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LNG船

LNG船

LNG船即液化天然气船(Liquefied Natural GasCarrier)，是指专门运输液化天然气的船舶。

一船可分全压式、半冷／半压式、半压／全冷式、全冷式液化石油气船、乙烯船等类型。由船液舱、液货围护系统、推进系统等组成。设计与油船总体设计相似，呈尾机型，居住舱室都在船尾，液货都储存在船中部液货舱内。天然气在常温和常压是以气体状态存在，液化石油气是指液化了的天然气。液化的天然气的体积是气态的1／600左右，经过液化后运输是最经济的。

液化天然气船与航母、和超豪华邮轮并称为造船业皇冠上的三颗明珠。分别代表了完备的工业体系和集成能力、精加工工艺的巅峰、船舶设计的极致。2017年至2023年5月底，国际LNG船累计成交499艘，2022年LNG海运需求大幅提升，全年累计成交LNG船173艘，达到历史峰值。

发展简史

建设背景

天然气在常温和常压是以气体状态存在，液化气是指液化了的天然气。液化的天然气的体积是气态的1／600左右，经过液化后运输是最经济的。液化天然气船与航母、和超豪华邮轮并称为造船业皇冠上的三颗明珠。分别代表了完备的工业体系和集成能力、精加工工艺的巅峰、船舶设计的极致。

发展阶段

LNG海上运输开始于1959年，当时用杂货船改装的“甲先锋号”从美国路易斯安那州的查尔斯湖向英国肯威岛运送5000立方米LNG。

20世纪60年代初期，英、法等国陆续建造了一些液化天然气船，容量为2500~2700立方米。经过试验运输后，70年代出现了大型液化天然气船。1978年法国建成容量达130000立方米的巨型液化天然气船。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，促使了LNG船运的快速发展。

20世纪80至90年代，得益于跨大西洋航线贸易的发展，12万～13万m3LNG船是当时市场的主流。20世纪90年代至2005年，LNG船大型化进一步提升，14万～15万m3LNG船逐步成为市场主流。2006—2010年，随着中东—北美航线的开发，卡塔尔大幅布局新LNG生产线，订购了45艘20万～26万m3的Q-Class级LNG船。随着美国页岩气，致使美国从能源进口国变成出口国，Q-Class级LNG船的需求也因此大幅降低。

2013年，川崎汽船、日本邮船株式会社和日本海运株式会社的LNG运输船队正进入快速扩张时期。日本在核电站泄漏之前，已经是LNG进口第一大国，核电站泄漏事故后，日本原有的核电站仅有1/5恢复正常，致使日本LNG进口量激增。

2021年2月，韩国造船巨头三星重工表示，公司新承接了5艘1.5万标准箱（TEU）级液化天然气（LNG）船订单，合同总价为7812亿韩元（约合人民币46亿元）。三星重工2021年以来共承接10艘造船订单，合同总金额为13亿美元，迄今累计承揽22艘LNG船订单。

2021年8月29日，由沪东中华船厂建造的“木兰”号液化天然气（LNG）运输船在洋山港天然气码头挂上“利比里亚”籍国旗，正式投入运营。

2022年5月26日，中国船舶工业集团旗下沪东中华造船（集团）有限公司联合中国船舶工业贸易公司建造的8万立方米液化天然气（LNG）运输船传奇太阳号在中船上海江南长兴造船有限责任公司基地命名交付。

2022年7月26日，由中国海洋石油集团有限公司旗下中海油服股份有限公司(下称中海油服)自主投资建造的LNG(液化天然气)动力守护船“中国海洋石油集团有限公司543”“海洋石油548”在南通市成功交付。

2022年8月消息，由中国船舶集团有限公司旗下沪东中华造船（集团）有限公司承建的“中国海洋石油集团有限公司中长期FOB资源配套液化天然气（LNG）运输船项目”首制船在长兴造船基地点火开工。

2023年2月18日，中国船舶集团有限公司旗下沪东中华造船(集团)有限公司联合中国船舶工业贸易公司为深圳燃气股份有限公司建造的8万立方米液化天然气(LNG)运输船“大鹏公主”号在中船上海江南长兴造船有限责任公司基地命名交付。

