中小型C型罐LNG船甲板布置

周 偉

（大連中遠船務工程有限公司，遼寧 大連 116113）

中小型C型罐LNG船甲板布置

周 偉

（大連中遠船務工程有限公司，遼寧 大連 116113）

以28000m3 C型罐液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）運輸船“啟元”輪為研究對象，詳細分析其甲板布置，主要包括系泊布置、儲罐（鐘形穹頂氣室）布置、集管區布置和船對船過駁布置等。研究各系統布置的合理性及優化的可行性。

C型罐；LNG船；甲板布置

0 引 言

近幾年我國出臺了多項針對新能源的政策，大力扶持新能源的推廣和應用。液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）作為替代化石能源的主要清潔能源之一，是我國目前能源產業發展的重中之重。目前國內已營運的LNG岸站有14座，LNG年接收量可達3750萬t；在建LNG岸站7個，規劃LNG岸站15個，預計LNG年接收量將達5760萬t[1]。雖然LNG岸站眾多，但運力不足是目前制約我國LNG產業發展的因素之一。C型獨立液貨罐LNG船無須設置次屏壁，船型結構簡單，建造周期短，是目前我國沿海運輸LNG采用的最為經濟、實用的中轉船型。

目前該船型主要有以下2種形式：

1) 將C型罐安置在貨艙內，主甲板是與油船/散貨船一致的開敞式甲板，甲板和艙室內布置所有功能性設施，如“啟元”輪及“海洋石油301”號船；

2) 將主甲板設置成凸形甲板，LNG液貨傳輸設備集中布置在集管區內，如鼎衡建造的12000m3多用途LNG船。

“啟元”輪為單機單槳、由雙燃料主機驅動、帶功率輸出（Power Take Off，PTO）功能、獨立C型罐2G型船，營運于國際航線；運載的LNG主要成分為甲烷，設計貨物密度為0.50t/m3，最小設計溫度為-164℃，設計壓力為0.35MPa。

本文以“啟元”輪為研究對象，總結常見的中小型C型LNG船的布置特點，提出相應的優化方案。

1 主甲板布置

根據規范、規則[2]的要求，LNG船的甲板布置幾乎與油船一致，包含救助、救生、安全、系泊、通風、透氣、卸載、甲板管線、船對船過駁設備及登乘設施等；此外，LNG船甲板還需布置甲板罐、蒸發氣處理裝置、廢氣燃燒裝置、壓縮機室及儲罐鐘形穹頂氣室（DOME）等。

“啟元”輪全長176.8m，垂線間長 166m，型寬 27.6m，型深18.5m，設計吃水 7.8m，結構吃水8m。該船為典型的瘦長型船，其長寬比相對較大；在船長方向上有足夠的空間布置所需的各種設備設施；但其寬度有限，使得甲板布置十分困難，尤其是艏艉系泊區域和船中集管裝卸貨區域（見圖1）。

2 艏部系泊區域

由于貨物的特殊性，LNG船在與LNG岸站連接時，是采用鋼臂或軟管與LNG岸站連接的。為保證安全，船舶系泊必須穩固，以減少系泊彈性，因此設置更多的系泊索是必要的，這就直接導致艏艉必須布置更多的系泊件[3]。此外，艏部區域一般還需配置蘇伊士運河燈吊、應急拖曳裝置、艏部水手長間的進出口（甲板房及物料艙口蓋）及艏桅等。然而，為滿足 LNG的多功能性和操作便利性，艏部一般還設有氮氣間和艏側推間，對通風的要求大大提高，由此艏部區域布置通風帽等也就成為必然，這更加劇了艏部空間的局限性。“啟元”輪目前延續了一般散貨船的設計，將錨絞機和系泊設備布置在相對靠近艏部的位置處，甲板房和艏桅布置在相對靠后的位置處，并兼顧以上各點，從而導致艏部系泊操作和人員通行空間狹小。國外有設計將甲板房和艏桅盡量靠近艏部布置，將錨絞機布置在相對靠后的位置處，可在一定程度上將系泊區域和人員通行區域分離，保證操作和使用的安全性（見圖2）。

但是，從實用的角度和目前船型發展的情況看，艏部的布置可采用更好的方案：

1) 將艏部設計成一個抬升甲板，不設置甲板房，通過主甲板直接進入艏部房間；艏桅設置在抬升甲板尾部與主甲板相連，保證結構強度滿足要求；錨絞機與各系泊件搭配設計，充分利用整個抬升甲板及其空間高度；艏部水手長間的物料艙口與應急拖曳防擦鏈放置箱前后布置，蘇伊士運河燈吊則兼顧防擦鏈的存放和水手長間內部物料的吊運。由于已設置抬升甲板，通風設施完全可布置在艙室艙壁上，以進一步減少甲板通風帽所占用的系泊空間。

2) 建議船東將系泊索由普通的滌丙混合纜改為石油公司國際海事論壇推薦的超高分子量聚乙烯纜繩[4]，從而減小艏部組合錨絞機的尺寸，保證左右兩舷的安全空間；其他布置無需更改。

