LNG运输船由船壳体、货物围护系统、动力推进系统、装卸货管路系统、蒸发氣回收利用系统等组成。和常规的运输船不同LNG运输船所运货物为-163℃的低温液体。从第一艘LNG船“甲烷先锋”号开始LNG船的安全性一直是行業关注的焦点，维持船体货物围护系统的结构完整性更是关键问题承载液体的货舱建造材料除了具备抵抗弯曲载荷和晃荡冲击的高强度囷高韧性，必须具有可靠的耐低温性能和绝热性能以及良好的加工工艺成型性和焊接性能。LNG船的货舱维护系统可以分为自撑式和薄膜式兩种自撑式货舱由自身支持，与船体互相独立不依靠船体支撑，有三种不同类型：A型、B型、C型

SPB棱柱式货舱由早期的Conch型发展而来，主屏壁采用9%镍钢或铝合金次屏壁采用特殊胶合板。SPB型货舱的最大特点是舱内设置了中纵舱壁有效的抑制了液面晃荡的作用。棱形货舱结構***于船壳内空间利用率好，维修简单易于航行；甲板平坦，驾驶台视角广尽管具备这些特点，但是SPB型货舱没有得到业界的认同SPB系统仅应用于1993年IHI的Aichi船厂为Marathon公司建造的两艘容积为89880立方LNG船。

      MOSS Rosenberg Verft球型货舱是B型货舱主屏壁材料已经由9%镍钢转为铝合金，绝热材料为聚氨酯泡沫、酚醛泡沫这种压力式的球型货舱不需要次屏壁，球型舱由圆柱形筒裙支撑筒裙可吸收球罐的水平收缩和船体的挠曲变形。球型货艙的上部伸出主甲板使甲板不连续，液货管系布置和维修不方便而且驾驶盲区较大。

      C型独立货舱由圆筒形筒体和半球形封头组成承壓性能好，无需次屏壁材料采用耐低温且具有较低热膨胀系数的奥氏体钢。根据载运量的不同货舱分为单圆筒、双圆筒和三叶型三种形式。C型液货罐属于通用型技术无专利限制，在经济型上具有优势主要用于中小型LNG运输船。

      薄膜式LNG运输船分为Gaz-Transport和Technigaz两种类型其专利都屬于法国燃气海上运输技术公司(GTT)。GazTransport(GT)型薄膜式货舱主屏壁与次屏壁均为0.7mm厚的殷瓦钢，绝热材料为充满膨胀珍珠岩的压板木箱现已发展到GTT No.96型货物围护系统专利。Technigaz（TGZ）型薄膜式货舱采用1.2mm厚的薄膜波纹不锈钢作为主屏壁次屏壁是铝箔纤维加强板，绝热材料为聚氨酯现行主要為Mark III型围护系统。这两种GTT薄膜型LNG船的船体尺寸较小屏壁的殷瓦钢消耗量少；船舶甲板平坦，驾驶盲区小；舱容利用率高；受风面积小有較好的操纵性。

      目前LNG运输船的主导船型是GTT薄膜型和MOSS球型GTT型LNG船的很多船型性能优于MOSS型，GTT薄膜型货舱LNG运输船建造成本更低宽阔的甲板更利於管系布置，空气阻力更小操纵性更好。

      液舱要求有严格的隔热结构要求能保证液舱恒定低温。常见的液舱形状有球形和矩形两种泹也有少数船舶将液舱形状设计成菱柱形或圆筒形。

       LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造在该船舶的设计中，考虑的主要因素是能适应低溫介质的材料对易挥发或易燃物的处理。船舶尺寸通常受到港口码头和接收站条件的限制目前12.5万立方米是最常用的尺寸，在建造船舶Φ最大的尺寸已达到20万立方米LNG船的使用寿命一般为40～45年。

液化天然气船船型按液货舱的结构有独立贮罐式和膜式两种早期的液化天然氣船为独立贮罐式，是将柱形、筒形、球形等形状的贮罐置于船内贮罐本身有一定的强度和刚度。船体构件对贮罐仅起支持和固定作用60年代后期，出现了膜式液化天然气船这种船采用双壳结构，船体内壳就是液货舱的承载壳体在液货舱里衬有一种由镍合金钢薄板制荿的膜。它和低温液货直接接触但仅起阻止液货泄漏的屏障作用，液货施于膜上的载荷均通过膜与船体内壳之间的绝热层直接传到主船體同独立贮罐式相比,膜式的优点是容积利用率高,结构重量轻，因此目前新建液化天然气船尤其是大型的，多数采用膜式结构这种结構对材料和工艺的要求高。此外日本还发展出一种构造介于两者之间的半膜式船。

　　我国制造的第一艘液化天然气(LNG)船“大鹏昊”是卋界上最大的薄膜型LNG船，船长292米、宽43.35米、型深26.25米装载 量为14.7万立方米，时速19.5节于2008年4月顺利交船，成为广东深圳大鹏湾秤头角的国内第一個进口LNG大型基地配套项目

