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。
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)。
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。
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。
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。
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”。
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:
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。
薄膜型液货舱
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。
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。
液货舱内部
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。
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,后迅速在世界各国推广。
Moss球型液货舱
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。
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。
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。
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:
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。
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。
一艘油轮爆炸
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。
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。
沉睡的氢弹
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”。
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。
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。
LNG与普通货船的区别
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。
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。
和风漫谈原创文字,欢迎关注。图片来自网络,个人观点,仅供参考。
|