液化天然氣運輸是實現(xiàn)液化天然氣貿(mào)易的必要手段，因而是液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。而天然氣液化又為運輸提供了大液氣密度比的物料(一體積液化天然氣的密度是一體積氣態(tài)天然氣的600倍)，大大提高了運輸效率，有力地促進(jìn)了世界天然氣貿(mào)易的增長。
液化天然氣的運輸可以有三種方式：船運、車運和管道輸送。這三種運輸方式中，管道輸送，特別是長距離管道輸送因為還存在技術(shù)上的一些困難，在應(yīng)用上尚無實例。而液化天然氣的海上運輸技術(shù)不斷成熟，船運是液化天然氣運輸?shù)闹饕绞?，占世界液化天然氣運量的80%以上。
20世紀(jì)50年代，隨著天然氣液化技術(shù)的發(fā)展，開始了液化天然氣海上運輸技術(shù)的研究。1959年，“甲烷先鋒號”的成功航行實現(xiàn)了液化天然氣的第一次海上運輸。根據(jù)LNG Shipping Solutions的統(tǒng)計(2004年)，世界上正在運營的液化天然氣運輸船已達(dá)151艘以上。其中，運輸能力5×104m3以下的15艘，5～12×104m3的16艘，而運輸能力超過12×104m3的達(dá)120艘。LNG運輸船的大型化趨勢明顯。2007年第十五屆國際LNG大會發(fā)布的數(shù)字，至2005年5月，全球已有181艘LNG船，2005～2007年有74艘LNG船完成建造交付使用，最大的已超過25×104m3。
一、液化天然氣海上運輸?shù)奶攸c
液化天然氣低溫、易燃、運輸量大的特點，使液化天然氣海上運輸也具有不同于其他海運的特點：投資風(fēng)險高、產(chǎn)業(yè)鏈特性強(qiáng)、運輸穩(wěn)定o
1. 投資風(fēng)險高
液化天然氣采用常壓、低溫運輸，LNG運輸船的儲槽需要低溫絕熱，建造費用高。目前，運輸能力13.8×104m3的LNG運輸船造價為1.5～1.6億美元，比同樣輸送當(dāng)量的油船造價高出4～5倍。因而，液化天然氣的運輸成本占液化天然氣價格的10%～30%，原油的運輸成本只占10%。
LNG運輸船是為載運-163℃的大宗LNG貨物的專用船舶，用途單一，經(jīng)營上也缺乏靈活性，這使液化天然氣船舶的投資風(fēng)險比其他種類船舶更大，在投資之前一般需要掌握20年以上的長期運輸合同。
2. 產(chǎn)業(yè)鏈特性強(qiáng)
液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粭l資金龐大、技術(shù)密集的完整鏈系。液化天然氣海上運輸鏈接了氣源(液化工廠)和下游用戶(接收站)。從項目前期研究開始，到實現(xiàn)合同運輸，各個環(huán)節(jié)密切相連，相互影響，同步推進(jìn)，形成了事實上的液化天然氣海上運輸鏈。
3. 運輸穩(wěn)定
液化天然氣運輸大多為定向造船，包船運輸，航線和港口比較固定，并要求較為準(zhǔn)確的班期，無計劃停泊較少。由于世界液化天然氣運輸?shù)募雌谑袌鰶]有出現(xiàn)，因此其運輸費用主要取決于氣源地的天然氣價格、運輸距離以及船舶的營運成本等。運費收入比較穩(wěn)定，來自外界的競爭相對比較小。
二、LNG運輸船結(jié)構(gòu)特點
液化天然氣運輸船是專用于載運大宗LNG，除了防爆和運輸安全外，盡可能降低氣化率是運輸這種物料的必然要求。單船容量也不斷增大，典型的LNG船尺寸見表5-1[1]。
(一) 雙層殼體
液化天然氣運輸船設(shè)計普遍采用雙層殼體，在船舶的外殼體和儲槽間形成保護(hù)空間，從而減小了槽船因碰撞導(dǎo)致儲槽意外破裂的危險性
表5-1 典型的LNG船尺寸
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項目 | 容量/m3(t) |
125000(50000) | 165000(661800) | 200000(80000) |
長/m | 260 | 273 | 318 |