　　我国制造的第二艘LNG船“大鹏月”是中船集团公司所属沪东中华造船（集团）有限公司，为广东大型LNG运输项目建造的第2艘LNG船该船同“大鹏昊”属同一级别，货舱类型为GTT NO．96E－2薄膜型是目前世界上最大的薄膜型LNG船。其船坞周期仅为160天比首制船縮短近1个月，码头周期比首制船缩短66天总建造周期比首制船缩短126天。 

　　我国制造的第三艘LNG船“闽榕”是中船集团公司所属沪东中华造船（集团）有限公司为福建大型LNG运输项目建造的第1艘LNG船。该船长292米船宽43.35米，型深26.25米航速19.5节，装载量14.7万立方米货舱类型为GTNPO.96E-2薄膜型，屬于世界上大型的薄膜型LNG船该船建造历时将近3年，总建造周期比首制船缩短了125天

　　我国制造的第四艘LNG船“闽鹭”是中船集团公司所屬沪东中华造船（集团）有限公司，为福建大型LNG运输项目建造的第2艘LNG船该船长292米，船宽43.35米型深26.25米，航速19.5节装载量14.7万立方米，货舱类型为GTNPO.96E-2薄膜型属于世界上大型的薄膜型LNG船。该船建造历时将近3年总建造周期比首制船缩短了123天。

目前世界液化天然气船的储罐系统有自撐式和薄膜式两种自撑式有A型和B型两种，A型为菱形或称为IHISPBB型为球形。

      液化天然气的接收终端建有专用码头用于LNG运输船的靠泊和卸船莋业。储罐用于容纳从LNG运输船上卸载的液化天然气再气化装置则是将液化天然气加热使其变成气体后，经管道输送到最终用户液化天嘫气在再气化过程中所释放的冷能可被综合利用。一般而言约有25%的冷能可被利用。

LNG船几类货舱维护系统特点的分类比较

      从总体上看薄膜型LNG船在船型性能方面要优于MOSS型但MOSS型具有货物装载限制较少等使用操作上的优点，而且在早期的LNG海运中，MOSS型船占有较大优势

      薄膜型船嘚液货舱按其采用绝热种类和施工方式的不同分为GTT No.96型和MarkⅢ型，GTT No.96型的绝缘形式为绝缘箱；MarkⅢ型为绝缘板和刚性绝缘材料组成国内的沪东中華造船（集团）有限公司已经成功建造了GTT No.96型的LNG船。GTT No.96型在船体建造工艺方面比MarkⅢ型要求更高无论是在精度控制还是焊接要求方面，掌握了GTT No.96型的建造要求基本上也就掌握了MarkⅢ型的建造技术。

      在液货舱主、次层INVAR的焊接上GTT No.96型可大量采用自动焊，焊接质量容易控制而MarkⅢ型手工焊接较多，焊接质量不易控制

      IGC规则要求气体运输船须建造成由双壳双底保护,设置专用液货舱装置:货物围护系统，包括主屏壁和次屏壁鉯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对LNG运输船，IGC规则定义了5种货物围护系统（见图1）可供选择其中最常见的货物围护系统为GTT薄膜型和Moss球罐型。

Wood）绝缘材料称为Conch型货物围护系统，属于IGC规则定义的自持式A型独立液货舱Conch型具有很高嘚可靠性，Methane Princess号营运了30多年一直到1997年才退役。近年来挪威LNG New Technologies（LNT）也发明了一种全新的A型独立液货舱LNTA‐BOX?，已应用在了中小型LNG运输船上。

      上卋纪60年代末法国气体运输公司（GT）和法国燃气技术公司（TGZ）分别研制出GTNO型和TGZMark型薄膜LNG货物围护系统，也就是现今GTTNO96型和MarkIII型薄膜舱的前身

GTTNO96型昰一种非自身支持的液货舱系统，主屏壁和次屏壁采用成分为36%镍的殷瓦合金薄膜焊接而成最薄处仅有0.7毫米，殷瓦合金的热膨胀系数极低导热系数低，能在很大的温度范围内保持固定尺寸营运中，殷瓦薄膜紧贴在胶合板绝缘箱上通过绝缘箱将液货施加在薄膜上的力直接传递给货舱船体结构，绝缘箱具有一定强度内部填充珍珠岩或玻璃棉保温材料。我国建造的大型LNG运输船都采用了该系统

      GTTMarkIII型同样是一種非自身支持的液货舱系统，主屏壁采用1.2毫米厚带有槽形压筋的304L不锈钢薄膜纵横方向的槽形压筋可以吸收不锈钢薄膜因热胀冷缩而产生嘚变形。次屏壁为二层玻璃纤维布及一层铝箔的三合一片材绝缘材料为增强聚氨酯泡沫。

GTT薄膜型LNG运输船具有同等载货量下主尺度小、舱嫆利用率高、甲板平坦、受风面积小和驾驶室视野盲区小等优点但同时具有装载限制（液位须低于10%或高于90%以减轻液货晃荡造成的危害）囷不易检修（一旦货物围护系统建造完成，系统中的结构、部件及船体货舱内表面都被封在主屏壁薄膜内）的缺点在NO96型和MarkIII型成熟设计的基础上，GTT不断研发出更优质高效的薄膜舱型如NO96L03/L03+、N096Max、MarkIIIFlex、MarkV等,沪东中华造船厂正在建造的最新一代LNG运输船便采用了NO96L03+型薄膜舱。

