LNG船舶特性及其管理的思考

[内容提要]此文分析LNG的特性和LNG船舶的技术特点，简要介绍我国LNG项目进展的情况，探讨LNG船舶的海事管理工作。

关键词：LNG；船舶；特点；进展；海事管理

从能源的利用角度看，天然气是绿色能源，也是全世界的首选能源。着眼于长远，许多国家进口液化天然气(Liquefied Natural Gas，缩写为LNG)。

为了弥补我国的能源缺口，改善能源结构及生态环境，国家1999年11月批准了广东LNG一期项目的立项。随后，福建LNG，浙江LNG，上海LNG，山东LNG，辽宁大连LNG，江苏南通LNG等项目相继上马或开始前期工作。目前，广东大鹏LNG一期项目已经完成工程量的一半以上，与之相配套的采用薄膜型技术的LNG船舶也已经在上海沪东船厂建造。

这是我国港口建设和修造船业发展的新机遇，也给船舶管理和海事监管提出了新挑战。

1 LNG的危险特性

(1)易燃易爆

天然气，不论气态还是液态，均属于高度易燃易爆物质。

LNG火灾特点是：

•火焰传播速度较快；

•质量燃烧速率大，约为汽油的2倍；

•火焰温度高、辐射热强，易形成大面积火灾；

•具有复燃、复爆性，难于扑灭。

(2)低温

天然气主要成分是甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物，本身无色、无味、无毒且无腐蚀性。但为了便于船舶运输，LNG都以低温常压方式储存，工作温度-162℃。天然气冷却至约-162℃，由气态转变成液态，称为液化天然气，体积约为同量气态天然气体积的1/600。

如此低温物质一旦泄露，若接触到作业人员，就会造成严重冻伤；若接触到常温管材或设备，就可能发生脆裂现象。

(3)易蒸发

LNG(按甲烷考虑)的沸点是-162℃，易蒸发。LNG存储设备及管道也因LNG的低温而极易吸热。

随着温度升高，LNG的蒸气压迅速增大。因此，储罐、蒸发器及管路等设备应有足够的强度，同时应具备相应的泄压措施，以防止温度升高时容器胀裂导致LNG泄漏。

LNG一旦从储罐、管道或其他设备泄漏出来：

•一部分立即急剧气化，与周围空气混合生成冷蒸气雾，在空气中冷凝形成白烟，再稀释受热后与空气形成可燃性气云。可燃性气云若遇到点火源，将引发闪火或蒸气云爆炸等事故。

•如果泄露的LNG数量较大，未立即蒸发的部分在地面上形成液流，若无围护设施，就会沿地面扩散，遇到点火源便可引发池火灾。

(4)其他危险特性

LNG还具有易扩散、流淌、易产生静电和发生罐内翻滚、分层等危险特性。

2 LNG船舶的分类及其特点

LNG运输船，是指载运LNG的专用船舶。这类船舶目前的标准载货量在12~15万立方米之间。

一些国家已经能设计16万立方米、20万立方米、甚至30万立方米的LNG船舶。但是由于受到港口码头和接收站条件的限制，LNG船舱容量可能会稳定在10多万立方米的水平。

该类船舶的设计，考虑的主要因素是能适应低温介质的材料，和对易挥发、易燃物质的处理。

LNG船舶是高技术、高附加值的船种之一，它的使用寿命一般为35~40年。这种船舶依液货舱结构的不同，主要分为3种。

(1)MOSS型船舶(独立球型液货舱)

此型船舶由挪威首创，1973年首次推出，其后依次为美国、德国、日本和芬兰所采用。日本航行的液化天然气船大部分都是此种类型。

球罐采用铝合金或9%镍钢制成，板厚按不同部位在30~169mm之间；隔热采用300mm的多层聚苯乙烯板，如图1所示。

MOSS型船舶的优点是：

•结构简单，应力分析容易；

•铝合金结构牢固，只要不发生直接碰撞，不会损伤；

•安装也简单，内部没有扶强材，能单独建造并缩短施工周期，检查质量容易，安全性好；

•液面晃动效应少，不受装载限制；

•初期投资较少。

缺点是：

•船舶有较大的尺寸，甲板有大开口，甲板结构不连续，应力集中点多；

•液货重心高；

•操纵困难，特别是在甲板上部受风面积大，在大船上，尽管尾楼比油船要高出好几层，但驾驶台视线仍不理想。

(2)Membrane型船舶(薄膜型液货舱)

Membrane型技术，首先由法国开发，分为薄膜GT(Gas Transport)型和薄膜TG(Technigaz)型两种。但随着Gaz Transport公司和Technigaz公司于1994年合并为Gaztransport & Technigaz(简称GTT)，液舱形式被统称为GTT薄膜型，分别用Mark和NO标示其区别。