寬/m | 47.2 | 50.9 | 51 |
高/m | 26 | 28.3 | 30.2 |
吃水/m | 11 | 11.9 | 12.2 |
貨艙數(shù) | 4 | 4 | 5 |
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儲槽采用全冷式或半冷半壓式。大型LNG運輸船一般采用全冷式儲槽。小型沿海LNG運輸船一般采用半冷半壓式。LNG在101.325kPa、-163℃下儲存，其低溫液態(tài)由儲罐外的絕熱層和LNG的蒸發(fā)維持，儲罐的壓力由抽去蒸發(fā)的氣體來控制，蒸發(fā)氣可作為運輸船的推進(jìn)系統(tǒng)燃料。
(二) 隔熱技術(shù)
低溫儲槽可以采用的隔熱方式有真空粉末、真空多層、高分子有機(jī)發(fā)泡材料等。真空粉末隔熱，尤其是真空珠光砂隔熱方式，具有對真空度要求不高、工藝簡單、隔熱效果較好的特點。但在保證制造工藝的前提下，與真空粉末隔熱相比，真空多層隔熱具有以下優(yōu)點：
(1) 真空粉末隔熱的夾層厚度要比真空多層隔熱夾層大一倍，也即對于相同容積的外殼，采用真空多層隔熱的儲槽的有效容積要比采用真空粉末隔熱的儲槽大27%左右，因而相同的外形尺寸的儲槽可以提供更大的裝載容積。
(2) 對于大型儲槽來說，由于夾層空間較大，粉末的質(zhì)量也相應(yīng)增加，從而增加了儲槽的裝備質(zhì)量，降低了裝載能力，加大了運輸能耗，這點在大型LNG槽船上尤其明顯，而真空多層絕熱方式具有這方面的顯著優(yōu)勢。
(3) 采用真空多層隔熱方式可避免槽船航行過程中因運動而產(chǎn)生的隔熱層絕熱材料沉降。
輕質(zhì)多層有機(jī)發(fā)泡材料也常用于LNG槽船上。目前，LNG儲槽的日蒸發(fā)率已經(jīng)可以保持在0.15%以下[2]。另外，隔熱層還充當(dāng)了防止意外泄漏的LNG進(jìn)入內(nèi)層船體的屏障。同廣泛應(yīng)用在低溫管道和容器上的隔熱板結(jié)構(gòu)一樣，LNG儲槽的隔熱結(jié)構(gòu)也是由內(nèi)部核心隔熱部分和外層覆壁組成。針對不同的儲槽日蒸發(fā)率要求，內(nèi)層核心絕熱層的厚度和材料也不同，而且與一般低溫容器上標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)發(fā)泡隔熱層不同，LNG儲槽的隔熱板采用多層結(jié)構(gòu)，由數(shù)層泡沫板組合而成。所采用的有機(jī)材料泡沫板需要滿足低可燃性、良好的絕熱性和對LNG的不溶性。
內(nèi)層核心有機(jī)材料泡沫板的材料選取一般為聚苯乙烯泡沫、強(qiáng)化玻璃纖維聚亞氨酯泡沫或PVC泡沫材料。另外，LNG運輸船上的隔熱板還可以和內(nèi)層核心隔熱第二層一起充當(dāng)中間的LNG蒸氣保護(hù)屏，第三層由兩層玻璃纖維夾一層鋁箔構(gòu)成。
外層覆壁一般由0.3mm的鋁板、波紋不銹鋼板(304L，1.2mm)或鎳(36%)一鋼合金(0.7mm)組成，它不但可應(yīng)用在外層覆壁和夾層，還可作為與LNG接觸的第一道屏障。所有的金屬板都被焊接在一起，有機(jī)材料用2-K Pu膠黏合。
(三) 再液化
低溫LNG儲槽控制低溫液體的壓力和溫度的有效方法是將蒸發(fā)氣再液化，這可以降低低溫液體儲槽保溫層的厚度，進(jìn)而降低船舶造價、增加貨運量、提高航運經(jīng)濟(jì)性。
低溫LNG槽船的再液化裝置的制冷工藝可以采用以LNG為工質(zhì)的開式循環(huán)或以制冷劑為工質(zhì)的閉式循環(huán)。以自持式再液化裝置為例，裝置本身耗用1/3的蒸發(fā)氣作為裝置動力，可回收2/3的蒸發(fā)氣，具有很高的節(jié)能價值。雖然，再液化技術(shù)至今還沒有應(yīng)用到LNG船上，但根據(jù)LNG船大型化和推進(jìn)方式的變化，采用BOG的再液化已提到日程。
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