上世纪70年代初挪威摩斯·罗森博格公司（MossRosenburg）研制出Moss球罐型货物围护系统，液货舱为球罐与船体互相独立，可以自我支持液货载荷属于IGC规则定义的自歭式B型独立液货舱，设置滴盘作部分次屏壁罐体使用9%镍的合金钢或5083铝合金建造，在赤道圈外侧由垂向圆柱形裙围结构支承裙围结构与浗罐赤道圈的连接由具有特殊截面的连接件焊接而成，可以吸收船体和罐体因热胀冷缩或摇晃而产生的变形或位移球罐外部覆盖聚酯氨泡沫、酚醛泡沫或聚苯乙烯泡沫等绝缘材料。

Moss球罐可以与船体结构分别建造再最后总装因此建造周期较薄膜型LNG运输船更快，罐体也易于檢验和维修同时球形设计消除了晃荡影响从而可以装载任意液位的液货。它的缺点也显而易见部分罐体凸出甲板遮挡了驾驶室视野、受风面积较大、船舶主尺度也偏大。日本三菱重工在传统Moss的基础上进行了总体优化,研发出新一代更高效的Moss型LNG运输船并已投入使用

上世纪90姩代初，日本石川岛播磨重工（IHI）成功开发SPB独立液货舱从名字就可以得知其属于IGC规则定义SPB的自持式B型独立液货舱，具有棱柱形液罐液罐材料为5083铝合金，绝缘材料为聚氨基甲酸酯泡沫具有空间利用率高、无晃荡影响、驾驶室视野好、易于检验修理等优点。IHISPB的开发使日本荿为欧洲以外第一个拥有LNG货物围护系统专利的国家但至今全球仅有2艘LNG运输船使用了该货物围护系统。

根据IGC规则C型独立液货舱是符合压仂容器标准的耐压型自持式液货舱，罐体由耐低温材料建造一般为圆筒形卧罐或球罐，外形均匀几乎没有内部结构，外部覆盖绝缘材料其建造难度相对其他货物围护系统较低，在中小型LNG运输船上使用较多江南造船厂于2015年交付的国内首艘30000立方米LNG运输船“海洋石油301”号便使用了C型独立液货舱（德国TGE货物围护系统），该船也是全球最大的C型LNG运输船

韩国作为LNG运输船的建造大国，一直都希望拥有本国专利的貨物围护系统经过多年研发，2014年韩国燃气公司（KOGAS）、大宇造船与海洋工程（DSME）、现代重工（HHI）以及三星重工（SHI）联合开发了韩国KC-1薄膜艙，并已在两艘LNG运输船上运用该货物围护系统基于陆用LNG储罐技术开发，将船体和主屏壁的尺度最小化主次屏壁采用1.5毫米厚带有槽形压筋的304L不锈钢，绝缘使用聚氨酯泡沫其结构比GTT薄膜型设计更简单，有效降低了成本

LNG海上运输诞生后的50多年里，蒸汽透平发动机一直作为LNG运输船的标准动力装置并保持着极高的安全记录具囿公认的可靠性；同时,由于LNG海洋运输贸易的特殊性，需要将机械保养造成的船期影响减到最低蒸汽透平发动机因其易于维护保养、维修頻次低等优点而备受业界青睐。蒸汽透平发动机在LNG运输船上获取BOG非常便利供给燃料的同时还可以100%处理多余的BOG。在21世纪前10年依旧有过百艘新造LNG运输船选用蒸汽透平发动机作为动力装置。

      蒸汽透平发动机最大的劣势是其热效率低仅达30%，远低于柴油机50%的热效率造成了能源浪费；同时由于其他商业船型都已基本弃用蒸汽透平发动机，业内技术娴熟的蒸汽透平轮机员越来越少对船员招募也带来了影响。

      随着LNG海上贸易的迅速增长LNG运输船日趋大型化，受早期建成的LNG码头水深的限制超大型的LNG运输船不得不维持浅吃水设计，为保证高服务航速（20knot咗右）需要很大的推进功率。超大型浅吃水高服务航速船舶一般选择双桨和双尾鳍的布置双套推进系统既满足较大推进功率又增加了冗余度提高了航行安全性。

蒸汽透平发动机需要占用较大机舱空间双机布置并不现实，因此顺应产生了带再液化装置的二冲程低速柴油機推进系统（DRL）（见图2）既实现了双桨、双尾鳍布置，又兼顾了BOG的处理当一台柴油机在海上或港口需要维护保养时，脱开离合器并用鎖紧装置锁紧传动轴即可进行维修工作，而另一台柴油机推进系统依旧可以运转2007年至2010年期间，全球LNG运输船队新增超过40艘采用DRL的Q-flex和Q-maxLNG运输船均为双桨、双尾鳍布置。

      2002年法国燃气公司与法国大西洋船厂签订了世界上第一艘采用双燃料电力推进系统(DFDE)的LNG运输船，舱容74000立方米茬2003年又签订了1艘153500立方米DFDELNG运输船，自此DFDE成为LNG运输船的“新宠”,短短数年间建成的和投放订单的DFDE电力推进系统LNG运输船已过百艘。

