目前，大多數(shù)全壓式LPG船都安裝了兩個到三個臥式，圓柱形或球形貨艙。不過，近年來，一些容量更大的全壓式船舶已經(jīng)配備了球形貨艙。

這是第一代運輸液化氣體的船舶。這些船舶的運載能力可達3,500 立方米。這些船舶將貨物裝在球形或圓柱形鋼罐中，設計工作壓力為17.5 kg/cm2。這相當于丙烷在45℃時的蒸汽壓，也就是船舶可運行的最高環(huán)境溫度，不需要任何溫度或壓力控制手段。

儲罐一般為C型球體，不需要輔助屏蔽。其雙層底是用來裝壓載水的。貨艙空間不需要進行惰化處理。

“C”型儲罐通常是球形或圓柱形壓力容器，其設計壓力高于4 barg。該圓柱形容器可以垂直或水平安裝。這種圍護系統(tǒng)通常用于半壓式和全壓式氣體運輸船。

“C”型儲罐是按照傳統(tǒng)壓力容器規(guī)范設計和制造的，因此可以進行精確的應力分析。而且，設計應力保持在較低水平。因此，該型儲罐不需要輔助屏蔽，艙內(nèi)可以通入惰性氣體或干燥空氣，對于全壓式儲罐，可以通入普通空氣。

對于典型的全加壓儲罐（貨物在環(huán)境溫度下運輸）的設計最大工作壓力約為 18 barg。對于半壓式儲罐，儲罐和相關設備的設計工作壓力約為5到7 barg，真空壓力為 0.3 barg。

全壓式儲罐的優(yōu)點：

• 使用普通鋼材建造，因為貨物在環(huán)境溫度下運輸，不需要絕緣材料；
• 不需要再液化裝置；
• 操作更簡單

全壓式儲罐的缺點：

• 由于其形狀，無法充分利用甲板下的空間；
• 設計壓力高，需要相當大的罐壁厚度，從而增加了排水量和成本；
• 由于貨物密度的差異，所載貨物的重量低于類似大小的冷凍式儲罐

棱柱形貨艙使船舶的載貨能力達到最大化，從而使全冷藏船舶非常適合長距離運輸大量貨物，如液化石油氣、氨和氯乙烯。

完全冷藏、非加壓條件下運輸液化石油氣和氨氣的經(jīng)濟優(yōu)勢在長途運輸和大量貨物中更為明顯。與前述船型相比，貨艙的自支撐棱柱形狀能更好地利用艙內(nèi)空間。貨艙的最大工作壓力通常為0.28 kg/cm2(280毫巴)，最低工作溫度為-50℃，使其適合運載丁烷，丁二烯，VCM，氨，丙烷和丙烯。

載貨能力

這些船舶的載貨量通常在15,000立方米至85,000立方米之間，液化石油氣/氨貿(mào)易的三種常見尺寸為30,000立方米、52,000立方米和80,000立方米。

溫度控制

航程延長的趨勢要求船舶大型化，而隨著船舶尺寸的增大，泵和制冷設備的容量也相應增加。

建造

貨艙幾乎延伸至船的全寬，壓載物裝在雙層底艙和上部料斗或翼艙內(nèi)。這些貨艙通常有一個中央艙壁，裝有兩個平衡閥。如果這些船只出現(xiàn)靠邊傾覆的情況，應該小心謹慎，因為油箱的自由表面積很大，如果船只在裝載壓載物或貨物時出現(xiàn)問題，它們會很快傾覆到2或3°。

“A”型液貨艙

“A”液貨艙主要由平面構(gòu)成。此類系統(tǒng)蒸汽空間的最大允許罐體設計壓力為 0.7 barg；這意味著貨物必須在完全冷藏狀態(tài)下并在大氣壓或接近大氣壓力（通常低于 0.25 barg）下運輸。

圖示為全冷式LPG運輸船上這種類型罐體的剖面圖。這是一種自支撐棱柱罐，需要常規(guī)的內(nèi)部加固。罐體周圍有一層泡沫絕緣材料。在使用珍珠巖絕緣材料的情況下，絕緣材料會填滿整個貨艙空間。

用于“A”型儲罐的材料不耐裂紋擴展。因此，為了確保安全，在太可能發(fā)生的貨艙泄漏的情況下，需要一個二級密封系統(tǒng)。這種二級密封系統(tǒng)被稱為次屏蔽，是所有裝有 “A “型罐體、能夠裝載-10°C 以下貨物LPG船的特征。