2023年6月1日，中国船舶工业集团旗下中国重工子公司大连造船为招商轮船建造的17.5万立方米大型液化天然气（LNG）运输船首制船开工。

2023年12月5日，中国船舶工业集团旗下上海外高桥造船有限公司联合中国船舶工业贸易有限公司与加拿大Seaspan公司签署6艘10800车位LNG双燃料汽车运输船（PCTC）建造合同，本项目的承接使得外高桥造船手持PCTC订单达到了16艘。

2024年4月29日，中国船舶集团有限公司与卡塔尔能源公司签署建造18艘27.1万立方米超大型LNG（液化天然气）运输船，创下全球最大单笔造船订单纪录。

分类

根据所载运的货物品种和采用的货物围护系统的设计和结构的不同，液化气船一船可分6种类型，即：全压式、半冷／半压式、半压／全冷式、全冷式液化石油气船、乙烯船和液化天然气船。

构造与原理

总体设计

LNG船液舱等组成，液化气船与油轮总体设计相似，呈尾机型，居住舱室都在船尾，液货都储存在船中部的许多专用液货舱内。

船液舱

LNG船液舱具有严格的隔热结构与材料，能保证液舱恒定低温。常见的液货舱形状有球形和矩形两种，也有将液货舱设计成棱柱形或圆筒形的。

液货围护系统

液货围护系统是LNG船的三大核心系统之一，是专用的液货舱防护系统，包括主屏壁、次屏壁、附属的绝热层和屏壁间处所，以及必要的用于支持这些构件的邻接结构。该系统主要分为薄膜型液货围护系统和独立舱液货围护系统。

现有LNG船队的围护系统以薄膜技术为主。以GTT公司为代表所研发的薄膜型围护系统技术处于市场垄断地位。

NO96薄膜技术

NO96薄膜技术是采用2层0.7mm的殷瓦钢薄膜作为主、次屏壁，采用焊接工艺连接；以胶合板制成绝缘箱，并填充珍珠岩、玻璃棉或泡沫板等绝缘材料作为绝缘层，绝缘模块通过特殊的不锈钢连接件与船体固定。该技术特点是绝缘层总厚度保持530mm不变，通过不断优化绝缘箱的结构、减少胶合板的用量，同时应用性能更好的绝缘材料（如玻璃棉、聚氨酯泡沫板等）来提升其保温性能（即自然蒸发率指标）。

MARKIII薄膜技术

MARKIII薄膜技术是以1.2mm的304型不锈钢波纹板作为主屏壁，采用焊接工艺连接；以铝膜加玻璃布的“三明治”复合材料作为次屏壁，采用粘接工艺连接；以聚氨泡沫板作为绝缘材料，绝缘模块以ep与船体粘接固定。MARKIII围护系统降低蒸发率指标主要通过改变绝缘厚度来实现。

独立舱技术

独立舱技术又细分为A型独立舱技术、B型独立舱技术和C型罐独立舱技术。

A型

A型独立舱技术最大的特点是包含2层完整屏壁，绝缘层可以敷设在船体或液货舱外表面。

B型

B型独立舱技术包含MOSS球罐舱技术和B型SPB舱技术。MOSS球罐舱技术始于20世纪70年代的挪威MOSSRosenberg公司，罐体采用耐低温的铝合金材料，整个球罐由设置在赤道圈外侧垂向柱形裙围结构支承，裙围结构直接与船体焊接加固，罐体外侧敷设聚苯乙烯泡沫板，绝缘厚度可根据蒸发率要求进行相应调整。MOSS球罐技术有坚固的球型罐结构、优秀的抗晃荡载荷能力和高可靠性。随着技术水平的高速发展，在MOSS球罐技术基础上，日本三菱公司将球形罐改良成豆荚形罐体，可有效提高LNG船空间利用率，并降低风阻、提升船舶性能。