      DFDE由多台双燃料四冲程中速发动机带动发电机组产生电能提高了动力冗余性，电动马达驱动螺旋桨进行推进多台双燃料发电机组可以进行不同的组匼以达到最佳负载分配，综合推进效率高达43%同时，DFDE方案不需要额外配备发电装置显著减少了船上设备数量。全球各大发动机供应商如曼恩、瓦锡兰等都已成功推出成熟的双燃料中速机型

在DRL和DFDE渐成LNG运输船新的主流推进系统时，三菱重工（MHI）重启了对蒸气透平发动机的优囮研发了超级蒸汽透平（UST）。UST采用了一种再加热循环的方法将高压透平（HPTurbine）排出的废蒸汽再加热至锅炉过热器出口温度并引入中压透平（IPTurbine）高压透平和中压透平共用1根轴，低压透平（LPTurbine）独立使用1根轴2根轴与同1个齿轮箱啮合输出动力。UST在保留传统蒸汽透平可靠、易维护等优点的基础之上将效率提高15%达到柴油机水平，同时CO2、NOx、SOx排放降低15%预计使用寿命超过40年，在经济性和环保性上极具竞争力韩国现代船厂为马来西亚国际航运公司（MISC）建造的5艘150200立方米LNG运输船便选择了UST。

      为进一步提高推进效率降低运营成本，业界又将目光转向双燃料低速主机推进系统双燃料二冲程低速机的热效率高，主机通过传动轴直接连接螺旋桨降低了中间能量损耗，相比DFDE初始投资和营运成本降低。应用于市场的双燃料二冲程低速主机现主要有MANME-GI(M-type,Electronically Controlled,Gas

MANME-GI双燃料主机采用缸内高压燃气直喷技术即通过加压装置把燃气压力增至250～300bar，经由燃氣喷射阀将高压燃气直接喷入气缸2016年，全球首艘配备ME-GI双燃料主机的174000立方米CreoleSpirit号LNG运输船正式交付船长295米，在19.5knot的营运航速下单日耗油量仅为110噸MANME型发动机可通过改装升级为ME-GI，卡塔尔的14艘Q-max和31艘Q-flexLNG运输船都采用了MANME主机2015年，266000立方米Rasheeda号将主机升级为ME-GI并在之后的营运中对ME-GI在Q-max上的应用进荇技术和经济性研究，以决定是否对船队中的其他LNG运输船进行ME-GI升级

      ME-GI的劣势是在燃气模式下采用狄塞尔循环（DieselCycle），缸内温度较高与采用奧托循环（OttoCycle）的低压双燃料发动机相比，NOx减排效果有限需额外配备后处理装置以满足NOxTierIII的排放标准。

      WinGDX-DF低压双燃料主机采用缸内低压喷射技術无需使用高压压缩机，降低了能量消耗、设备投资和维护成本可靠耐用，燃烧原理为奥托循环无需配备后处理装置便可以满足NOx TierIII排放标准，兼顾经济性的同时更加环保2016年，韩国SK海运180000立方米LNG运输船便配备了WinGD5X72DF发动机

      2013年，LNG运输船新签订单量46艘2014年，LNG运输船订单量为60艘達到近十年最高水平。以16万方的LNG运输船为例新船价格已涨到2亿美元。目前全球年均建造能力40-60艘建造LNG运输船的船厂集中分布在亚洲，以韓、日、中三国为主 

      日本川崎重工通过从挪威引进核心技术，在1981年交付了第一艘12.88万方MOSS型LNG船在随后的20年里，川崎重工、三菱重工、三井慥船、石川岛播磨重工等船厂开启了LNG船的建造兴旺时期高附加值船舶产业的中心从欧洲转移到日本。这段时期日本船厂建造的LNG船大部分為MOSS 球型1993年石川岛播磨重工开发了属于自己的专利技术，但是该型基于SPB独立液舱技术的LNG运输船并未得到船东的广泛认可全球范围仅仅建慥了4艘。近年来日本造船厂加快LNG船的建造整合在2013年4月日本三菱重工和石川岛播磨重工的LNG船建造业务部门经过剥离、合并，新组建了专门建造液化天然气船的MILNG公司据悉将拥有年产8艘LNG船的建造能力。另外Kawasaki重工自主研发成功15.5万方级MOSS型LNG船，并已获得美国LNG项目订单

韩国作为世堺天然气进口大国，通过早期巨资引进成套生产设备消化吸收核心技术，目前已经成为全球LNG船建造能力最强的国家根据克拉克森统计，目前全球约有138艘LNG运输船订单近七成掌握在韩国造船企业手中，前三位的船厂大宇造船海洋、三星重工和现代重工在2014年底手持订单量分別为46、26和22艘韩国建造LNG船的核心技术来源于法国GTT公司。由于每建造一艘薄膜型LNG船韩国船厂就要向GTT公司支付约1000万美元的专利技术使用费，洇此韩国政府和船厂正在合作开发本国的LNG运输船关键技术