對于全冷式LPG船（不會裝載低于 -55°C 的貨物）來說，第二道屏蔽必須是一個完整的屏障，能夠以一個確定的后傾角容納整個罐體容積，并可以是構(gòu)成油輪船體的一部分，如圖所示。

一般來說，采用的就是這種設計方法。 通過這種方法，LPG船船體的適當部分由能夠承受低溫的特殊鋼材制成。另一種方法是在每個貨艙周圍建造一個單獨的二級屏障。

貨物圍護系統(tǒng)有兩種基本類型，一般被稱為膜技術或盧森伯格（Moss Rosenberg）技術。在這兩種情況下，圍護系統(tǒng)的設計都有兩個目的：

• 在低溫（零下 160 攝氏度）條件下裝載液化天然氣貨物。
• 使貨物與船體結(jié)構(gòu)絕緣。

船體結(jié)構(gòu)所使用的材料可承受不同程度的溫度。當溫度低于規(guī)定限度時，這些鋼材就會結(jié)晶（晶體）變脆。液貨維護系統(tǒng)使用的材料需要減少和船體結(jié)構(gòu)之間的熱傳導，以盡量減少貨物蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體，同時保護船體結(jié)構(gòu)不受低溫的影響。

膜貨物圍護

貨物圍護系統(tǒng)由封裝在船體內(nèi)部的絕緣貨艙組成，從船頭到船尾依次排列。內(nèi)船體和外船體之間的空間用于壓艙，在發(fā)生碰撞或擱淺等緊急情況時也能保護貨艙。

貨艙與其他艙室之間，以及貨艙彼此之間，通過橫向隔離空艙隔開，這些空艙是干艙。

以下描述的是 Gaz Transport GT96 雙膜系統(tǒng)的設計。雖然其他系統(tǒng)（如 Technigaz）的主要設計特點相似，但在膜結(jié)構(gòu)和絕緣結(jié)構(gòu)方面會有所不同。

在 Gaz Transport GT96 的設計中，船體內(nèi)部，也就是每個貨艙的外殼，內(nèi)部內(nèi)襯有專利的儲罐密封和絕緣系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下部分組成：

• 與貨物接觸的柔性薄膜，稱為主膜。這種薄膜由英瓦鋼制成，厚度一般為 0.7 毫米。
• 一層填充了珍珠巖的膠合板箱，稱為主隔熱層，厚度通常約為 230 毫米。
• 與主隔熱層類似的第二層柔性隔熱膜，稱為第二層隔熱膜，同樣由英瓦鋼材料制成，厚度一般為 0.7 毫米。
• 第二層箱體也填充珍珠巖，并與船體內(nèi)部接觸，稱為二級隔熱層。這層厚度通常約為 300 毫米。

液化氣是一種物質(zhì)的液體形式，這種物質(zhì)在環(huán)境溫度和大氣壓下是氣體。相同溫度下，同一液化氣在密閉容器中的壓力始終相同。因此，相同溫度下的丁烷具有相同的壓力。

無論是氣體運輸船的貨艙、簡單的氣體打火機、儲罐還是家用氣瓶，這些都是壓力容器。

大多數(shù)液化氣都是碳氫化合物，而碳氫化合物之所以成為世界主要能源的關鍵特性是具有可燃性，也使其本身具有危險性。

由于這些氣體的運輸量很大，因此必須采取一切切實可行的措施，最大限度地減少泄漏和限制所有火源。

為了散裝運輸，氣體總是被液化，以便在給定的體積內(nèi)可以裝更多貨物。

通常情況下，液化石油氣 (LPG) 氣化后體積相當于250倍，液化天然氣 (LNG) 氣化后體積相當于 600倍，具體取決于氣體類型。

在船上裝載和處理液貨具有很大的潛在危險，包括受傷或死亡的風險以及對環(huán)境的威脅，在氣體運輸船和岸上碼頭的工作人員都需要了解所涉及的風險，接受必要的培訓，并采取一切必要的預防措施。

就二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的排放而言，LNG作為船舶燃氣發(fā)動機的燃料是最佳選擇之一。考慮到燃氣發(fā)動機的壽命成本，LNG也是最佳燃料。

我們的內(nèi)容基于跨洋散裝液化氣運輸，各種氣體運輸船運營、船上安全程序、貨物安全裝卸、海上通行注意事項以及其他行業(yè)相關的安全實踐。

盡管甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等碳氫化合物氣體可以主要被視為燃料，其中液化石油氣還是生產(chǎn)化學氣體的重要原料。

