船海探索｜“綠色膠囊”一探究竟 ——LNG燃料罐

LNG燃料罐強(qiáng)度

1、相對于陸用“固定式”靜設(shè)備，船舶的晃蕩搖擺運(yùn)動工況，決定了LNG船用燃料罐的強(qiáng)度計(jì)算需要將動載因素考慮在內(nèi)。這些動載因素主要包括船舶尺度、船舶航區(qū)、LNG燃料罐在船上的布置區(qū)域與布置方向等。
2、另外還要考慮晃蕩載荷、鞍座應(yīng)力、罐體的止移/止旋/止浮的強(qiáng)度、吊耳強(qiáng)度等，確保燃料罐在各種船用工況下的強(qiáng)度安全。
3、應(yīng)力分析：應(yīng)對LNG燃料罐進(jìn)行整體應(yīng)力分析、疲勞分析等，對設(shè)計(jì)溫度為－110℃以下溫度時的管路，還應(yīng)進(jìn)行熱應(yīng)力分析。

LNG燃料動力船的燃料補(bǔ)給
1、LNG燃料補(bǔ)給：LNG燃料動力船的燃料補(bǔ)給主要有岸基碼頭的裝卸臂加注、岸基槽車加注、LNG加注船的船對船加注等幾種方式。
2、LNG罐裝載率（即LNG占罐內(nèi)容量的比例，俗稱“充裝率”）：需要根據(jù)LNG燃料罐配套的船舶航期，來選擇合適的LNG裝載率。這樣做的目的是保證在船舶航行中，不會因燃料罐從外界緩慢吸熱而導(dǎo)致罐內(nèi)LNG的體積膨脹、壓力升高等而產(chǎn)生不安全狀態(tài)。
在加注補(bǔ)給LNG時應(yīng)監(jiān)測罐內(nèi)LNG液位高度，并在加注到規(guī)定裝載率時加注管路應(yīng)自動切斷LNG補(bǔ)給。

LNG供氣系統(tǒng)

超低溫的LNG加熱氣化后，方可作為燃料輸送到發(fā)動機(jī)等用戶。此外，從燃料罐內(nèi)儲存的超低溫LNG到常溫的氣態(tài)天然氣供應(yīng)，其中的每一個環(huán)節(jié)都非常重要。
1、LNG從罐內(nèi)輸出方式：主要有兩種：一是通過燃料罐自帶增壓器來增加罐內(nèi)壓力。增壓器大都用乙二醇加熱、電加熱等熱源來加熱天然氣后返回到燃料罐內(nèi)，以提高罐內(nèi)LNG壓力來輸出LNG；二是通過在罐內(nèi)設(shè)置LNG泵或在罐外設(shè)置低溫泵池等方式來輸出LNG。
2、LNG氣化：低溫的LNG不能直接輸入到發(fā)動機(jī)等用戶，需要在氣化器中被加熱成氣態(tài)天然氣，氣化器型式主要有管殼式、中間介質(zhì)加熱式、浸沒燃燒式等。
3、LNG供氣閥件單元：簡稱GVU（Gas valve unit），需要對氣化后的天然氣進(jìn)行調(diào)壓后提供給發(fā)動機(jī)等用戶，包括調(diào)壓閥、互鎖閥組、儀表等部件，對天然氣的供氣壓力、溫度等進(jìn)行監(jiān)測和控制。

控制、檢測和安全保護(hù)
1、防止天然氣的低溫、防爆風(fēng)險(xiǎn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，從電氣設(shè)備、儀表的選型到系統(tǒng)的緊急切斷（ESD---Emergency shut down）的各個環(huán)節(jié)，在天然氣的溫度/壓力/液位、泄漏、可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)等異常情況下發(fā)出報(bào)警或緊急切斷系統(tǒng)。
2、防爆：根據(jù)可燃?xì)怏w危險(xiǎn)區(qū)域劃分，對該區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備、儀表等有著防爆類別和溫度組別要求，在這些可能的“點(diǎn)火源”的選型上，從基礎(chǔ)元器件的源頭上控制爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
3、通風(fēng)：通風(fēng)的目的是為了避免可燃?xì)怏w聚集導(dǎo)致其濃度超標(biāo)，進(jìn)而發(fā)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
4、可燃?xì)怏w探測：可燃?xì)怏w探測持續(xù)監(jiān)測可燃?xì)怏w濃度。
5、泄漏檢測：通過溫度傳感器、液位傳感器等對可能發(fā)生的LNG泄漏進(jìn)行監(jiān)測。
總之，天然氣燃料罐及其配套系統(tǒng)的內(nèi)容還有很多，在此不能一一贅述。例如低溫閥件、LNG管路的除氣與惰化、氣體燃燒裝置、船對船LNG輸送等方面，都需要做很多基礎(chǔ)性研究和實(shí)踐探索。特別是一些關(guān)鍵核心設(shè)備的國產(chǎn)化方面，還需要業(yè)界共同努力來提高國產(chǎn)化率，為LNG在船舶上的應(yīng)用得到更好的發(fā)展作出努力。