第2種方案雖然會導致成本提高，但更利于船舶在碼頭停泊裝卸貨。

3 艉部系泊區域

在“啟元”輪初始設計階段，船東沒有考慮需安裝廢氣燃燒裝置，艉部2個系泊絞車出繩相互交叉，并配有艉部應急拖曳裝置和自由降落式救生艇；交叉出繩的系泊布置占據艉部絕大部分空間，使得纜索艙口蓋和舵機房逃生艙口蓋只能穿插布置在不阻擋纜繩出繩的狹小空間內；而應急拖曳防擦鏈儲存箱緊貼在生活區尾部的艙壁上，這會占用有限的逃生通道，使用和回收相對困難。之后增加的廢氣燃燒裝置直接覆蓋艉部整層甲板，設置為懸空艙室，艙室支撐有可能阻礙特定位置處的系泊出繩。

國外有設計將系泊絞車的布置角度調大，將交叉出繩方式改為非交叉方式；同時，將船中區域完全節省出來布置纜索艙口蓋、舵機房逃生艙口蓋及應急拖曳裝置等，并保證艉部逃生通道得到合理布置。廢氣燃燒裝置布置在機艙棚區域，合理利用生活區與機艙之間的空間。

4 儲罐DOME區域

相較于其他船舶，“啟元”輪上比較特殊的區域是甲板面上的儲罐DOME區域。單個圓柱形罐體必須具有一個DOME作為液罐內貨物傳輸的進出口，DOME上帶有液貨管、蒸汽管、噴淋管、取樣管、掃艙管、液位遙測、溫度遙測、壓力遙測及深井泵等設施，因此每多1個DOME就必然會增加1套完整的系統，這就意味著會占用整個DOME區域的甲板空間。“啟元”輪采用的是雙圓柱形（又稱雙耳形）液貨罐，因此需2個DOME，這2個DOME自成一個完整的功能性區域，各種管線布置匯合到船中管廊上。DOME與船體之間采用Σ型橡膠連接，可保證罐體在6個自由度上的位移。

5 甲板罐區域

LNG在運輸過程中會不斷產生蒸發氣，這部分氣體若得不到及時處理，會導致儲罐壓力過高而發生危險；LNG作為一種能源，運營方一般不會隨意浪費，因此會考慮采用雙燃料主機或LNG氣體燃料主機，從而使LNG蒸發氣作為動力燃氣得到應用。因此，會在甲板上設置甲板罐，作為燃料罐及緩沖罐[5]。甲板罐是一個相對獨立的系統，可將其視為獨立的整體單元，合理地布置在甲板上即可，但需考慮甲板罐靠近舷側的維修檢驗空間和照明。

6 集管區

集管區是 LNG船上最重要的一個功能性區域，包含壓縮機室、集管區平臺、液貨管吊車和碼頭梯平臺等。“啟元”輪上集管區的布置是將壓縮機室與集管區平臺分離成 2個單獨的區塊，集管區平臺位于壓縮機室首部，中間用液貨管吊車分隔。

壓縮機室一般為非封閉式甲板房間；在“啟元”輪初始設計階段未確定軟管數據，壓縮機室兩側的空間僅考慮作為一般雜物間，后期無法儲存大彎曲半徑的低溫軟管，只能將其放置在生活區內部的房間內，使用時搬至集管區域。因此，設計時應將壓縮機兩側空間釋放成獨立的甲板儲藏室，或采取偏置式設計將壓縮機室設置在偏左右舷，而另一舷可設計成完整的甲板儲藏室，用于安全、有效地儲存低溫軟管。

“啟元”輪將集管區平臺放置到壓縮機室前部，形成獨立的裝卸貨區域。由于國內目前建設的 LNG岸站基本上都是按照停泊80000m3以上的LNG船設計建造的，中小型LNG船靠泊岸站碼頭時，其裝卸貨管口與碼頭卸貨臂的相對位置會受到極大的約束；“啟元”輪綜合各LNG岸站的數據后，將卸貨口設定在高于主甲板 7000mm的高度才滿足 LNG各岸站的要求。因此，整個裝卸貨區域設置了一層高于主甲板6000mm的操作平臺。

軟管吊布置在壓縮機室與集管區平臺之間，需預留一定的旋轉空間；集管區卸貨口上方有噴淋管線；吊臂下平面需高于軟管吊和噴淋管線，以實現360°全回轉的功能。

對集管區影響最大的是碼頭梯平臺。以往的貨船設計，或用舷梯或用跳板作為船岸連接人員通行的主要通道；但 LNG岸站碼頭不同于常規設計，其在卸貨臂附近單獨匹配一個電動液壓單臂式碼頭梯，可實現垂直升降和小角度旋轉，這就限定了中小型 LNG船必須在集管區附近設置一個平臺，滿足碼頭梯的停靠及人員通往船舶各區域的需求。因此，“啟元”輪在集管區平臺艉部的壓縮機室左右舷側各設置一個10m×7m的碼頭梯平臺。這樣原本僅有的甲板空間就被壓縮機室、集管區平臺及碼頭梯平臺完全遮擋住，這就意味著甲板上的吊運區域被完全遮擋，甲板的吊運功能和儲物放置功能受到一定的限制。