所有氣體貨物都以液態(tài)形式運輸（即它們不是以氣態(tài)形式運輸），由于其物理和化學性質(zhì)，它們將以以下形式進行運輸:壓力大于大氣壓，或溫度低于環(huán)境溫度，或兩者兼而有之。

因此，氣體運輸船一般分為以下幾類:

• 完全加壓式
• 半加壓半冷凍式
• 完全冷凍式

氣體運輸船分為兩大類：

液化石油氣（LPG）運輸船，主要用于運輸丁烷、丙烷、丁二烯、丙烯、氯乙烯單體（VCM），也可運輸無水氨。

液化天然氣（LNG）運輸船，用于運輸液化天然氣（主要是甲烷）。

也有最近比較熱的
液態(tài)二氧化碳（LCO2）運輸船
液氨運輸船（VLAC）

根據(jù)儲罐或者貨艙類型，氣體（Gas Carrier）運輸船可分為以下幾類：

• A型：由普通表面（棱柱罐）構(gòu)成
• B 型：球形，SPB
• C 型：圓柱形壓力容器
• Membrane 型：薄膜型

（注：無論氣體運輸船的類型如何，在適當情況下均使用這些儲罐）

LNG是天然氣在低溫下的液體形式，是燃氣灶、家庭取暖器和發(fā)電廠燃燒的燃料。當溫度回升時，LNG又變成了天然氣。如果不對天然氣進行冷卻，就無法將其液化。許多國家用船出口LNG，還有許多國家用船進口LNG；美國兩者兼而有之。

LNG本身不會燃燒，其以蒸氣形式與空氣混合才能燃燒。LNG在空氣中的體積濃度達到 5% 至 15% 的范圍內(nèi)可燃，且可燃混合物在密閉空間內(nèi)會爆炸燃燒。

LNG是一種深度低溫物質(zhì)，物理接觸或泄漏會對人員和設備造成危害。天然氣有窒息的危險。LNG主要成分是甲烷，在環(huán)境溫度下直接進入貨艙時會劇烈氣化，迅速增加貨艙的內(nèi)部壓力，使空氣處于易燃狀態(tài)。

此外，液貨艙會迅速冷卻，從而對貨艙外殼和液貨管道系統(tǒng)造成巨大的熱應力。為避免此類損壞，必須在船舶進塢后做好貨物裝載的準備工作。

在干船塢期間，LNG運輸船的所有艙室都保持無氣狀態(tài)。離開干船塢后，船舶必須做好裝載貨物的準備，為此應優(yōu)先考慮以下幾點。

LNG在液化過程中壓縮到其原始體積的一小部分(約為1/600)。液化減少了體積，使其運輸更加經(jīng)濟。由于LNG含有大量易燃物質(zhì)，如果處理不當，它有可能成為一種極其危險的化學品。

LNG的密度不如石油，因此需要兩倍到三倍的空間來放置燃料箱。為了減少空間損失，挪威的一些設計者將儲罐安置在船艙下方，并建造了保護性圍堰來容納儲罐。還有一些設計者將儲罐放置在甲板上，一旦發(fā)生泄漏，可以直接排放到大氣中。國際海事組織的指導方針并不禁止將LNG儲罐放置在船艙下，但美國海岸警衛(wèi)隊認為，這一決定需要仔細分析。

LNG的實際成分因其來源和液化工藝而異，但在所有情況下，主要成分都是甲烷，以及少量較重的碳氫化合物，如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。此外，還可能含有少量的氮。

不過，在需要精確計算熱值和密度的情況下，必須使用基于實際成分分析的特定屬性來進行監(jiān)管轉(zhuǎn)移。在正常的海上航行中，熱量會通過貨艙隔熱層傳給LNG貨物，導致部分貨物汽化，即蒸發(fā)。

LNG的成分會因沸騰而改變，因為較輕的成分在大氣壓力下沸點較低，會首先汽化。因此，排出的LNG中的氮氣和甲烷比例低于裝載時的LNG，而乙烷、丙烷和丁烷的比例略高，這是由于甲烷和氮氣優(yōu)先于較重的氣體蒸發(fā)。

甲烷在空氣（含氧 21%）中的可燃性范圍約為 5.3%至 14%（按體積計算）。為了減少這個范圍，在干船塢裝載之前，用氮氣稀釋空氣，直到氧含量降低到2%。理論上，如果混合物中的氧氣含量低于 13%，無論甲烷的百分比是多少，都不會發(fā)生爆炸，但出于實際安全考慮，要繼續(xù)進行吹掃，直到氧氣含量低于2%。

