NO.96薄膜貨倉及雙燃料電力推進（DFDE）LNG船的艙壓控製
航海技術
作者：王書雷 陳業平
NO.96薄膜型LNG船的貨倉是由0.7mm的殷瓦鋼板建成的貨物維護係統，基本上不允許承受艙壓。該維護係統雖然設計成需要安裝兩層厚度分別為300mm 和230mm的高效熱絕緣層，但是，裝載在貨物維護係統內的LNG（液化天然氣，下同）液體因為自身溫度低至-163℃，所以始終會隨環境溫度、海上狀況引起船舶震動和搖擺等因素而產生蒸發氣體BOG（Boil Off Gas 下同），按照GTT（NO.96薄膜型貨倉技術的專利擁有者）的要求，貨物蒸發率不能高於0.15%/天。一艘17萬立方米的船每天蒸發的液體量約為255立方米，此蒸發氣體不適當處理將導致貨物維護係統內壓力升高，壓力超過一定值將引起貨倉的損壞，這是完全不允許的，而天然氣排入大氣不光是浪費能源，更重要的是天然氣對大氣的溫室效應也非常嚴重，所以，LNG船的核心技術之一就是如何合理的處理或消耗LNG蒸發氣體，有效利用LNG氣體，既不浪費能源、不汙染大氣，又要能平穩地控製貨倉壓力在安全範圍內。
目前，世界範圍內的NO.96薄膜型LNG船，按照動力裝置的設置和相應的艙內蒸發氣處理方式分類，大致可以為分為四類：
1. 雙燃料鍋爐+蒸汽透平推進係統：傳統的雙燃料鍋爐和蒸汽輪機推進係統的設計，是船舶安裝可以使用天然氣作為燃料的鍋爐，貨倉內蒸發的天然氣BOG由壓縮機從艙內抽出供給鍋爐作為燃料，鍋爐產生蒸汽作為動力源推動蒸汽透平機再帶動船舶推進器，是最早的薄膜型LNG船的設計。
2. 單燃料低速柴油機+再液化係統：該船型設計，是低速柴油機作為主推進係統配備天然氣再液化係統，低速柴油機使用燃料油作為燃料，貨倉內的天然氣BOG由再液化裝置液化成液體再回流到貨倉。
3. 雙燃料低速柴油機作+再液化係統：該船型設計，是從貨倉內抽取液態LNG由高壓泵組將其加壓到300bar或更高，然後氣化成氣體並保持壓力供低速主機使用，而貨倉內蒸發的天然氣BOG通過再液化裝置將其液化成液體再打回貨倉，這類船型主要因為高壓泵組的技術和高壓氣體進入機艙的安全等問題，暫時尚無應用實例。
4. 雙燃料（燃料油+天然氣）發電機組+電力推進係統：該船型以雙燃料內燃機（燃料油+天然氣下同）驅動主發電機產生電力，安裝電力推進係統作為船舶主推進動力裝置，貨倉內蒸發的天然氣BOG由壓縮機從艙內抽出並壓縮提高壓力供雙燃料機作為燃料，消化掉艙內蒸發氣體也就控製了艙內壓力。這是目前的主流船型。
本文將主要討論第四種船型的貨倉壓力的控製模式和方法：
BOG處理係統的設置及功能
艙內蒸發的BOG處理係統的設置按照功能分為三部分：一是由兩台低負荷壓縮機及相關的加熱器或冷卻器構成的氣體燃料供應係統，二是氣體燃燒單元GCU（Gas Combustion Unit 下同），三是透氣係統。
1. 燃氣供應係統
該部分之氣體壓縮機從艙內抽出BOG，壓縮到雙燃料主發電機所需的壓力，係統中的加熱器或冷卻器是為將氣體冷卻或加熱到雙燃料機的要求，BOG燃氣一般在壓縮機出口維持在6.0～6.5kg/cm2左右的壓力和60℃左右的溫度，經GVU（Gas Valve Unit）過濾，並根據負荷進行調壓後輸送給雙燃料機使用，艙內蒸發的氣體得到有效利用和消耗，壓力也就得到了控製。
2. GCU及係統
艙內蒸發的氣體如果超過雙燃料機的需求，則超過的氣體量將通過氣體燃燒單元GCU（Gas Combustion Unit 下同）燒掉以確保艙內壓力不要過分升高，如果雙燃料機因故障暫時不能使用BOG燃料，則艙內蒸發出來BOG全部由GCU燒掉。
3. 透氣係統
該部分主要設置透氣桅和相關控製閥門等，當雙燃料機因為故障不能使用BOG燃料時，艙內BOG的不斷蒸發使壓力逐漸升高，到一定值後GCU將自動啟動燒掉BOG，而如果GCU也故障不能燒掉BOG氣體，則艙內壓力還會升高，此時透氣係統將啟動，將BOG排入大氣以平衡艙內壓力，確保船舶安全，但這是最後的保護手段，因為BOG對大氣的溫室效應嚴重，一般不允許將天然氣排入大氣。