不得不保存、收藏的LNG基础原理知识

什么是LNG？LNG的运输方式是什么？LNG的产业链有哪些？
天然气原料经过预处理后低温液体混合物
LNG（Liquefied Natural Gas）即液化天然气，是天然气原料经过预处理，脱除其中的杂质后，再通过低温冷冻工艺形成的低温液体混合物。
物理性质：LNG无色、无味、无毒、无腐蚀性，比重小，体积约为同量气态天然气体积的1/625。
因此它具有经济高效、安全可靠、灵活方便且清洁环保的优点。
LNG产业链
生产、运输、销售三大环节
在上游环节中，气田产出天然气，并将天然气进行简单的处理加工；
在中游环节中，液化厂将处理加工后的天然气液化，由LNG船舶的运输至LNG接收站；
在下游环节中，接收站将接收到的LNG进行再气化后进行销售，并最终通过管道输送给用户。
LNG产业链示意图

LNG主要运输方式
管道运输、LNG船运输、CNG船运输
LNG的运输方式，主要有以下三种：管道运输、LNG船运输、CNG船运输。

管道运输
将天然气液化后，通过长距离、大口径输气管线将LNG送往终端用户。
LNG船运输
将天然气液化后，通过LNG船运送至LNG接收终端，并在终端将LNG重新气化传送给用户。
CNG船运输（Compressed Natural Gas）
将天然气压缩后，装载在CNG船上的管组内，通过CNG船来运输至接受终端，并最终传递给用户。
从运输距离、投资成本、运输成本及运输量三个方面考虑，三种运输方式各有利弊，正确的选择运输方式可以降低成本，缩短时间。
三种运输方式的比较：

目前海上最常用的运输方式是LNG船运输。下面将介绍LNG运输船的分类及各自的特点。
LNG船舶分类及各自特点
大型远洋、中小型LNG运输船等五种类型
LNG船的类型主要有5种，分别是大型远洋LNG运输船、中小型LNG运输船、移动式LNG加注船、LNG燃料动力船以及LNG加注趸船。
大型远洋LNG运输船
舱容大于10万方的LNG运输船。
特点
①运输量大 ②投资成本高 ③技术要求和可靠性要求高 ④只能进行LNG 运输
大型远洋LNG运输船
中小型LNG运输船
舱容小于10万方，范围多在1000m³到80000m³的LNG运输船。主要适用于中、短距离运输。
特点
①运量大 ②经济效益高 ③运输灵活 ④营运周期短
中小型LNG运输船
移动式LNG加注船
具有加注功能的一类LNG运输船。其解决了水面作业船舶LNG机动加注的问题。
特点
①方便灵活，极少占用码头资源②经济效益高③加气方便、安全可靠

移动式LNG加注船
LNG燃料动力船
以LNG作为船舶主要动力燃料的船舶。
特点
①清洁环保，氮氧化物和二氧化碳排放量少②可以杜绝硫化物和细小颗粒等其他有害物的排放③经济效益高，节约燃料成本④续航能力弱，安全性较差

LNG燃料动力船
LNG加注趸船
固定于水中某一位置，储罐、LNG泵和加注设备等部件固定安装于船上，用于船用LNG燃料加注的趸船。
特点
①机动性好，加注灵活②加注效率高，可适合大型加注③操作成本高，操作性差
LNG加注趸船
LNG运输船关键设备
货物维护系统、推进系统、燃气供给系统
货物维护系统
货物维护系统指用于围护货物的装置，包括所设的主屏壁和次屏壁以及附属的绝热层和屏壁间处所，还包括必要时用于支持这些构件的邻接结构。
主要分为自身支撑型和非自身支撑型两类。
第一种类型是自身支撑型。
指自身支持的液货舱，不构成船体结构的一部分。
按设计准则和建造方法可分为：
①独立A型：应用传统的船舶结构的公认标准进行设计的液货舱。②独立B型：指采用模型试验、精确分析手段确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性进行设计的液货舱。③独立C型：指符合压力容器标准，且设计蒸气压力不小于特定公式计算值的液货舱。
自身支撑型液货舱按结构可以分为SPB型棱形液货舱（日本IHI）、 MOSS球罐型液货舱（挪威）。