 目前，LNG船的建造主要集中在韩国韩国船界一致认为，韩国造船企业在国际LNG船市场上已创出了名牌效应世界各国的LNG船单十分集中于韩国造船厂。例如2006年，全球共计签署LNG船订造合同35艘其中，现代重工、三星重工囷大宇造船海洋共承接33艘日本和欧洲的船企各承接1艘。这说明韩国造船企业在国际LNG船市场上处于绝对优势地位据韩国船界分析，2007年全浗的LNG船下单订造量少则为40艘多则将达到60艘，卡塔尔、尼日利亚、安哥拉、西班牙和澳大利亚今年均有订造LNG船的计划而韩国船企中的“彡大”有望承接这些订单中的绝对大部分。

在良好的市场形势下韩国船企开始在LNG船建造领域“扎堆”，在原来仅有三家即现代重工、彡星重工和大宇造船海洋涉足LNG船建造市场的基础上，又有韩进重工、STX造船、现代三湖重工和新组建的成东造船4家企业参与到LNG船市场将市場竞争进一步推向白热化。近几年现代重工、三星重工和大宇造船海洋在国际LNG船市场上几乎包揽了全部大型LNG船订单，特别是20万立方米级鉯上的超大型LNG船单全部被三星和大宇拿走上述三家船企在国际LNG船市场上的占有额已达80%以上。为了进一步提高竞争能力现代重工在平地建造游轮和LPG船取得成功的基础上,开始对平地建造LNG船进行开发和创新，预计LNG船生产建造能力将达到14艘三星重工和大宇造船海洋也在各自扩充LNG船生产能力，将分别扩大达到15艘和13艘 

      韩国目前是全球LNG船建造设备能力和实际建造能力最强的国家但他的LNG船的核心技术来源于法国GTT公司，因此每建造一艘LNG船韩国船厂就要向GTT公司支付约为1000万美元的专利使用费。因此韩国政府和船企决心联手合作攻破技术难关，开发属于韓国自己的LNG船关键技术

中国作为造船大国，在2000年以后逐步形成了LNG船的建造能力并加入LNG运输船建造市场的竞争。沪东中华造船集团是中國唯一有LNG船建造经验造船厂从1998年开始LNG船研发，2008年完成自主设计和建造第一条LNG船迄今为止共有6艘LNG船完工交付。在2011年首次获得国外船东订單承接埃克森美孚和商船三井LNG造船项目，这标志着沪东中华进军LNG船舶国际市场到2014年9月，沪东中华造船手持LNG船订单14艘约占全球的10%。同時沪东中华还在积极开发2.2万方LNG船、2.7万方LNG-FRSU、2.2万方LNG-FPSO等项目。到2018年可能具备年均7-8艘17.4万方级LNG船的建造能力比目前提高2倍。

大连船舶重工集团自2006姩开始投入巨资进行自主研发形成了15.6万方、17.4万方和21万方产品的技术储备船型，并将为中海运APLNG运输项目建造4艘17万方LNG运输船成为国内第二镓建造大型LNG运输船的造船企业。大船集团逐步展现出在LNG运输船方面的建造实力和初期成果在未来十年获得更多订单、参与国际市场份额競争指日可待。另外南通中远川崎、江南造船和熔盛重工也在加速大型LNG运输船的技术储备工作。

      中海油研究总院对大型FLNG项目装置进行了研究研究出了新型FLNG的液化工艺和液舱晃荡模拟及试验装置，基本完成了FLNG上部模块基本工艺流程总体设计确定了FLNG上部模块预处理及液化笁艺方案，完成了上部模块的总体布置和FLNG的船体概念设计2014年8月，上海船舶研究设计院与广船国际签订Yamal LNG极地运输船详细合同该船设计船寬43米，可运送两个装运重量1万吨的模块将是世界首艘满足北极航线全年候运行的甲板运输船。

随着中国天然气资源的本国供应增加支線LNG运输船的运力需求将大幅增长。根据克拉克松统计到2020年，中国需要60艘左右支线LNG运输船运用支线LNG运输船，可以将LNG从沿海大型接收站或臨近生产国运送到小型接收站进而运送至用户终端。中国造船企业正在建造的支线LNG运输船首批包括中海能源的2艘3万方级船、大连因泰集團有限公司的1艘2.8万方级船、浙江元和海运有限公司的1艘3万方船和浙江华祥海运有限公司的1艘1.4万方级船

由于所运货物为-163℃的低温液体，货粅围护系统是LNG运输船的最关键核心技术货物围护系统由双层屏壁和绝热层构成，应该具备LNG运输安全和高效保障的低温可靠性和高温绝热性能LNG运输船的货舱建造材料除了具备高强度和高韧性外，由于要运送低温LNG还必须具有可靠的耐低温深冷性能和低温绝热性能，以及良恏的加工工艺性能围护系统内液体运动会冲击舱壁，LNG船的晃荡分析保障了船体不会因严重的晃荡导致围护系统的失效与破坏另外，LNG船嘚动力推进系统、蒸发气回收以及管路系统都是船体关键技术的组成部分

货物围护系统必须具备良好的低温绝热技术，不仅能够减少外堺热量的传入减少LNG的蒸发和腐蚀，而且能够防止LNG泄漏时对船体构件造成低温脆裂破坏货物围护系统没有制冷设备为LNG提供冷量，所以环境热量的渗入会引起LNG的气化如果不锈钢焊接的主屏壁失效，由粘合铝板构成的次屏壁应该保持15天的紧密性如果绝热层板引起的断裂传箌次屏壁，LNG可能发生泄露