C型

C型罐独立舱技术相对成熟，一般为圆柱形压力罐，与B型独立舱技术相同，舱外表面敷设聚苯乙烯等绝缘材料，具有工艺简单、无专利费和造价低廉等优点。

推进系统

LNG船动力系统经历了汽轮机→低速柴油机直推配再液化装置→双燃料电力推进→双燃料低速机直推的发展历程。

推进系统直接影响LNG船投资和营运成本。2000年以前，以LNG蒸气和燃油作为锅炉燃料的汽轮机（又称“蒸汽透平”）推进系统是大型LNG船的唯一选择。该方案采用齿轮箱单轴单桨方式，但其问题是体积庞大、燃料利用效率低，总热效率仅29%。

2010年以后，双燃料电力推进（dualfueldieseelectric,DFDE）中速机技术逐步成熟。其采用双轴双桨推进，原理是将机械能转换为电能，再通过变频、变压转化为机械能推动螺旋桨，故整个推进链能耗还是有较大损失。

节能减排

国际海事组织（internationalmaritimeorganization,imo）来对各类船型制定了越来越严苛的环保指标要求，LNG船也须考虑节能减排技术的应用，以适应国际范围内低碳化发展趋势。

LNG船线型优化设计技术的一个主要发展趋势是采用双鳍线型设计。LNG船大多选择加装选择性催化还原（selectivecatalyticreduction,SCR）装置。为解决天然气双燃料发动机中的甲烷逃逸现象，主机厂家先后对LNG船双燃料低速主机开展优化升级，应用了废气再循环智能控制技术，使燃烧更加充分而减少近50%甲烷逃逸，同时可降低NOX排放，使LNG双燃料主机在燃油和燃气模式下，均可满足TierIII排放要求。

安全性

在45个大气压下，天然气的临界温度为一82℃，但是在通常的大气压下以散装形式运输LNG时，须将其制冷至-163℃。由于装船的液货很轻，液货舱不能用作压载舱，液化气船干舷大都很高。

尽管液化石油气在非常低的温度下，或者在高压下装运，但液化气船通常被认为比油轮运输安全，其原因是：船体大多数设计成双层壳结构；夹层中间充填隋性气体；由于有连续的气体防爆监测装置和周密的装卸操作方法。因此，一般认为液化气若漏出舷外，瞬即汽化，不会污染海洋和岸边。

关键技术

液货操作系统是LNG船功能实现的核心关键系统，主要包括高/低负荷压缩机、LNG蒸发器、天然气加热器和再液化装置等，主要功能是完成LNG船围护系统干燥、惰化、气升、冷却、装货、卸货和升温等操作。

核心的低温压缩机先后经历了六级离心式压缩机、四级离心式压缩机和两级螺杆式压缩机等多个类别和型式的变化；再液化技术也从最初的大排量氮膨胀型式，变为节能性能更好的紧凑型/深冷型。

市场销售

中国

根据中国国家发展与改革委数据，2023年前5月中国天然气消费量1627亿立方米，同比增长5.7%；中国LNG进口主要来源于澳大利亚、卡塔尔、马来西亚、印度尼西亚四大进口国。随着美国页岩气技术日益成熟，燃气产量逐渐递增，中美间的LNG贸易越来越多，并几乎由LNG船来承运。从2023年上半年全球主要LNG贸易地流向图看，澳大利亚、卡塔尔、马来西亚、俄罗斯和美国是中国LNG进口的主要来源，其中澳大利亚在中国LNG进口贸易伙伴中占据首位，当前中国海运LNG进口国多元化的格局已愈发明显。

据统计，中国船舶集团有限公司2022年全年累计签约大型LNG运输船订单达49艘，合同金额超过100亿美元，订单总量全球市场份额从2021年的不足7%跃升至2022年的近30%，形成了与韩国三大船企并驾齐驱的LNG运输船建造市场新格局，预计2023年下半年中资船厂将进一步提升LNG运输船造船市场份额。

2024年4月29日，中国船舶集团与卡塔尔石油公司签署建造18艘27.1万立方米超大型LNG（液化天然气）运输船，创下全球最大单笔造船订单纪录。