LNG船的作用

由于天然气气田往往位于经济欠发达地区，而天然气用户则多分布在经济相对发达的地区，因此，从开采到应用，天然气产业链的各节点需要通过运输实现连接。考虑到输气管道的建造周期及各方面的成本限制，LNG船已经成为运输天然气的首选。在某些特点的线路上，LNG船甚至已经成为不可替代的选择。因此，LNG船是LNG产业链和价值链中极为关键的一环。

一处位于偏远地区的LNG气田 LNG的传统价值链，LNG船成为连接LNG产业上下游的关键

LNG船的特征

利用船载低温储罐及管道等密封系统，LNG船可以完成LNG的大规模散装运输。在外观方面，重型储罐是LNG船与其他散货船最显著的区别。天然气只有在-163℃的条件下才能以液态形式存在（液化后天然气的体积仅为气态时体积的1/600）。因此，LNG十分适合船运。但同时LNG的装载和运输对罐体的隔热和控温能力也提出了极其苛刻的要求。LNG船多以蒸汽涡轮机驱动，常用的燃料包括储罐内挥发气体（Boil-off Gas)、液态燃料（如石油）挥发气体、以及二者混合燃料等。

行驶中的LNG船，四个球形储罐十分醒目

截至2021年底，全球LNG船队约由700艘活跃船只组成，其中约10%为浮式存储再气化单元（FSRU）和浮式存储单元（FSUs）。亚太地区是2021年全球最大的LNG进口市场，其中东北亚地区的LNG进口量占比接近全球总量的70%。出口方面，澳大利亚，卡塔尔和美国依次是2021年全球LNG出口量最大的国家。

全球LNG船队数量变化趋势（来源：Statista） 2021年全球主要国家（地区）LNG进口量数据（来源：Statista） 2021年全球主要国家（地区）LNG出口量数据（来源：Statista）

LNG船从上世纪50年代开始运营，其新造船数量从上世纪70年代开始显著增加。进入本世纪以来，LNG船的年交付量开始大幅增加。同时，LNG船的生产规模和尺寸容量也大幅增加。近年来，随着交易规模和频次的增加，LNG市场对大容量LNG船的需求也逐年增加。然而，为了满足不同规模液化工厂及再气化站的需求，全球LNG船队仍然由包括小型、轻便型和大型在内的多种不同船型构成。目前世界上最大的是来自Qatargas的Q-max船Mozah。

世界最大的LNG船Mozah-QMax(26.6万立方米)，由韩国巨济岛造船厂建造（图源：Qatargas）

LNG船的储罐类型

国际海事组织（IMO）依据罐体是否参与船体承载将LNG船储罐分为两大类：

独立型，储罐不属于船体的一部分，即罐体对船体强度不产生影响。

集成型，储罐是船体结构的一部分，与船体共同承担载荷。

其中独立型储罐又可以进一步分为三类:

A型罐，基于经典的船舶结构设计，罐体布置与油轮类似，罐体设计压力小于700mbar。此外，IGC法规要求A型罐配备完整的次级保护屏障，并要其可容纳泄露的天然气至少达到15天。

B型罐，主要包括两类：球形罐（spherical Moss Tank）和棱柱型罐（Prismatic IHI SPB）。与A型罐不同，B型罐只需要部分次级保护屏障。其罐体设计压力同样小于700mbar。

C型罐，罐体设计压力大于2000mbar，不设置次级保护屏障，其设计建造应基于压力容器规范。这类储罐的形状通常包括圆柱形、双叶型或球形。由于不设置次级保护屏障，为应对可能发生的天然气泄漏，要求舱内装有传感器以监测舱内气体的成分变化。

国际海事组织关于LNG罐体的分类 （图源：www.liquefiedgascarrier.com）

薄膜罐是一类常见的集成型储罐，主要包括两类:

GTT Mark III，由法国Technigaz公司设计。这类罐体以瓦楞状不锈钢薄板（厚度约1mm）为一级屏障用材，同时包含隔热层以及由复合材料制成的完整次级屏障薄膜。

GTT No.96，由法国Gaztransport公司设计。该罐型以0.7mm厚的Invar钢薄板（Fe-36%Ni合金，主要特征为热膨胀系数极低，能在相当宽的温度范围内保持体积不变，也被称为不变钢）为一级薄膜和次级屏障薄膜，其隔热层由胶合板包覆珍珠岩组成。

（Technigaz和Gaztransport曾是法国天然气储运领域的顶级设计公司，历史上互为竞争对手。1994年二者通过合并形成新的GTT公司 https://gtt.fr/about-us/history）

LNG的运输循环

由于作业温度极低，LNG不能直接输入储罐。必须经过严格的准备流程才能进行装载。一旦操作不当就会对罐体和管道产生剧烈的热冲击，这种影响通常是不可逆的，会对LNG船的使用性和安全性带来严重危害。

为了确保LNG的安全装载，必须严格遵循一系列操作规程，其核心步骤包括：

1. 对罐体和管道内部进行严格的清洁和干燥。罐内残留的杂质和湿气会造成罐体腐蚀、结露甚至结冰。

2. 对罐体、隔热层和屏障层进行惰性处理。简单来说就是向上述空间内输入惰性气体，通常是氮气。对于罐体而言，通入N2可降低罐内的湿度和氧气含量。对于其他空间，N2可以预防腐蚀，提升LNG泄漏的检出敏感性，并防止可燃性空气混合物的形成。

3. 向罐体内充入常温下的洁净天然气，该步骤在去除罐内惰性气体的同时，进一步对罐体进行干燥。之后，可以开始对储罐进行缓慢冷却，目标温度通常设置为-110至-130℃。到达目标冷却温度后，即可以进行LNG装载。

当LNG船抵达卸载端时，可以将罐体内的LNG完全清空，也可以保留少量LNG用于后续的罐体降温。