LNG蒸氣在溫度高于 -110 ℃或更高時比空氣輕，具體取決于LNG的成分密度隨溫度的變化，因此當被蒸發(fā)的LNG被排放到大氣中時，蒸氣往往會上升到排放口上方并迅速散開。由于LNG泄漏時的溫度很低，其周圍大氣中的水蒸氣被冷凝成“霧團”。通常情況下，可以認為蒸汽-空氣混合物的可燃范圍不會明顯超出白色“霧團”的范圍。

甲烷的自燃溫度為 595℃，即甲烷需要加熱到該最低溫度時才能在沒有火花或火焰引燃的情況下自燃。

如果LNG泄漏到水上會怎樣？

• LNG池迅速蒸發(fā)（比陸地上同等大小的池子蒸發(fā)得更快）
• LNG泄漏到船體上或船體內(nèi)部會導致脆性斷裂（碳鋼和低合金鋼）
• LNG會發(fā)生 “快速相變”，即物理蒸汽爆炸（而非燃燒）
• LNG池的形成伴隨著點火
• LNG云形成，隨后回燃

以下是處理液化天然氣貨物的指導原則：

1.LNG船貨物密封系統(tǒng)

貨物密封系統(tǒng)有兩種基本類型，一般被稱為膜技術或Moss Rosenberg技術。在這兩種情況下，密封系統(tǒng)的設計有兩個目的：i. 在低溫（-160 ℃）下密封液化天然氣貨物。使貨物與船體結(jié)構(gòu)隔絕。

2.海運過程中的LNG泄漏風險及相關危害

大量LNG溢出水面的潛在危險包括窒息、低溫灼傷、極冷的液化天然氣對船舶造成的低溫損害、擴散、火災和爆炸。

3.裝載LNG的準備工作

干塢后裝載LNG貨物：LNG是一種低溫物質(zhì)，其主要成分是甲烷。它在環(huán)境溫度下直接進入貨艙時會發(fā)生劇烈氣化，迅速增加液貨艙的內(nèi)部壓力，并使艙內(nèi)空氣處于易燃狀態(tài)。

4.LNG貨物的裝載程序

在裝載作業(yè)開始之前，必須充分討論并遵守船舶/岸上作業(yè)前程序。需要進行適當?shù)男畔⒔涣?，并完成船?岸上安全檢查清單的相關部分。

5.LNG貨物卸貨程序

通過安裝在每個儲罐底部的罐內(nèi)泵將 LNG 抽上岸。在此過程中，由于LNG的排放，液貨艙壓力隨著LNG液位的下降而呈下降趨勢。相反，岸罐壓力則隨著LNG的接收而呈上升趨勢。

6.LNG如何從岸上輸送到船舶貨艙？

在裝貨過程中，貨物通過適當?shù)拇谢虼财绻軓陌渡限D(zhuǎn)移，并通過加注管道進入貨艙，加注管道的終點通?？拷摰住?/p>

7.LNG船貨物裝卸設備

LNG船上的貨泵、增壓泵、壓載泵和汽提泵、管路、噴射器及其相關儀表和控制裝置應保持良好狀態(tài)，并應保留定期測試的證據(jù)。儀表、閥門和管道工程應清楚標明其用途，并酌情標明與之相關的艙室。

8.LNG船貨物管道系統(tǒng)

LNG管道由對接焊接的低溫不銹鋼管道組成，通過共用管道將每個貨艙與貨物匯流排連接起來。每個儲罐都有一個歧管，連接儲罐的裝載和卸載管道，以便裝載和卸載。

9.氣體測量設備測試和校準

根據(jù)船主的具體要求，所有船只都配有便攜式氣體測量設備。工作人員必須充分了解易燃氣體蒸汽濃度檢測設備（無論是固定式還是便攜式）的用途和局限性。

10.LNG運輸船載貨航行時的注意事項

LNG運輸船在載貨航行時，除了燃燒燃料油外，還經(jīng)常燃燒上述產(chǎn)生的蒸氣，以保持貨艙壓力。值得注意的是，貨物部在載貨航行中的主要工作是維持貨艙壓力和控制貨艙貨液溫度。

11.LNG 運輸船在壓載航行期間的注意事項

根據(jù)船舶設計，可能有必要同時進行裝貨/去壓艙或卸貨/壓艙作業(yè)。在這種情況下，應考慮船舶的穩(wěn)定性，特別是艙內(nèi)的自由液面效應、正確使用貨艙中心線艙壁閥以及貨物和壓艙物的分配，以確保足夠的穩(wěn)定性。還應注意確保重量分配不會導致橫向和縱向方向出現(xiàn)過多的偏移、傾斜或應力。

12.LNG船的干船塢準備工作

干塢的準備工作從處理所有剩余液貨開始，到符合船塢要求的所有標準的艙室環(huán)境結(jié)束。在干船塢前的航行中，應盡可能卸載貨物，以減少船上的殘留貨物，剩余的液體應通過氣化處理.

