低溫液化氣船再液化裝置的應(yīng)用及未來LNG船推進裝置選擇研究

【摘要】：眾所周知，液化氣是世界各國發(fā)展經(jīng)濟不可缺少的重要能源，隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的增強，液化氣在能源消費中的比重呈現(xiàn)出越來越高的趨勢。直接關(guān)系到我國能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整和經(jīng)濟的發(fā)展。作為一種重要的工業(yè)和家庭用燃料和無污染的自然能源，液化氣在當(dāng)代社會扮演越來越重要的角色，約占世界總能源供給的1／4～1／5左右，在發(fā)達國家，液化氣在能源結(jié)構(gòu)中的比重更大，例如，在美國約為60％，在發(fā)展中國家，對液化氣的需求也在以一個很快的速度增長。 液化氣包括液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)，是一種優(yōu)質(zhì)燃料，熱值高，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少，被成為“潔凈燃料”。目前已成為我國需求增長最快的能源產(chǎn)品，年均增長速度達到20％，盡管近年來我國液化氣產(chǎn)量的年均增長幅度達到13％以上，仍未能滿足市場需要，不得不大量進口，使我國成為亞太地區(qū)最大的液化氣買主之一。由于液化石油氣是氣態(tài)時的約1／250，而液化天然氣大約為氣態(tài)時的1／625，所以，液化氣必須在液化狀態(tài)下方能利用船舶經(jīng)濟地運輸。液化氣船是儲存和運輸液化氣的主要手段，船運也是連接出口液化廠和進口接收站之間的關(guān)鍵部分。 發(fā)展大型、高技術(shù)、高附加值船舶已是世界船舶市場競爭的焦點和熱點，為此，我國交通部已把“高技術(shù)性能船舶設(shè)計制造工程”項目列為十二大高技術(shù)工程項目之一，其中重點之一便是發(fā)展液化氣船。LPG船的建造，江南造船廠已有了良好的開端，隨著廣東LNG項目的拉開序幕，滬東中華造船廠在法國GTT公司的幫助下也已開始建造起LNG船，這將結(jié)束我國沒有LNG船的歷史，國內(nèi)LNG生產(chǎn)、運輸、儲存的空白從此將被填補。 根據(jù)貨物運輸時的溫度和壓力，液化氣船主要分為兩類，一種是環(huán)境溫度下運輸?shù)囊夯瘹獯?，即全壓式液化氣船，另一種是低溫液化氣船。除了全壓式液化氣船，低溫液化氣船一般配備再液化裝置來控制航行和裝貨時液貨艙內(nèi)的蒸氣壓力。所以，再液化裝置是液化氣船開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)之一，對低溫LPG船來說，配置再液化裝置尤其是至關(guān)重要的，對LNG船來說，配置再液化裝置也引起了船東的興趣。本課題分析了液化氣液化的主要方法，液化氣船的種類和設(shè)計原則；分析了再液化裝置的功用和類型；對利用再液化裝置如何來控制液貨艙內(nèi)溫度、壓力進行了原理性闡述，并對壓載階段利用再液化裝置控制液貨艙內(nèi)溫度、壓力進行了定量示例分析，找出再液化裝置的一定運轉(zhuǎn)容量下，液貨艙內(nèi)溫度、隨時間的變化關(guān)系規(guī)律并給予了實船驗證。本課題還對LNG船配置再液化裝置的可行性進行了研究， 上海海運學(xué)院碩士論文 并從技術(shù)觀點、能量觀點、和經(jīng)濟性觀點分別進行了闡述。并得出結(jié)論認為LNG 船配置再液化裝置是完全可行的。由于蒸發(fā)氣的再液化，選擇動力裝置時就無需考 慮動力裝置利用蒸發(fā)氣的問題。這就給LNG船選擇動力推進裝置提供了更大的空 間，本課題最后對未來LNG船推進裝置的選擇進行了分析研究，提出了幾種替代 方案，分析了各自的優(yōu)點和缺點，并給出具體的建議。 本課題的研究對填補國內(nèi)該領(lǐng)域的研究空白作了一定的嘗試，對提高液化氣船 的營運經(jīng)濟性，提高船舶運輸過程中的安全性具有重要的指導(dǎo)意義。同時對我國液 化氣船的設(shè)計、船舶裝備的開發(fā)以及新一代的LNG船舶的推出具有重要的參考意 義。并將促進我國造船業(yè)以及液化氣運輸業(yè)的發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】：液化氣船 再液化裝置 推進裝置 液艙
【學(xué)位授予單位】：上海海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：U674
【目錄】：

