中小型C型罐LNG船甲板布置

周 伟

（大连中远船务工程有限公司，辽宁 大连 116113）

中小型C型罐LNG船甲板布置

周 伟

（大连中远船务工程有限公司，辽宁 大连 116113）

以28000m³ C型罐液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）运输船“启元”轮为研究对象，详细分析其甲板布置，主要包括系泊布置、储罐（钟形穹顶气室）布置、集管区布置和船对船过驳布置等。研究各系统布置的合理性及优化的可行性。

C型罐；LNG船；甲板布置

0 引 言

近几年我国出台了多项针对新能源的政策，大力扶持新能源的推广和应用。液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）作为替代化石能源的主要清洁能源之一，是我国目前能源产业发展的重中之重。目前国内已营运的LNG岸站有14座，LNG年接收量可达3750万t；在建LNG岸站7个，规划LNG岸站15个，预计LNG年接收量将达5760万t[1]。虽然LNG岸站众多，但运力不足是目前制约我国LNG产业发展的因素之一。C型独立液货罐LNG船无须设置次屏壁，船型结构简单，建造周期短，是目前我国沿海运输LNG采用的最为经济、实用的中转船型。

目前该船型主要有以下2种形式：

1) 将C型罐安置在货舱内，主甲板是与油船/散货船一致的开敞式甲板，甲板和舱室内布置所有功能性设施，如“启元”轮及“海洋石油301”号船；

2) 将主甲板设置成凸形甲板，LNG液货传输设备集中布置在集管区内，如鼎衡建造的12000m³多用途LNG船。

“启元”轮为单机单桨、由双燃料主机驱动、带功率输出（Power Take Off，PTO）功能、独立C型罐2G型船，营运于国际航线；运载的LNG主要成分为甲烷，设计货物密度为0.50t/m³，最小设计温度为-164℃，设计压力为0.35MPa。

本文以“启元”轮为研究对象，总结常见的中小型C型LNG船的布置特点，提出相应的优化方案。

1 主甲板布置

根据规范、规则[2]的要求，LNG船的甲板布置几乎与油船一致，包含救助、救生、安全、系泊、通风、透气、卸载、甲板管线、船对船过驳设备及登乘设施等；此外，LNG船甲板还需布置甲板罐、蒸发气处理装置、废气燃烧装置、压缩机室及储罐钟形穹顶气室（DOME）等。

“启元”轮全长176.8m，垂线间长 166m，型宽 27.6m，型深18.5m，设计吃水 7.8m，结构吃水8m。该船为典型的瘦长型船，其长宽比相对较大；在船长方向上有足够的空间布置所需的各种设备设施；但其宽度有限，使得甲板布置十分困难，尤其是艏艉系泊区域和船中集管装卸货区域（见图1）。

2 艏部系泊区域

由于货物的特殊性，LNG船在与LNG岸站连接时，是采用钢臂或软管与LNG岸站连接的。为保证安全，船舶系泊必须稳固，以减少系泊弹性，因此设置更多的系泊索是必要的，这就直接导致艏艉必须布置更多的系泊件[3]。此外，艏部区域一般还需配置苏伊士运河灯吊、应急拖曳装置、艏部水手长间的进出口（甲板房及物料舱口盖）及艏桅等。然而，为满足 LNG的多功能性和操作便利性，艏部一般还设有氮气间和艏侧推间，对通风的要求大大提高，由此艏部区域布置通风帽等也就成为必然，这更加剧了艏部空间的局限性。“启元”轮目前延续了一般散货船的设计，将锚绞机和系泊设备布置在相对靠近艏部的位置处，甲板房和艏桅布置在相对靠后的位置处，并兼顾以上各点，从而导致艏部系泊操作和人员通行空间狭小。国外有设计将甲板房和艏桅尽量靠近艏部布置，将锚绞机布置在相对靠后的位置处，可在一定程度上将系泊区域和人员通行区域分离，保证操作和使用的安全性（见图2）。