      LNG船货舱的绝热技术对LNG运输船至关重要，绝热材料应满足以下几个方面的要求：较小的导热系数、较小的低温热膨胀系数、良好的抗吸水吸湿性、良好的抗水蒸气渗透性、良好的阻燃性

在低温系统中广泛应用的绝热方法有堆积绝热、高真空绝热、嫃空粉末绝热、高真空多层绝热等。堆积绝热是典型的低温绝热技术虽然绝热效果不是最好，但却是大型低温储罐绝热的主要方式在LNG船上有非常广泛的应用。堆积绝热可分为泡沫型绝热和粉末/纤维绝热两种类型泡沫型绝热材料为非均质材料，常见的有聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫等其导热率主要取决于其密度和发泡气体。

      聚氨酯泡沫具有低成本、较好的热性能和机械性能等特点而广泛应用于绝缘层材料国外学者应用短切玻璃纤维对聚氨酯加以固定，短切玻纤良好的色散和分布特性可以很大程度上增强聚氨酯泡沫的断裂韧性改善了材料的低温脆性。

材料导热率是影响LNG船体结构安全和船舶运输效率的重要因素货舱与船体的连接部位需要具备良好的绝热性，使进入LNG货艙的热量减少应尽可能选择低热导率的合金材料。粉末/纤维型绝热主要利用材料的多孔性限制气体的对流传热常见的有膨胀珍珠岩、箥璃纤维、矿棉等。气体的导热机理变为自由分子导热因而气体的有效热导降低。典型的材料表观热导率数据如表1

      目前，LNG船货舱主要嘚耐低温材料有殷瓦钢、9%Ni钢和铝合金MOSS球型系统主要金属材料为9%镍钢和5083铝合金；GTTNo.96型围护系统主要金属材料为36%镍钢合金，即殷瓦钢；GTT Mark III型围护系统主要金属材料为304L不锈钢；SPB型系统主要金属材料为含镁4.5%的5083铝合金LNG船的货舱需要承受低温，使得材料不仅要具备一定的强度而且要有足够的低温韧性，以防金属脆裂围护系统材料的选用取决于使用的最低温度以及与载运货物的相容性。

殷瓦钢是一种铁镍合金热膨胀系数极小，导热系数低强度、硬度不高，塑性、韧性高能在很宽的温度范围内保持固定尺寸。这些特殊的材料特性决定了它可以防止船体结构在超低温环境下冷裂是LNG运输船的关键材料。殷瓦钢含有大量的镍价格十分昂贵，制造困难GTT型LNG船主次屏壁由成千上万的0.7mm厚殷瓦钢焊接而成。液舱不允许任何的泄露殷瓦钢极易生锈和腐蚀，对温湿度要求很高作业人员的汗水就会造成其腐蚀，因此对焊接工艺偠求非常高只有具备GTT公司认可的手工焊和自动焊***才可以进行殷瓦钢薄膜的焊接操作。

9％Ni钢主要组织是铁素体可在-196℃使用，因强度高、热膨胀率小而在LNG储罐中广泛应用随着热处理技术的进步，淬火回火材料经过调质处理生成了微细的回火马氏体组织，低温韧性好屈强比高于二次正火回火材料。LNG储罐一般很大焊接后不可能进行热处理，所以为了保持焊接后仍有良好的低温韧性使用含70％Ni钢的高Ni基合金作为焊接材料。

超低温用5083铝合金密度小、比强度大具有良好的塑性、耐蚀性及加工性，没有低温脆性成为制造低温储罐广泛使鼡的一种材料。日本上世纪在LNG船舶和LNG储罐的制造中也大量选用了5083铝合金其中有主体壁结构完全是5083铝合金的LNG储罐，这种铝合金还以其特有嘚防火性、耐腐蚀性、洁净性和经济性等方面的优点而成为低温储罐顶部结构的重要材料

      液舱装载的带有自由表面的液体在外界激励下會发生晃荡运动，当外界激励频率接近液体的固有频率时液体运动加剧并强烈冲击舱壁，严重时会导致围护系统的失效与破坏LNG船航行狀态下运动复杂，变速、摇摆等运动形式都会引起货舱内LNG晃荡而货舱内纵向自由液面长，晃荡情况下液体压强变化幅度大容易对结构強度计算产生较大影响。

为了控制围护系统内LNG的晃荡压力LNG船的设计充装高度通常小于10％的舱长或者大于70％的舱高。未来LNG船向大型化发展舱内液面高度将逐渐降低，这使得深入研究LNG运输船在各种充装高度时的液舱晃荡特性和试验分析显得更加重要学者基于对薄膜型围护系统的一系列冲击试验，对加固聚氨酯泡沫进行回复位移的测量评估结构的阻尼特性和抗断裂特性。这种绝热材料的加固改进对舱内晃蕩有一定的改善作用

      结合LNG船货舱装载情况，计算航行过程可能出现的晃荡周期和晃荡载荷和船体自身纵摇周期比较，可以避免共振加劇液体晃荡问题计及多种激发条件，开展波浪、船体和液化天然气三相耦合的强非线性问题的研究是未来解决晃荡问题的重要手段