• 一 前言10-15
• 1.1 課題的提出10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述11-13
• 1.3 本課題要解決的主要問題及研究方法13-14
• 1.4 開展本課題研究的意義14-15
• 二 液化氣液化的主要方法和液化氣船15-19
• 2.1 液化氣的定義15
• 2.2 氣體液化的主要方法15-16
• 2.3 低溫液化氣船再液化裝置再液化原理16-17
• 2.4 液化氣船的種類與設(shè)計原則17-19
• 三 再液化裝置19-27
• 3.1 再液化裝置的功用19-20
• 3.2 再液化裝置的基本類型20-26
• 3.2.1 直接循環(huán)式再液化裝置20-22
• 3.2.2 間接循環(huán)式再液化裝置22-24
• 3.2.3 復(fù)疊循環(huán)式再液化裝置24-26
• 3.3 再液化裝置的基本要求26-27
• 四 利用再液化裝置控制液貨艙內(nèi)溫度壓力方法概述27-33
• 4.1 裝貨前液貨艙內(nèi)溫度、壓力的控制27-28
• 4.2 裝貨過程中液貨艙內(nèi)溫度、壓力的控制28-29
• 4.3 航行過程中液貨艙內(nèi)液貨溫度、壓力的控制29-33
• 五 再液化裝置控制液貨艙內(nèi)溫度壓力定量分析示例33-50
• 5.1 壓載航行過程中再液化裝置控制液貨艙溫度、壓力模型的建立33-35
• 5.1.1 液貨艙模型的建立33-34
• 5.1.2 再液化裝置的模型建立34-35
• 5.2 液貨艙傳熱分析35-43
• 5.2.1 BOR定義及再液化裝置液貨循環(huán)量的計算35-36
• 5.2.2 本文所采用的關(guān)于液貨艙和環(huán)境的一些主要參數(shù)和數(shù)據(jù)36-37
• 5.2.3 計算條件的假定37
• 5.2.4 液貨艙氣相空間的熱平衡方程37-38
• 5.2.5 平衡微分方程中幾個量的計算38-43
• 5.3 壓載航行中一定再液化裝置運轉(zhuǎn)容量下液貨艙內(nèi)溫度隨時間變化的規(guī)律43-46
• 5.4 結(jié)果分析46-47
• 5.5 液貨艙內(nèi)的壓力控制47-48
• 5.6 實船驗證48-50
• 六 LNG船配備再液化裝置的可行性研究50-63
• 6.1 目前世界上開展船用LNG再液化裝置研究的情況簡介50-53
• 6.2 LNG船上配備再液化裝置的3種基本方式53-56
• 6.2.1 全部再液化裝置53-54
• 6.2.2 自持式再液化裝置54
• 6.2.3 部分再液化裝置54-56
• 6.3 LNG船配置再液化裝置的可行性研究56-62
• 6.3.1 技術(shù)角度的可行性分析56-58
• 6.3.2 能量角度的可行性分析58
• 6.3.3 經(jīng)濟性角度的可行性分析58-62
• 6.4 結(jié)論62-63
• 七 未來LNG船推進系統(tǒng)的選擇63-76
• 7.1 LNG船推進系統(tǒng)替代的必要性概述63-66
• 7.1.1 問題的提出63-64
• 7.1.2 LNG船的特點64
• 7.1.3 形式的變化64-66
• 7.1.4 未來LNG船對推進系統(tǒng)的選擇要求66
• 7.2 目前LNG船上采用的蒸汽輪機推進系統(tǒng)66-67
• 7.3 可能的幾種替代方案67-75
• 7.3.1 燃氣輪機方案67-68
• 7.3.2 柴油機方案68-70
• 7.3.3 電力推進方案70-73
• 7.3.4 雙燃料發(fā)動機推進方案73-75
• 7.4 結(jié)論75-76
• 八 總結(jié)與展望76-78
• 8.1 本課題研究總結(jié)76-77
• 8.2 未來展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-82

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