13.LNG儲罐的晃蕩風險

晃蕩是影響膜結(jié)構(gòu)儲罐的一個問題。球形 Moss 設計和 IHI 棱柱設計等獨立安全殼系統(tǒng)則不會受到同樣的晃蕩影響。在處理現(xiàn)貨貿(mào)易和海上裝/卸貨時，Moss 設計的儲罐在任何儲罐裝載水平上都有部分裝載，這使其比膜式安全殼系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。

14.LNG船安全培訓

LNG船隊每年向世界各地的港口運送超過 1.1 億噸的液化天然氣。液化天然氣的意外泄漏非常罕見，沒有重大的貨物損失。. 這一安全記錄歸功于不斷改進的液化氣船技術、液化氣船安全設備、全面的安全程序、培訓、設備維護以及有效的管理監(jiān)督。

15.惰性氣體危險和預防措施 – 氣體運輸船的大氣控制

在運載易燃貨物時，貨物系統(tǒng)包含液體和蒸汽。貨艙周圍的大氣通常是惰性的，以防止形成易燃混合物。國際海事組織規(guī)范使用 “環(huán)境控制 “一詞來描述這一過程。為確保安全，需要進行一些仔細的考慮 。

16.穩(wěn)定性和貨物裝載限制–裝載計算機的使用

所有LNG船的船長都應備有裝載和穩(wěn)定性資料手冊。該手冊應包含典型使用條件、裝載、卸載和壓載操作的詳細信息，評估其他裝載條件的規(guī)定以及船舶生存能力的摘要。

17.如何避免結(jié)構(gòu)鋼在低溫下發(fā)生脆性斷裂？

大多數(shù)金屬和合金在低溫下強度會提高，但韌性會降低（即抗拉強度和屈服強度會提高，但材料會變脆，抗沖擊性會降低），這是因為溫度降低會改變材料的晶體結(jié)構(gòu)。

18.如何應對液化天然氣火災？可用的滅火劑和安全問題

天然氣中含有多種氣體成分，但甲烷 (CH4) 所占比例最大，占總體積的 60% 到 95%。在考慮消防員處理液化天然氣火災的安全問題時，這一事實非常重要。

這些船只安裝有制冷設備，在提供完全冷藏能力的同時，還能為貨艙（壓力容器）提供較高的設計壓力，但該設計壓力低于全壓式運輸所需的壓力。儲罐為圓柱形，結(jié)構(gòu)相比全壓式LPG船儲罐更薄。

載貨容量

半冷半壓式LPG船（現(xiàn)在已經(jīng)很罕見了）的體積可達 5,000 立方米。它們的構(gòu)造基于在 8.5 kg/cm2。的壓力和-10°C的溫度下運輸丙烷。半壓全冷式LPG船的體積一般最大可達15,000立方米。它們可以設計成在圓柱形或球形儲罐中裝載各種貨物，設計的最低使用溫度為-48°C，工作壓力約為5至8 kg/cm2。

溫度控制

這些船上的再液化裝置通常具有相當大的容量，如果需要，可以將貨物以氣體裝載，然后在船上再液化。它們能夠在裝貨作業(yè)或在海上航行時加熱或冷卻貨物，還能在卸貨時提高貨物的溫度。安裝了再液化裝置后，還可以減儲罐壁的厚度。

建造

與全壓式LPG船相比，半壓式LPG船能更有效地利用船體內(nèi)部空間，儲罐數(shù)量一般從2個到6個不等。
雙層底部用于壓載水，貨艙周圍的艙室空間無需惰化。

優(yōu)勢

半壓式LPG船的優(yōu)點是:

• 相同容量的貨艙可裝載更多貨物
• 同樣容量的貨艙重量更輕，建造成本更低
• 可以建造更大、更經(jīng)濟的船舶。

第一批使用半壓式技術的LPG船出現(xiàn)在1961年，它們以半加壓/半冷藏（SP/SR）的狀態(tài)運輸氣體，但到20世紀60年代末，半壓/全冷藏(SP/FR)式氣體運輸船因其在貨物裝卸方面的高度靈活性而成為船東的首選。這些運輸船裝有圓柱形、球形或雙瓣形儲罐，能夠在冷藏和加壓儲存設施中裝卸氣體貨物。