LNG船液舱及其绝热技术概况

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1、LNG船液舱及其绝热技术概况摘要：对LNG船液舱的结构类型进行了简单介绍。低温LNG使运输船的液舱必须具有很好的隔热效果，从减少进入LNG船液货舱内的热量和LNG的蒸发以及LNG冷能利用的角度出发考虑，改变船舱的绝热结构和绝热类型以达到更好的绝热效果。论述了几种LNG船液舱的绝热技术，并分别分析了他们的工作原理和工作过程以及它们各自的优缺点及其适用领域。为LNG船液舱绝热技术的设计提供了参考和借鉴，对提高和创新LNG船液舱的绝热技术有积极的意义。关键词：LNG船舱；结构；低温；漏热；绝热技术0引言由于产气区和用气区之间的地理位置的局限，通过海上运输的LNG占天然

2、气总交易量的很大部分，所以，用船来运输LNG是天然气运输的渠道之一。LNG船作为海运LNG的主要工具，其液货舱的设计是非常关键的，不同结构类型的液货舱其功能和效益也大不相同。由于所输的LNG具有易燃易爆、易发生化学反应等特性，降低LNG的蒸发率尤为重要，所以其液货舱的设计需满足绝热的相关规范和标准，不同型式的绝热技术其效果和适用性也大不相同［1］。1LNG船液货舱结构类型目前，世界LNG船以大型船为主。LNG船最显著的特征是液货舱系统的不同，它所拥有的液货舱应使主船壳结构免受脆性破坏。其液舱型式多而且技术难度高，特别是耐低温金属材料、绝热、船舶安全等。LNG船的

3、液货舱结构型式是总体设计中首要的关键问题，液货舱结构型式设计的好坏，直接影响到船舶的经济性和安全性［2］。根据现阶段所建造的LNG船类型，按照LNG船液货舱系统不同可把液货舱分为独立型（Detachment）和薄膜型(Membrane)两中典型的型式。不同型式的液货舱对LNG船的总体性能指标、建造难度、操作作业和维修保养成本等方面都有较大的影响。独立型液货舱完全由自身支持，并不构成船体的一部分，也不分担船体强度，即船体与液货舱的结构是分别独立的，主要有挪威的MOSS型和日本的SPB型。薄膜型是由一层很薄的金属板作为主舱壁，通过绝热层由邻近的船体结构加以支持，属于

4、非自身支持的系统，主要有法国的GTT型和GTZ型［3］。2LNG船液舱绝热技术LNG船液货舱的绝热一般汽化热小，环境相对于低温LNG来说是一个很大的热源，微小的漏热会影响液货舱的低温效果。LNG是一种多组分的液体，又是常压低温储存且海上环境复杂，其组分和温度的变化必然引发LNG热平衡的不稳定，若有相当的热量渗入则会引起许多问题，比如液货舱承受压力、LNG的蒸发问题及释放等。在LNG的海运过程中，无论从运输的经济性还是安全性角度考虑，绝热技术都是LNG储运设备设计的关键技术之一。下面将介绍几种不同的LNG船液货舱的绝热技术［4、5］。2.1LNG船液舱热管绝热技术

5、热管（Heatpipe）是一种用于传热的蒸发一冷凝装置。在此装置中汽化潜热是靠蒸发加热段的液体和在冷却段冷凝蒸汽来进行传递的，而工质的闭路循环是靠毛细作用或体积力来实现的。热管的基本工作原理如图1所示，典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3x10（10-1～10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为加热段，另一端冷却段，根据实际所需可在两段中间布置绝热段。当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

6、如此循环不停，热量由热管的一端传至另一端。图1热管工作原理图热管作为一种新型的绝热结构应用到LNG船液舱隔热，起到对全冷式液货的绝热保温作用，具体结构如图2所示。该结构将热管直接插入绝热材料中，以插入部分为热管的加热段，由外界渗入的热量部分由热管的蒸发加热段吸收；而露在舱壁外的部分作为热管的冷凝段，液舱中因为吸热而蒸发的低温气体由液舱热交换器导入对冷凝段进行冷却。将蒸发的低温气体引向热管的冷凝段，就能获得低温冷流体，就地取材达到保温目的。此时，外界通过船壳渗入绝热层的热量由热管大量导出，实际进入液舱的热流量为：Q3=Q1-Q2［6］。图2热管绝热结构图1-储槽热

7、交换器2-热管冷凝段3-绝热材料4-船壳5-热管蒸发段与常规的绝热材料相比，采用该热管结构的优点是热渗透量将大大减少，结构简单、可靠，冷源就地取材，并因插入了热管而提高了绝热层的结构强度；热管承压能力较高，可承压运行。缺点是工作液体在管壳内连续流动，同时存在着温差、杂质等因素，使管壳材料发生溶解和腐蚀，流动阻力增大，使热管传热性能降低；LNG多组分的性质在不同的温度下使其物理性能改变，其热管中工作液体物性恶化。这种绝热工艺可用在薄膜型液货船舱上。2.2LNG船液舱热虹吸管绝热技术图3热虹吸管工作原理图热虹吸管又称重力热管，主要由管壳、端盖、工作介质三部分组成。与

8、普通热管所不同的是其管内