随着世界能源需求和环保意识的提高,天然气在各种能源中的比例也越来越高。
它是一种清洁优质的能源,具有燃烧热值高、污染少、经济效益好、无毒、无味、挥发性等优点。在正常压力下,将天然气冷却到-162℃左右,凝结成液体,成为液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)。
液化天然气的燃烧热值很高。液化天然气燃烧热值约1.2万千卡,利用率95%;柴油燃烧热值约9600kg,利用率为88%,因此1kg天然气相当于1.35kg柴油释放的能量。
液化天然气无毒、无色、无味,清洁、环保、污染少。甲烷是液化天然气的主要成分,包括少量乙烷、丙烷、氮和丁烷等成分。
净化气田开采的天然气,去除氮、硫化物、水、固体等不利于下游工业的杂质。燃烧产品多为二氧化碳和水,无二氧化硫和粉尘,可大大降低环境污染问题。
自20世纪60年代以来,全球液化天然气的使用量逐年增加,贸易量也迅速增长。每年都有大量的船舶来回穿梭运输能源。这种专门运输液化天然气的船只是液化天然气船,简称“LNG船”。
液化天然气运输船与普通货船有很大的不同,其技术含量高,施工难度大,价值高,是典型的高科技、高可靠性、高附加值“三高船”。
根据液体货舱的不同结构形式,分为薄膜型、球型和棱柱型:
1、薄膜型液货舱最早由法国开发,采用特殊的“尹瓦invar”合金薄膜围护货舱,防止泄漏。优点是驾驶员视角广,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
殷瓦材料它是一种镍铁合金,其热膨胀系数很低,即使温差变化很大,也不会热膨胀和冷收缩,非常适合精密仪器、恒温器、液化天然气运输船等行业。
但是这种材料很精致,LNG船液货舱的薄膜层只有0.7毫米厚,怕污怕损,对焊缝质量要求很高。
液货舱内部
焊接时,许多地方的机器无法施工,只能手动完成。获得国际认证的高级焊工应戴羊皮吸汗手套仔细焊接。一点汗水和指纹也会报废一大片薄膜。3.5米焊缝连续焊接5小时以上,非常困难。
2、Moss球型液货舱,1973年由挪威首创的铝球罐、绝缘层、外壳、支撑罐裙和管塔,在世界各地迅速推广。
Moss球型液货舱
其优点是结构简单,牢固性好,无直接碰撞一般无损坏;安装简单,液位晃动少,不受装载限制,施工周期短,初始投资少。
缺点是甲板开口大,结构不连续,应力集中点多;液体货物重心高,甲板上部受风面积大,船舶操作困难;驾驶台被储罐挡住,视线不理想。
3、棱柱液货舱,货舱围栏系统与球形基本相同,但形状相似“B”字棱柱型。
LNG运输船体积庞大,装载容积一般在港口和接收站12-15万立方米之间,更大的是20多万立方米,甚至近30万立方米。
这种船只如果管理不当,会造成很大的危险,主要有三个方面:
1、液化天然气的密度约为430-470公斤/立方米,常温下气化体积迅速膨胀,液体状态是液体状态的600倍。如果在有限的空间内泄漏,急剧膨胀会产生物理爆炸,与化学爆炸相同,除非没有燃烧火焰。
2、液化天然气温度极低,沸点是-162℃,液化天然气运输船应长期保持-163℃的低温。船上的金属管道和连接件容易受到低温损坏,导致天然气泄漏或蒸发,造成危险。
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,少量泄漏会迅速扩散到大气中,没有爆炸的危险。然而,当大量泄漏时,会与空气混合形成可燃气云,浓度达到5-15%。闪火和蒸汽云爆炸等可怕事故发生在点火源(最小点火能量为0.28mJ)。如果继续泄漏形成池火,损失会更大。
液化天然气火焰传播速度不太快,但燃烧温度高,辐射热强,质量燃烧速率是汽油的两倍,易复燃复爆,不易灭火。因此,无论是生产、储存还是运输和使用管理都必须跟上,才能安全。
沉睡的氢弹
人们称之为“LNG运输船又大又冷又危险”海上超级冷冻车又称“”,又称“沉睡的氢弹”。
这并不夸张。1公斤TNT爆炸产生的能量约为4.19兆焦,1吨TNT产生的能量约为4.19兆焦。1兆焦=100万焦耳,1吉焦=10亿焦耳。
液化天然气的密度为430-470公斤/液化天然气立方米,20万立方米,约9.4万吨。液化天然气热值为50.24兆焦,LNG运输船为50.24*1000*94000=472560吉焦。相当于112.7万吨TNT当量,绝对是氢弹当量!难怪海上的人害怕,鬼见鬼愁,航空母舰也要绕道而行。与风漫谈原创,禁止抄袭。
LNG和普通货船的区别
因此,LNG运输船除了合理设计和布置船舶外,还需要科学的操作程序,对船员进行严格的操作和安全培训。
当然,从多年的运输数据来看,LNG运输船仍然非常安全。在1964-2005年的158起事故中,一般船舶事故和机械故障的概率最大。真正的火灾爆炸只有10起,这也反映了LNG船舶的高科技和高可靠性。只要安全措施和管理到位,它就会服务于人类,永远不会被激活。
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