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船舶专家解读LNG船技术

来源:海洋工程装备网浏览数:39 

   2012年6月26日讯   在GTT专利收购喧嚣尘上之际,本刊采访了业内专家,就LNG船的技术、发展方向、韩国的设计建造能力等诸多问题进行了解、分析。另:本文仅代表一家之言,希望对企业和相关专家有所启示。

  问:目前LNG船的类型,各自的优势。

  答:LNG船的液舱可以分为薄膜型(membrane)和球罐型(MOSS)两种,而总体上看,薄膜型优于球型。球型浪费空间,不美观等,但也有其自身优点,如货物装载限制少,泄露危险性小等。而GTT是法国一家公司,其技术被称之为GTT技术,是薄膜型的。按其采用绝热材料和施工方式的不同,分为GTT NO.96和Mark Ⅲ型。国内一般采用GTT NO.96型,一是由于操作要求,二是由于质量控制。其实,GTT NO.96型相对较好,可以这样说,掌握了GTT NO.96的建造要求,也就基本上掌握了MARK Ⅲ的建造技术。

  问:请谈谈GTT公司的三项专利技术,其结构的不同之处。

  答:LNG船是在常压下装运-163℃液化天然气的特殊船舶,由于LNG超低温沸点的高危特点,对LNG船也就有着特别的安全、技术要求,其建造要求也相应特别高、难,是目前世界最高难度、最高要求的货物运输船舶。

  根据液货舱系统的型式,LNG船主要分为球罐型和薄膜型。球罐型LNG船就是其液货罐为球型,通常由4~5个球型液货罐及支撑这些球罐的船体组成。

  薄膜型就是其液货罐直接安装于船体。薄膜型通常包括MARK Ⅲ型、NO.96型及CS1三种,这三种液货舱系统均为法国GTT公司的专利技术。这次对GTT公司的股权收购,主要涉及的是目前主流产品薄膜型LNG船技术。其中采用CS1专利技术建造的LNG船仅2艘,不具有代表性,这里就不涉及。

  薄膜型LNG船,NO.96采用的双层薄膜,薄膜材料为厚度仅0.7mm的不胀钢(含镍36%),绝缘材料为膨胀珍珠岩,而MARK型也被称为单薄膜型,薄膜材料为1.2mm厚的不锈钢,绝缘材料为聚亚胺酯与玻璃纤维混合的泡沫材料。

  LNG船液货舱的结构型式如图1。从图中可见,该围护系统是由双层船壳、主薄膜、次薄膜和低温隔热层所组成。薄膜内应力是由静应力、动应力和热应力三部分组成。图2a、图2b分别为建造完成后的液货舱内部图。

  问:业内都称建造LNG船难,在加工工艺方面到底难在哪里。

  答:LNG船主要要解决三大难题:货舱维护系统、高温高压管系、低温驳运系统!

  焊接:在运营过程中,货舱区都是处于-163℃,而在此低温下,普通的船用钢板早就失去了力学性能,无法使用。所以薄膜就必须采用另外的材料——殷瓦钢,它能满足在200℃温差下,基本不变形,无应力产生。材料厚度仅为0.7mm,全船殷瓦的焊接采用先进的氩弧焊接技术,必须保证完全的致密性能。以沪东中华建造的“大鹏昊”为例,其焊缝长度超过130千米。焊工必须取得GTT和船级社认可证书后,方可在LNG船进行殷瓦薄膜的焊接。焊缝再以气压试验加以检验,在持续的氦气检验压力下,液货舱内的压力值须无变化,以保证没有气体泄露。

  绝缘箱:用以保证可控的货物的热量传递,每艘LNG船至少有1100多种不同规格型式的绝缘箱,总计5万多只,绝缘箱由胶合板制成,内部填充珍珠岩粉作为绝缘材料。绝缘箱的作用有两点,一是将LNG的货物载荷传递到船体上,二对超低温的LNG货物起绝热绝缘作用。

  液货舱围护系统:NO.96型液货舱围护系统主要由两层绝缘箱和两层金属薄膜组成,从货舱内壁向舱内依次是次绝缘层,次薄膜、主绝缘层、主薄膜。两层金属薄膜均使用殷瓦钢焊接成完全致密的金属层,其中主薄膜直接与液化天然气接触。

  低温驳运系统:能保证货物进出船舶时,无泄漏,安全的装货、卸货,且经受住巨大的温差。

  问:从专业人员的角度,如何评价韩国薄膜型LNG船建造能力。

  答:韩国目前是LNG船设计和建造能力最强的国家,基本垄断了全球LNG船的建造市场。韩国LNG船的制造已经国产化,每年能生产30艘左右。由于韩国LNG船的核心技术来自法国GTT公司,因此每建造1艘LNG船,韩国船厂要向GTT公司支付约合1000万美元的专利使用费。

  韩国造船厂近年垄断全球LNG船的订单,成功之道除了船坞的巨大生产力及制造超大型船舶的专门技术外,敢于采用新式推进器等新科技,也令日本及欧洲造船厂望尘莫及。韩国造船厂的大型船坞能容纳LNG船的特种生产建造过程,同时具有制造超大型船舶的生产力满足市场需求。在设计能力、建造质量、工期和成本控制等诸多方面,韩国造船业远远处于领先地位。

  问:在技术创新方面的表现又如何?

