为什么需要用轮船运输LNG？
天然气在常温常压下是气态,体积庞大，直接运输成本极高，为了实现经济高效的远洋运输，必须将其液化。
- 液化过程：将天然气冷却至约 -162°C（-260°F），使其转变为液体。
- 体积缩减：液化后，天然气的体积大约缩小为原来的 1/600，这使得原本不经济的长距离海运成为可能。
LNG轮船运输是全球天然气贸易的支柱,它连接了天然气生产国（如卡塔尔、澳大利亚、美国）和消费国（如中国、日本、欧洲、韩国）。
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LNG运输船的核心特点
LNG运输船是世界上最复杂、最昂贵的商船之一，其设计和建造都围绕着安全、高效地保存超低温液态天然气。
货舱系统 - 最核心的部分
货舱是LNG船的“心脏”，必须具备两个关键功能：
- 超低温绝热：在-162°C的极端低温下，液态天然气会持续吸收外界的热量并“气化”（Boil-off），货舱系统必须采用高效的绝热材料，最大限度地减少这种“蒸发气”（BOG）的产生。
- 结构强度：在极低温下，常用的造船钢材会变脆，失去韧性，容易发生脆性断裂，货舱必须使用特殊的、具有优异低温韧性的材料（如9%镍钢）。
目前主流的货舱技术主要有以下几种：
| 货舱类型 | 描述 | 优点 | 缺点 | 主要制造商 |
|---|---|---|---|---|
| 薄膜型 | 货舱由两层薄薄的殷瓦钢（Invar，一种铁镍合金）构成，内部有绝缘层，殷瓦钢的热膨胀系数极低，能适应LNG的冷缩热胀。 | 货舱利用率最高（可达98.5%），船体结构更坚固，适合大型化。 | 结构复杂，殷瓦钢焊接工艺要求极高，建造成本高。 | GTT (法国) - 几乎垄断了薄膜型技术 |
| MOSS型 | 货舱是一个自支撑的、巨大的球形或球形-棱柱形储罐，位于船体甲板之上。 | 结构独立，对船体结构影响小，抗碰撞能力强，维护相对方便。 | 货舱利用率较低（约85%），重心高，稳定性稍差，甲板空间被占用。 | Moss Maritime (挪威) |
| SPB型 | 货舱由多个独立的、自支撑的圆柱形或球形储罐组成，通常安装在船体内部。 | 结构坚固，抗冲击性好，维修方便。 | 货舱利用率较低，系统复杂，建造成本也较高。 | IHI (日本) |
蒸发气处理：无论绝热多好，总会产生少量BOG，现代LNG船都配备了先进的BOG再液化系统，将气化的天然气重新冷却为液体，从而实现货物“零损耗”，并可以用作船舶的动力燃料。
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推进系统
LNG船的推进系统主要有两种：
- 蒸汽轮机：传统主流，利用BOG或外购的LNG作为燃料，在锅炉中燃烧产生蒸汽，驱动蒸汽轮机转动螺旋桨，技术成熟可靠，但效率相对较低。
- 双燃料发动机：现代趋势，可以使用船载LNG、船用柴油或两者混合作为燃料，这种发动机效率更高、排放更清洁（几乎无硫氧化物和颗粒物排放），是目前新建LNG船的主流选择。
材料与建造
- 殷瓦钢：薄膜型货舱的关键材料，其厚度仅为0.7毫米，比纸还薄，但焊接技术要求极高，全球能熟练掌握的焊工很少。
- 低温镍钢：用于建造MOSS型和SPB型货罐，以及薄膜型货舱的次屏蔽层。
- 聚氨酯泡沫：用于填充在殷瓦钢和船体之间的绝热空间，保温性能极佳。
LNG运输的完整流程
一次完整的LNG运输涉及多个环节和严格的操作流程。
出口端（装货港）
- 液化：在LNG接收站或液化工厂，天然气经过净化、冷却，变为-162°C的液态LNG。
- 储存：液化后的LNG储存在大型低温储罐中。
- 装船：通过卸料臂将LNG从岸上储罐泵入LNG船的货舱，这是一个需要高度同步和精确控制的操作过程。
海上运输
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- 航行监控：船舶航行期间，24小时监控货舱的温度、压力、液位等关键参数。
- 压载航行：为保持船舶稳定，货舱中需要保持一定的液位，当卸货后，货舱液位过低，需要注入海水作为“压载水”来降低重心，装货前，这些海水需要被抽出。
- 蒸发气管理：通过再液化系统或直接作为燃料消耗掉产生的BOG。
进口端（卸货港）
- 卸船准备：LNG船抵达港口后，连接卸料臂和岸管系统。
- 卸货：通过船上的泵将LNG从货舱中抽出，经卸料臂输送到岸上的储罐。
- 压载水置换：卸货后，将货舱中的海水压载水置换出来，以满足国际海事组织的《压载水管理公约》，防止外来物种入侵。
行业现状与未来趋势
现状
- 市场高度集中：LNG船的设计和建造技术被少数几家船厂垄断，如韩国的三星重工、大宇造船海洋和现代重工，它们占据了全球超过70%的新造船订单。
- 船队规模巨大：全球LNG船队超过600艘，总运力超过1.2亿立方米，并且仍在快速增长。
- 船舶大型化：为了降低单位运输成本，LNG船不断追求大型化，主流舱容从过去的14-15万立方米，发展到现在的17-18万立方米，甚至出现了27万立方米的超大型LNG船。
未来趋势
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环保与脱碳：
- LNG作为船用燃料：LNG本身是一种相对清洁的化石燃料，几乎不含硫和颗粒物，使用LNG作为燃料的船舶可以满足当前最严格的排放法规（如IMO 2025硫限令）。
- 氨/氢燃料：为了实现零碳排放，未来LNG船将探索使用绿氨或绿氢作为燃料，这需要对发动机和货舱系统进行革命性的改造，是行业长期的研究方向。
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数字化与智能化：
利用物联网、大数据和人工智能技术，对船舶进行远程监控、预测性维护和航线优化，以提高运营效率和安全性。
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浮式储存再气化装置：
将LNG的储存和再气化功能集成到一艘巨大的船舶上,可以快速部署到没有固定接收设施的海域，极大地增加了LNG贸易的灵活性。
轮船运输LNG是一项集尖端材料科学、精密机械工程和复杂工艺管理于一体的系统工程，它不仅是全球能源大动脉的关键环节，也体现了现代工业在极端环境控制和安全保障方面的最高水平，随着全球能源转型和环保要求的日益严格，LNG运输船本身也在朝着更清洁、更智能、更高效的方向不断演进。