①SPB型棱形液货舱
为减少货物在船舱内晃荡撞击，在货舱内加一道纵向舱壁将货舱一分为二。货仓材料采用耐低温铝合金，绝热材料采用塑料泡沫 。
SPB型棱形液货舱

②MOSS球罐型液货舱
货仓球体为高强度铝合金，外部覆盖泡沫绝缘材料，最外面是保护型金属外壳。分为北半球、南半球和赤道三大部分。
MOSS球罐型液货舱
第二种类型是非自身支撑型。
指由邻接的船体结构通过绝热层支持的一层薄膜组成，主要有GTT型薄膜舱。
薄膜型LNG货物维护系统由法国GTT公司持有专利。
GTT型薄膜舱
由双层船壳、主薄膜（1-2mm厚的不锈钢波形薄膜）、次薄膜（由复合层压材料组成）、低温隔热结构组成组成。
GTT型薄膜舱
推进系统
LNG运输船的推进系统，主要介绍一下四种推进系统。
第一种：柴油机+再液化推进系统
该系统包含低速二冲程柴油机和再液化装置。
特点
①推进系统与电力系统配置灵活②燃油成本较大，维护保养成本较大③二氧化碳、氮化物等排放量高
柴油机+再液化推进系统示意图
第二种是双燃料电力推进系统
它采用LNG与柴油混合燃料推进。
特点
①节能，管理以及维修费用低②舱室利用率较高③冷机启动时间短
双燃料电力推进系统示意图
第三种是双燃料二冲程低速机直接推进系统
采用MEGI主机，是一种双燃料低速机。
特点
①供给系统使用的是高压供给系统②可以任意比例LNG、柴油混合燃烧③推进效率高
双燃料二冲程低速机直接推进系统
第四种是天然气燃料气体机直接推进系统。
天然气气体发动机可以方便地利用LNG货物蒸发气。
特点
①可以节省大量舱内空间②减轻动力装置重量，增加载重量③节省运营成本
天然气燃料气体机直接推进系统
LNG燃气供给系统
目前LNG的供给系统可以大概分为两类，低压供给系统和高压供给系统。
低压燃气供给系统是进气压力为6~8bar的发动机供气的系统。
高压供给系统喷射压力约为300~450bar，解决了以液化天然气（LNG）为燃料的船舶的燃料储存、燃气气化、加热，提高了低速二冲程柴油机的高效率性能，极大的节省了能耗。
LNG燃气系统主要由压缩机，蒸发器，加热器，缓冲罐以及气液分离器组成。
高压燃气供给系统采用设置在储液罐内的LNG潜液泵采用管道与LNG日用罐、增压泵、高压缓冲罐、高压天然气加热器和主动力装置依次连接；
低压燃气供给系统在储液罐的顶端采用管道与气液分离器、压缩机、低压缓冲罐、低压天然气加热器和辅助动力装置依次连接。
LNG船舶液货装卸作业流程
检查、干燥、惰化、驱气等十二个步骤
LNG船舶液货装卸作业流程，具体包括十二个步骤，如下图所示：

各操作步骤的定义：
液货舱检查
检查安全装置，清除安全隐患。
干燥
清除液货舱、管路等的湿气，防止生成水合物或结冰。
惰化
降低货物中的含氧量，防止形成可燃的气体环境或货物发生氧化反应。
驱气
用待装的货物蒸气把液货舱中的惰性气体排挤出去。
预冷
在装货前降低液货舱温度以便尽量减少热应力和过度蒸发。
装货
进行货物的冷却和装载极限的控制等。
载货航行
进行货物状态控制。
卸货
包括把冷冻货物加热以便卸到常温压力贮罐中去。
压载航行
包括除液、除气、惰化和再驱气等。
换装货品
包括把液货舱准备好以便变更货种。
进坞维修
包括除液复温、用惰性气体置换可燃货物气体，随后用空气置换惰性气体等操作。