  答:上世纪90年代初, 韩国LNG船发展出现重大机遇, 韩国决定为本国LNG进口建造4艘12.5万立方米LNG船, 并向国内外LNG船厂公开招标,1991年和1992年分两批招标。在韩国政府干预下,全部LNG船都由韩国LNG船厂承建, 现代重工获得3艘, 韩进重工和大宇造LNG船共同获得1艘。

  既然在技术方面受限于法国GTT公司,韩国决定开发属于自己的LNG船关键技术,希望在LNG存储舱技术方面取得进展,以打破欧洲和日本造船企业的技术垄断,使LNG船的造价下降,以大量接获LNG船订单,主导今后的LNG船国际市场。现代重工、三星重工、大宇造船于2004年共同投资1350万美元联合研发LNG船设计建造技术,2005年进入试验阶段,2007年获得成功。包括中国在内的全球船级社逐渐地认可了其技术,韩国或许很快成为继法国之后第二个拥有该技术的国家。

  目前韩国船企苦于开发的技术还没有实际性的业绩,所以船东更喜欢GTT的技术,但是以后韩国企业研发的肯定得到市场的认证,在接单及建造船舶时会实际引进其技术。为此韩国船舶协会的会长近期表示,虽然最近在韩国国内市场独自开发了LNG船货舱技术,但是到现在还没有建造业绩(Track Record),市场认可度不高,因此无法从国外获得订单。所以,他呼吁政府订购引进韩国开发技术的LNG船。韩国三星重工、STX造船海洋、大宇造船海洋等各自已经开发了LNG船货舱技术。

  大宇造船海洋开发成功并开始建造新概念LNG运输船,这种新概念LNG船被称为LNG-RV(Regasification Vessel)型船。大宇造船海洋将浮式海洋油气开发设备的概念与LNG船相“嫁接”,从而导出LNG船的新概念。通常,天然气运输船仅履行将液化后的天然气运输到目的地的职能,韩国研制出的新型天然气运输船,还具有将液化天然气还原成气体的功能,尚属全球首次。大宇公司有关人士称,采用LNG-RV型船,在岸上不必专门投资修建LNG船的停靠码头及其相关设备,只要通过敷设在海底的管道就可以把天然气输送到岸上的储存设施。LNG-RV型船适宜天然气消费量不大的用户,或临时出现天然气需求的用户,或对天然气需求量急速增加的用户。在这几种情况下,不需增加投资,只通过LNG-RV型船运输,经海底管道输送即可保证天然气的供应。由于受到使用范围的限制,严格意义上它不能称作新型LNG船。

  韩国造船业创新精神的另一表现是摒弃传统船舶的蒸气涡轮,敢于采用柴电双燃料推进器,此高效能的新科技深受能源运输公司欢迎,使韩国造船厂在市场独占鳌头。经韩国造船厂多番钻研及改良,新技术渐被市场看好,推进效能优势亦渐趋明显,市场现在订造运力超过20万立方米容量的LNG船,均应用有关技术,专门配备德国MAN B&W出产的低速柴油机系统及英国Hamworthy的再液化装置。目前,韩国造船厂更是着手研究天然气作为燃料的主机用作超大型船舶的另一选择。

  问:未来LNG船的发展方向是什么?

  答:在船型上:船型尺度不断增大、装载能力逐步提升、冰区加强型需求增加。

  随着卡塔尔、萨哈林等大型油气项目的不断开启,20万立方米以上的大型LNG船订单数量在不断增加,2005年1月份卡塔尔气体Ⅱ期项目第一批共订造8艘大型LNG船,其中4艘21.6万立方米的Q-Flex型LNG船;OSG将订造8+4艘25万立方米的Q-Max型LNG船。

  目前LNG船发展中一个值得关注的重点就是冰区加强型LNG船,冰区加强型就是指航行于冰区的船舶要对其船体进行加强或改进,这样有助于船舶在冰区水域安全航行。

  目前俄罗斯所拥有天然气储量占世界总探明天然气储量的31%,而且大部分分布在位于北极地区的巴伦支海与喀拉海,以及远东地区的萨哈林地区。随着这些地区油气田的开发,萨哈林地区需要能够应对一年生冰的冰区加强型LNG船,而北极地区则需要可以应对多年生冰的更结实的冰区加强型LNG船。因此,未来冰区加强型LNC船需求将不断增加。