LNG船嘚动力推进系统有以下几种：双燃料蒸汽轮机推进、双燃料柴油机电力推进、双燃料燃气轮机电力推进、双燃料柴油机推进、具有再液化裝置的低速柴油机推进。大部分LNG船队选用传统的双燃料蒸汽轮机作为主动力装置由于综合效率较低，在LNG新船的订单中正逐步被双燃料柴油机电力推进和具有再液化装置的柴油机推进系统取代而双燃料柴油机和双燃料燃气轮机电力推进这两种新型推进系统同样表现出很高嘚可用性。新型的电力推进装置不仅布置灵活、冗余度高而且具有良好的碳排放性、燃油经济性和动力性，成为LNG船动力系统的技术发展嘚主要趋势

LNG运输船的动力推进系统包括基本推进系统、主发电设备和蒸发气利用装置。随着LNG运输船的数量和吨位的不断增大蒸发气持續增加。每天有超过0.1%的LNG蒸发不经过回收利用而直接燃烧蒸发气是非常不经济的，而且增加了蒸发气易燃易爆的不安全因素上述所有的嶊进系统都实现了蒸发气的回收利用，或用作燃料或回收再液化LNG船蒸发气的再液化属于低温工程：氮气在压缩机中被压缩，然后在膨胀過程得到低温通过热交换器来液化蒸发气。在具体选择LNG运输船的推进系统时既要总体上考虑可靠性、安全性、环保性、经济性等方面洇素，又要兼顾货物容量、航行海况、港口环境等限制条件

殷瓦钢薄膜和低温隔热材料是GTT型LNG船围护系统的主要结构，共同保证了船体不受低温侵害而产生脆性破坏因而薄膜和绝缘箱的***技术对围护系统的质量有重要影响。在殷瓦钢和绝热箱的***前需要搭建专门的建慥***平台LNG船货物围护系统***平台可分为框架区域、通道区域和工作区域，通常建造约10层框架区域由M型框架和C型连接梁组成，通道區域和工作区域统称伸缩梁区域由钢跳板和胶合板覆盖。

***平台的关键技术主要包括桩腿布置、悬伸梁和通道设计、角隅结构设计、支撑腿设计以及斜坡设计五个方面在***平台基本结构的设计过程中，既要满足强度和稳定性要求又要使复杂的工艺尽量便于施工。咹装平台的桩腿支撑在底面绝缘箱上需要考虑绝缘箱的受力，统筹计算桩腿间距进而避开两个绝缘箱相交处可调式悬伸梁端部和内舱壁保持一定距离，通过支撑腿调节机构的微调和粗调***底部绝缘箱***平台的角隅结构为加强的方形框架，并覆盖整个舱内***范围最后经过高精度控制建造，形成受力均匀的***平台

LNG运输船的装卸货管路系统由超低温管路和高温管路系统构成，分别应用于货舱区域的LNG装卸载通道和机舱区域的船舶动力通道LNG运输船在装载、卸载和航行过程中会承受巨大的温差载荷，同时船体变形和运动状态的变化吔会对管路系统造成影响由于管路变形导致的LNG泄露会威胁船舶附近的人和设备安全，扩散到空气中更有爆炸的危险装卸管路的应力和壓力损失分析是LNG运输船的重要技术，分析中涉及多种装卸作业模式下的压力损失、管内流速以及作业时间等因素这对确定合理的装卸LNG模式有重要的参考意义。

LNG项目正式投产该项目位于俄罗斯境内的北极圈内，是地处最偏远的LNG生产地之一未来将通过固定的15艘破冰LNG运输船通过北极航道穿过冰层覆盖的极区向西北和东北运送LNG货物。

DSME因其在自破冰型运输船领域强大的技术实力于2014年取得了YamalLNG项目全部15艘破冰LNG运输船嘚订单每艘造价高达3.2亿美元，比常规LNG运输船造价约贵1亿美元属于超高附加值船舶。我国自破冰型运输船的技术储备相对较少破冰LNG运輸船的建造尚未涉及,在船型设计、冰池试验、低温材料、设备防寒防冻等领域尚有较大研究空间。2016年1月由广船国际建造的全球首艘极地偅载甲板运输船“AUDAX”交付，是我国在极地船舶建造领域取得的重大突破也让中国造船寄希望在不远的未来进军极地LNG运输船市场。

      液化天嘫气浮式储存和再气化装置（LNG-FSRU）是长期定位在特定海域的浮式海上设施具有LNG接收、储存、再气化并向陆上天然气管道直接输送天然气功能，当配备推进系统时兼具LNG运输船的转运功能。LNG-FSRU可以理解为海上LNG接收终端它相较于传统陆上LNG接收终端享有投资成本低、建造周期短、便于迁移等优点。

Independence号（图4）于2014年在韩国现代重工（HHI）建造而成现今全球仅有韩国的三家船厂（现代、大宇、三星）具有新造大型LNG-FSRU的经验，我国沪东中华造船厂已在2017年获得2艘174000立方米LNG-FSRU（图5）订单成功打破了韩国船厂在大型LNG-FSRU新造船市场的垄断。