凸形甲板的設計既可降低鋼板用量，又能使左右兩舷形成人員通道；同時，凸形甲板的斜邊可作為放置護舷、軟管、異徑短管接頭及跳板等設備的空間，既不影響人員通行，又在軟管吊車覆蓋范圍之內，操作幾乎不受影響。

國外有設計將吊車布置在集管區平臺艏部，這樣將使軟管吊首部空間得到完全釋放。凸形甲板在空間上存在一定的優勢，壓縮機室布置在凸頂甲板上，而集管區平臺則布置在主甲板上，這種錯落的布置可減少集管區在船長方向上占用的空間，軟管吊車即使布置在整個集管區平臺艏部，也無需增加吊臂長度。同樣，雖然必須設置碼頭梯平臺，但碼頭梯平臺與壓縮機室幾乎是一體的，占用的是凸形甲板斜邊區域，不影響吊車的正常使用。

7 船對船過駁區域

“啟元”輪兼具船對船過駁功能，即可在海上完成液態貨物裝卸[6]。“啟元”輪采用4個φ3.3m×4.5m和2個φ1.5m×3.0m的YOKOHAMA型橡膠護舷作為2艘過駁船之間的能量吸收體及隔離體[7]，3個不銹鋼鞍座作為貨物軟管行徑載體。由于LNG甲板屬于危險區域，要求橡膠護舷本身不產生靜電或火花，且在甲板上的固定件也必須牢固、不產生火花或靜電，因此將原護舷外表面輪胎綁扎鏈改為滌丙混合纜，端頭鋼環上涂聚脲涂料，固定用的鋼絲繩外包PVC絕緣材料，全方位保證不產生火花或靜電。船中4個主護舷按照船方要求采用并聯加串聯的方式懸掛在舷側（見圖3）。

由于集管區空間有限，不足以再布置6個護舷，因此將這些護舷放置到艏部貨艙甲板上，這樣將使得吊車無法直接吊運橡膠護舷，只能通過間接方式將護舷拖移到位。若將軟管吊布置到集管區平臺艏部，則可解決該問題。

LNG在過駁時仍處于低溫狀態，過駁的軟管也處于低溫狀態，由于低溫脆性會破壞甲板及舷側外板，因此操作平臺需延伸至舷側，在貨物軟管行徑上增加不銹鋼鞍座，部分鞍座延伸至舷外，以保證貨物傳輸過程中軟管不與甲板或舷側外板接觸，避免對材料產生低溫脆性破壞。

8 結 語

“啟元”輪和“海洋石油301”號船是目前我國自主設計并建造的C型罐LNG船，其中“啟元”輪的甲板布置可滿足國際上絕大多數碼頭的停泊與裝卸貨需求；同時，“啟元”輪是當今世界上為數不多的可實現船對船過駁的LNG船，也是功能相對完善的LNG船之一。

本文根據實際的設計、建造經驗，整理出艏艉系泊區域、儲罐DOME區域、集管區及船對船過駁區域布置的重點和難點，通過對國內外相關設計船型進行對比，給出相對應的解決和優化方案，為后續中小型LNG船的設計提供實船參考。

[1]孫家慶，孫倩雯，李沛澤. 我國LNG碼頭建設現狀與對策建議[J]. 中國港口，2016 (3): 5-8.

[2]中國船級社. 散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規范[S]. 北京：人民交通出版社，2016.

[3]陳汝夏，王立國，劉濤. Q-MAX型LNG船舶系泊方案[J]. 油氣儲運，2012, 31 (Z1): 9-13.

[4]OCIMF. Mooring equipment guidelines[M]. 3rd ed. Witherby Seamanship International，2008.

[5]張黎. 小型LNG加注船的總體設計思路[J]. 船舶與海洋工程，2015, 31 (2): 17-21.

[6]顧祖旭. LNG船對船過駁作業碰墊配置研究[D]. 大連：大連海事大學，2015.

[7]ICS. Ship to ship transfer guide (liquefied gases) [M]. 2rd ed. London: Witherby & Co., Ltd., 1995.

Deck Arrangement of Small-and Medium-Size LNG Carrier with Type C Independent Tank

ZHOU Wei

(COSCO Dalian Shipyard, Dalian 116113, China)

Taking QI YUAN, a 28000m3 Liquefied Natural Gas carrier (LNG) with C type independent liquid cargo tanks,as the research object, this paper analyzes in detail the deck arrangement, including the mooring arrangement, tank DOME arrangement, manifold area arrangement, ship to ship transferring arrangement and etc. The arrangement rationality of each system and the feasibility of design optimization are studied.

type C independent tank; LNG carrier; deck arrangement

U674.133.3

A

2095-4069 (2017) 06-0026-04

2016-08-26

周偉，男，工程師，1985年生。2007年畢業于大連理工大學船舶與海洋工程專業，現從事船舶舾裝設計工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2017.06.006