  这里需要说明的是LNG船并非越大越好。韩国造了一些22~26万立方米的LNG船(埃克森美孚船东),船东运营结果并不经济。很大程度上并非船的问题。LNG船装卸跟一般的装卸不同,有非常严格的时间限制,而近海的LNG接收站的一个问题就是同一天里水深是变化的,而26万立方米左右的超大型LNG船装卸时间远大于15万立方米左右容积的LNG船,所谓设计能力并不一定代表实际能力,码头装卸能力与船只装卸能力之间的区别,接收站所处水深等都严重限制了超大型LNG船的发展。

  新动力装置发展方向:低速柴油机推进应用日益增多、具有双燃料发动机的电力推进应用前景看好。

  目前LNG船采用低速柴油机作主机,由于其经济性好,今后将会有更多的LNG船采用这种推进动力装置。如2004年10月,BP航运公司在韩国现代三湖重工订购了4+4艘以低速柴油机作为推进动力装置的15.5万立方米LNG船;德国Pronay船舶管理公司和美国OSC航运公司订购的8艘21万立方米超大型LNG船,也将采用低速柴油机作为推进动力装置,且低速柴油机上将配备处理挥发气体的再液化装置。

  日本发展LNG船很特别,一直青睐蒸汽轮机这种看起来似乎老式的动力装置,因此即使他们原来没有建造LNG船时,也能靠诸如三菱MHI的LNG专用高压蒸汽轮机来获得利润。

  燃气轮机推进装置:引起船东兴趣。

  2002年,罗尔斯·罗伊斯公司于推出Trent30型燃气轮机作为LNG船推进装置。该机输出功率达36兆瓦,重量不到26吨,与蒸汽轮机相比,它整个使用期间可以节约营运成本20%;若Trent30型燃气轮机作LNG船主机,船长可缩短19米,而载重量却可增加12%;既可以节省大量舱内空间又减轻主机重量,大大地提高船舶经济效益。阿尔斯通公司已向LNG船市场推出了输出功率达17兆瓦的GT35型燃气轮机。该机是能使用柴油和天然气混合燃料的双燃料发动机,柴油和天然气的混合比为2:8。目前船东对这种燃气轮机很感兴趣。此外通用动力公司生产的LM2500型和LM6000型燃气轮机也适合于LNG船,这两型燃气轮机具有可靠性高、重量轻等特点。

  问:如何理解沪东中华造船厂实现LNG船突破的意义?

  答:意义是很大的,一是打破垄断,取得资质;二是取得了实际经验;三是可以建立自己的LNG配套工业。

  虽然在前5艘船上国产物资用的还是不多,但是培养了一批国内LNG的配套件生产商。他们通过与高校与研究所的产学研联合,攻克了许多难关,虽然他们有些还没有拿到正式的GTT认可证书,也许觉得无意义,但是这些厂商的质量还是能达到要求的,一旦国外封锁的时候,国内的LNG配套商是能够满足国家需要的,哪怕没有GTT的证书,只要符合之前几艘LNG的验收标准,所谓的GTT认可证书又如何。

  与韩国存在着差距是事实,不必遮掩,都知道沪东的LNG项目是赔钱,这是学费或者说是入门费,是国家层面上的事情。国家在对LNG船项目进行扶持,对行业发展是有好处的。

  问:请谈谈对收购GTT股权的看法。

  答:据悉,GTT公司的收购价为10亿欧元,中国及韩国对此表示高度关注,韩国还组成了联盟参与此次项目。

  员工仅为200~300人的GTT公司,财务公司Lazard竟然提出了10亿欧元的金额,我认为这是有点夸张。当初,韩国的造船企业因销售价格压力,而持消极的态度。并且韩国大型造船企业已经开发的LNG船货舱被评价为更好于GTT公司的货舱,因此业界不会为收购该公司而全力以赴。但是中国的江苏熔盛重工等造船厂也表示要收购该公司,韩国业界也担心LNG船技术的专利被中国拿走,因此韩国的3家大型造船厂及STX才组成联盟,进行共同收购该公司的方案。

  另外,业界还预计,其销售价格太高,因此两国都看对方的眼色,所以在短时间内,该销售项目难以签署最终合同。中国的企业也受到不少价格压力,如果以现在的高额价格来收购GTT公司,那么最少建造130多艘LNG船才开始有利益,因此也不会积极地进行此次收购项目。

  另外,对韩国造船企业来说,最佳的方案是,在新开发LNG船货舱技术的造船厂建造国籍LNG船。眼下韩国之所以几乎独占LNG船市场,也是因为以前KOGAS(韩国天然气公司)在韩国造船厂继续订购了国籍LNG船,韩国造船厂从中可以积累LNG船建造经验,可以顺利进军LNG船市场。因此,在LNG船货舱技术方面也是一样,国家要帮助企业在拥有技术的韩国造船厂订购国籍LNG船,这样建造每一艘LNG船时不需要支付1000万美元的专利费用。

  实事求是地讲,我认为从目前的情形看,GTT公司有炒作嫌疑。资本运作我不清楚,以往的经验是,要真正的收购,现阶段仍处于私下接触,不会大张旗鼓地进行。