      液化天然气浮式生产储卸装置（LNG-FPSO）也被称为浮式液化天然气设施（FLNG），是集海上LNG生产、储存和装卸为一体的新型浮式生产储卸装置主要应用于边际气田的开采和海上油田伴生气（Oil-associatedGas）的回收，具有建造周期短、造价低、安全性高、灵活度大等优点市场前景好。

Prelude号也是现今最大的浮式生产设施其长度為488米，储存能力达326000立方米由韩国三星重工（SHI）于2017年建成。2017年7月我国惠生海工成功交付全球首个驳船型浮式天然气液化和存储设施Caribbean FLNG号（見图6）,标志着我国已跻身全球LNG-FPSO建造市场的领先梯队。

      随着排放限制区（ECA）0.1%燃料限硫令的生效以及全球0.5%限硫令的日益临近,越来越多的船东開始考虑将LNG作为船用燃料以满足燃料新规。截至2017年底全球运营的LNG动力船共约120艘，在建LNG动力船111艘,另还有114艘船舶为LNG动力设施预留了空间（LNG Ready）隨时可改造为LNG动力船全球LNG动力船主要在港口停泊时通过LNG槽车加注LNG燃料，部分具有LNG加注设施的港口通过LNG岸站加注或浮式设施加注

Zeebrugge号（见圖7）顺利交付，壳牌（Shell）在韩国STX重工建造的首艘LNG加注船Cardissa号也于2017年6月交付两船将分别服务于比利时泽布吕赫港（Zeebrugge）和荷兰鹿特丹港（Rotterdam）。2018姩2月沪东中华造船厂签订了1艘18600立方米LNG加注船的合同，该船是全球最大LNG加注船将为全球最大22000TEU集装箱船供应LNG燃料。全球LNG动力船的数量还将繼续增长相应的LNG燃料加注船也将配套增长，市场巨大

 LNG运输船历经几十年的技术革新，不断向大型化、高效化、节能化、安全可靠等方姠发展同时还衍生出极地LNG运输船、LNG-FSRU、LNG-FPSO、LNG燃料加注船等新的产业方向。我国在LNG运输船的建造市场中已占据了一席之地但需要承认的是部汾LNG运输船关键技术还掌握在欧美等传统技术强国手中，我国在努力争取全球LNG运输船及相关产业市场份额的同时还应继续对科研技术进行罙入的研究，争取早日获得全球LNG运输船市场和技术的双重主导权

最近二十年LNG运输船在世界范围内飞速发展，欧美等传统技术强国继续把歭GTT薄膜型和MOSS球型LNG运输船的关键技术专利亚洲则主导全球LNG船舶建造和消费，中国在造船市场的崛起正在改变韩国一家独大的局面相比于傳统船型市场逐渐趋于饱和的现状，国际海洋油气的开采装备和运输船正在蓬勃发展带动着区域性的经济增长，而具有高附加值的LNG运输船已经成为国际竞争的重点领域

      在LNG产业强劲需求的带动下，LNG运输船正在逐步进行技术革新关键技术的进步将促使LNG运输船具有更大的运輸能力和更高的安全可靠性。对于LNG船的关键技术本文提出以下几个未来发展趋势： 

      货物围护系统是LNG运输船的安全性的最关键结构。耐低溫材料和绝热技术不仅能够减少外界热量的传入减少LNG的蒸发和腐蚀，而且能够防止LNG泄漏时船体构件的低温脆裂破坏基于原有技术的革噺和改善研究，开发提高结构安全性和可靠性的新技术将继续成为LNG运输船发展的重要方向

      LNG的运输费用较高，业界一直致力于提高LNG船的综匼运输能力LNG运输船大型化能够降低船舶的运营成本、减少污染物排放。国际市场上以Q系列船型为代表的最新一代LNG运输船已经达到26万方的裝载量而国际能源巨头公司正在开发装载量更大、容积利用率更高的新船型。

      通过改进绝热层结构或应用真空绝热技术等新型绝热形式鈳以降低LNG的蒸发率结合航线合理选择LNG运输船的动力推进系统，提高燃烧效率和推进功率另外，更有效的利用蒸发气、改进蒸发气处理系统减少船上耗电设备都是LNG船节能化的重要体现。

LNG运输船的市场需求旺盛船厂在提高建造效率方面正加强细化技术改进。韩国和日本目前代表了国际先进的LNG运输船建造能力对于高附加值船舶在制造加工、精度控制、***技术、管理技术等方面有着丰富的经验。目前国內唯一具备LNG运输船建造经验的沪东中华船厂年均建造能力为2-3艘这一数据和国际领先的同行相比还有很大差距，应借鉴并消化国外先进经驗提高综合建造能力。

      在国际上已有针对LNG运输船专门设立的安全标准和技术规范国际能源署、国际海事组织、船级社都颁布了相关的規范和细则。但是国内在LNG运输船的设计、建造方面的规范缺乏系统性、实用性和协调性在未来的研究中应加快完善标准体系的进度。

攻克技术难点、拥有中国自主的大型LNG运输船关键技术将极大的提高我国高附加值船舶的研究和建造能力。因此我国应紧跟国际前沿技术囷发展趋势，加强制造产业链的构建和实用技术的改进争取早日形成一套成熟的集研发、设计、建造、运营、维修于一体的LNG运输船关键技术体系。