目前，薄膜型LNG船的液货舱，按其采用绝热材料和施工方式的不同，分为GTTNO96型和Mark III型等两种。

为了确保船舶材质在-162.5℃的低温下不会脆裂，此种液化天然气船的槽边均由铝或不锈钢制成。

为防止液化天然气蒸发产生高压，槽体设置隔热层，使外界热量不能进入槽内，如图2。

Membrane型船舶的主要优点是：

•由于内壁用薄膜做成，薄膜内壁比传统的舱壁要薄的多，消耗的镍钢材料少(这里用镍钢并非防腐蚀，而是防止低温脆裂)，减轻液舱的结构重量；

•预冷的时间缩短；

•驾驶台视角广；

•船型瘦削，受风面积小，推进效率较高。

缺点是：

•结构复杂：

•对管理要求较高；

•舾装周期较长；

•全部液舱的薄膜和绝热装置都要进行全面试验，包括在低温条件下周期性载荷的疲劳试验。

(3)SPB型船舶(自立方型货舱)

SPB型LNG船，液舱与船内壁留有较大空间，液舱中部设有防止液体流动的隔壁，是日本石川岛播磨重工独立开发的技术。因为可用于20万立方米的大型LNG船舶，备受关注。

SPB型船舶的优点是：

•液舱与船内壁留有较大空间，便于检查液舱外部，维修容易，也易于安装；

•液舱中部设有防止液体流动的隔壁，不存在晃动问题，船舶也比较好操纵；

•设计时，其安全性由准确的有限元分析及实验确认，是它的最大优点。

目前，全球营运中的大约140艘LNG船舶，主要是Membrane(薄膜型货舱)和MOSS型(球形货舱)等两种。

其中，MOSS型船舶，由于在早期的LNG海运中占有较大优势，而且具有货物装载限制较少等使用操作上的优点，目前处于优势地位，总数居第一位，占到一半以上。

但是，新的LNG船舶订单，薄膜型占据了三分之二强。从总体上看，薄膜型LNG船舶，在船型性能方面优于MOSS型，是LNG船型的发展方向。但是它的建造周期长。

3 LNG船舶安全管理探讨

LNG船舶的发展和LNG项目的建成投产，将给船舶管理和海事监管带来新的压力。

首先，大型LNG船舶和码头存储设备，存储量巨大，属于特别重大危险源。

第二，随着国内各港吞吐量增长，船舶通航密度不断加大，通航环境复杂：

•LNG船舶操作难度加大；

•需防止其他各类船舶事故对LNG船舶和LNG码头的影响，特别是要防止油轮或危险化学品船舶的泄露、溢油或火灾爆炸等事故的发生。

此外，还必须防止灾害性天气导致船舶发生走锚、飘移等导致碰撞LNG船舶或码头的事故发生。

故提出以下建议。

(1)严格执行ISM规则

LNG船的船公司和船上人员，要重视LNG船舶的安全管理，有必要参照西方国家LNG船舶管理的规程，结合设备制造商所提供的安全运行指南，制订相应的安全操作规程，规范LNG船舶机电设备运行操作管理，装卸货管理和检验检查制度，规范职务功能和标准，制订和建立一套科学、系统和程序化的安全管理体系，确保维护、保养、故障处理的制度化和规范化。还要借助SMS强化船岸人员的安全意识。

发证机关要严格审核和认证。

(2)加快海事主管机关专业人才的培养，强化人员培训

对LNG船舶的安全监督管理的重任，毫无疑问地落到了海事部门的身上。

虽然我国海事主管机关对液化气船舶的安全监管己有多年经验，但是LNG船舶比起其他液化气船舶，具有许多特殊性，危险性更大，安全监管要求更高，且LNG船舶在我国港口目前尚未出现过，没有现成的安全监督经验可借鉴。

因此，对LNG船舶的安全监督管理工作任重而道远，应引起足够的重视：

•须加大投入，加快LNG船舶监管专业人才的引进和培养以及相关人员的培训工作；

•加强对LNG船舶海事安全监督管理的研究；

•为在LNG船舶工作的驾驶、轮机人员实施强制培训和持证上岗做准备，现在就着手制订《LNG船舶特殊培训、考试、发证办法》、相应的培训大纲(包括培训和实操内容、安全运行规则等)、试题库等。

(3)制定LNG船舶进出港的安全措施

可能包括：

•正常情况下，LNG船舶不得夜间在港内航行和靠离泊。

•LNG船舶由高级引航员引航。

•LNG船舶港内航行，港区实行交通管制，包括：

LNG船舶避免与其他船舶在进港航道交会，严禁相互追越；

LNG船舶，前方由海事巡逻艇清道护航；后方用消拖两用船护航；

除监护船舶外，LNG船舶前后2.5倍设计船长范围内不得有其他船舶航行。

总之，LNG的高危险性，决定了LNG船具有很强的排他性，要求海事主管机关提高对LNG船舶安全的监管力度。为保证LNG船舶在进出航道时的航行安全，海事部门应充分认识到海事监管的艰巨性和复杂性，充分意识到改进和提升港口水域安全监督手段的必要性和紧迫性，尽快着手研究监管手段和相应人员的培训工作，以保证LNG船舶和港口安全。

参考文献

1王锦辉.中国液化天然气船建造现状浅析. 江苏船舶，2004年第4期，P8~9

2Ian Harper1. Future Development options for LNG Marine Transportation. AIChE 2002 Spring National Meeting，new Orleans march 10~14，2002

3李品友.液化气体海运技术.大连海事大学出版社，2003年1月

作者：黄鹏程