自持式B型独立液货舱，设置滴盘作部分次屏壁。罐体使用9%镍的合金钢或5083铝合金建造，在赤道圈外侧由垂向圆柱形裙围结构支承，裙围结构与球罐赤道圈的连接由具有特殊截面的连接件焊接而成，可以吸收船体和罐体因热胀冷缩或摇晃而产生的变形或位移。球罐外部覆盖聚酯氨泡沫、酚醛泡沫或聚苯乙烯泡沫等绝缘材料。二、LNG船存储系统的分类2.2.1、球型（MOSS）液货舱为球形，一艘LNG船有4-5个球型贮罐。球型贮罐采用9%镍钢和铝合金5083，MIG焊接，球体外敷设两层聚胺酯泡沫绝缘材料.绝热系统：球罐型液货舱的外层由绝热系统包覆。绝热系统主要有两种形式：板块式聚苯乙烯绝热系统和环带发泡式聚苯乙烯绝热系统。两种系统各有相对固定的构造形式。绝热系统的厚度以LNG船技术规格所要求的液货蒸发率（BOR）为基础计算确定。特点：球型罐液面晃动效应小，操作灵活，安全性能高；但航行风阻大二、LNG船存储系统的分类1973年交付的世界上第一批安装由垂向裙围结构支承Moss球罐型液货舱的87,500m3LNG船为“NORMANLADY”和29,000m3“Venator”两艘船，其球罐型液货舱分别由9%镍钢和铝合金制造；此后所有的球罐型液货舱均由铝合金制造，材料为5083-O铝合金板，厚度范围约27-70mm，中部赤道带厚度达160-170mm。日本虽然起步较晚，但却是Moss球罐型LNG船的建造大国，通常把1983年至85年交付的第一代125,000m3Moss球罐型LNG船称为“过去型”，一般均具有五个直径为36.6m的球罐型液货舱；1989年至1993年此后交付服务于西澳洲项目的125,000m3Moss球罐型LNG船设计均为四个直径为40m液货舱的船型，由于采用了许多当时的先进技术，蒸发率（BOR）低（0.15%/天），且经济性较好，故当时称之为“未来型”，以后的Moss球罐型LNG船一直沿袭了该型船的设计思想。2.2.1、球型（MOSS）二、LNG船存储系统的分类2.2.2IHI-SPB棱柱形货物围护系统（B型独立液货舱）上世纪90年代初，日本石川岛播磨重工（IHI）成功开发SPB独立液货舱，从名字就可以得知其属于IGC规则定义SPB的自持式B型独立液货舱，具有棱柱形液罐。液罐材料为5083铝合金，绝缘材料为聚氨基甲酸酯泡沫。具有空间利用率高、无晃荡影响、驾驶室视野好、易于检验修理等优点。IHISPB的开发使日本成为欧洲以外第一个拥有LNG货物围护系统专利的国家，但至今全球仅有2艘LNG运输船使用了该货物围护系统。特点：SPB型设计自由度高，空间浪费小，结构牢固，可靠性高，任何液位都不会发生载荷晃荡，蒸发率低。二、LNG船存储系统的分类2.2.2SPB型为减少货物在船舱内晃荡撞击，在货舱内加一道纵向舱壁将货舱一分为二。货仓材料采用耐低温铝合金，绝热材料采用塑料泡沫。液罐材料为5083铝合金，绝缘材料为聚氨基甲酸酯泡沫。具有空间利用率高、无晃荡影响、驾驶室视野好、易于检验修理等优点。IHISPB的开发使日本成为欧洲以外第一个拥有LNG货物围护系统专利的国家，但至今全球仅有2艘LNG运输船使用了该货物围护系统。二、LNG船存储系统的分类2.2C型独立液货舱货物围护系统根据IGC规则，C型独立液货舱是符合压力容器标准的耐压型自持式液货舱，罐体由耐低温材料建造，一般为圆筒形卧罐或球罐，外形均匀，几乎没有内部结构，外部覆盖绝缘材料。其建造难度相对其他货物围护系统较低，在中小型LNG运输船上使用较多，江南造船厂于2015年交付的国内首艘30000立方米LNG运输船“海洋石油301”号便使用了C型独立液货舱（德国TGE货物围护系统），该船也是全球最大的C型LNG运输船。二、LNG船存储系统的分类我国LNG小型运输船发展二、LNG船存储系统的分类2.2C型独立液货舱货物围护系统二、LNG船存储系统的分类LNG加注船列表二、LNG船存储系统的分类LNG加注船列表二、LNG船存储系统的分类LNG加注船列表二、LNG船存储系统的分类3韩国KC-1薄膜型货物围护系统韩国作为LNG运输船的建造大国，一直都希望拥有本国专利的货物围护系统。经过多年研发，2014年，韩国燃气公司（KOGAS）、大宇造船与海洋工程（DSME）、现代重工（HHI）以及三星重工（SHI）联合开发了韩国KC-1薄膜舱，并已在两艘LNG运输船上运用。该货物围护系统基于陆用LNG储罐技术开发，将船体和主屏壁的尺度最小化，主次屏壁采用1.5毫米厚带