但是，从实用的角度和目前船型发展的情况看，艏部的布置可采用更好的方案：

1) 将艏部设计成一个抬升甲板，不设置甲板房，通过主甲板直接进入艏部房间；艏桅设置在抬升甲板尾部与主甲板相连，保证结构强度满足要求；锚绞机与各系泊件搭配设计，充分利用整个抬升甲板及其空间高度；艏部水手长间的物料舱口与应急拖曳防擦链放置箱前后布置，苏伊士运河灯吊则兼顾防擦链的存放和水手长间内部物料的吊运。由于已设置抬升甲板，通风设施完全可布置在舱室舱壁上，以进一步减少甲板通风帽所占用的系泊空间。

2) 建议船东将系泊索由普通的涤丙混合缆改为石油公司国际海事论坛推荐的超高分子量聚乙烯缆绳[4]，从而减小艏部组合锚绞机的尺寸，保证左右两舷的安全空间；其他布置无需更改。

第2种方案虽然会导致成本提高，但更利于船舶在码头停泊装卸货。

3 艉部系泊区域

在“启元”轮初始设计阶段，船东没有考虑需安装废气燃烧装置，艉部2个系泊绞车出绳相互交叉，并配有艉部应急拖曳装置和自由降落式救生艇；交叉出绳的系泊布置占据艉部绝大部分空间，使得缆索舱口盖和舵机房逃生舱口盖只能穿插布置在不阻挡缆绳出绳的狭小空间内；而应急拖曳防擦链储存箱紧贴在生活区尾部的舱壁上，这会占用有限的逃生通道，使用和回收相对困难。之后增加的废气燃烧装置直接覆盖艉部整层甲板，设置为悬空舱室，舱室支撑有可能阻碍特定位置处的系泊出绳。

国外有设计将系泊绞车的布置角度调大，将交叉出绳方式改为非交叉方式；同时，将船中区域完全节省出来布置缆索舱口盖、舵机房逃生舱口盖及应急拖曳装置等，并保证艉部逃生通道得到合理布置。废气燃烧装置布置在机舱棚区域，合理利用生活区与机舱之间的空间。

4 储罐DOME区域

相较于其他船舶，“启元”轮上比较特殊的区域是甲板面上的储罐DOME区域。单个圆柱形罐体必须具有一个DOME作为液罐内货物传输的进出口，DOME上带有液货管、蒸汽管、喷淋管、取样管、扫舱管、液位遥测、温度遥测、压力遥测及深井泵等设施，因此每多1个DOME就必然会增加1套完整的系统，这就意味着会占用整个DOME区域的甲板空间。“启元”轮采用的是双圆柱形（又称双耳形）液货罐，因此需2个DOME，这2个DOME自成一个完整的功能性区域，各种管线布置汇合到船中管廊上。DOME与船体之间采用Σ型橡胶连接，可保证罐体在6个自由度上的位移。

5 甲板罐区域

LNG在运输过程中会不断产生蒸发气，这部分气体若得不到及时处理，会导致储罐压力过高而发生危险；LNG作为一种能源，运营方一般不会随意浪费，因此会考虑采用双燃料主机或LNG气体燃料主机，从而使LNG蒸发气作为动力燃气得到应用。因此，会在甲板上设置甲板罐，作为燃料罐及缓冲罐[5]。甲板罐是一个相对独立的系统，可将其视为独立的整体单元，合理地布置在甲板上即可，但需考虑甲板罐靠近舷侧的维修检验空间和照明。

6 集管区

集管区是 LNG船上最重要的一个功能性区域，包含压缩机室、集管区平台、液货管吊车和码头梯平台等。“启元”轮上集管区的布置是将压缩机室与集管区平台分离成 2个单独的区块，集管区平台位于压缩机室首部，中间用液货管吊车分隔。

压缩机室一般为非封闭式甲板房间；在“启元”轮初始设计阶段未确定软管数据，压缩机室两侧的空间仅考虑作为一般杂物间，后期无法储存大弯曲半径的低温软管，只能将其放置在生活区内部的房间内，使用时搬至集管区域。因此，设计时应将压缩机两侧空间释放成独立的甲板储藏室，或采取偏置式设计将压缩机室设置在偏左右舷，而另一舷可设计成完整的甲板储藏室，用于安全、有效地储存低温软管。

“启元”轮将集管区平台放置到压缩机室前部，形成独立的装卸货区域。由于国内目前建设的 LNG岸站基本上都是按照停泊80000m³以上的LNG船设计建造的，中小型LNG船靠泊岸站码头时，其装卸货管口与码头卸货臂的相对位置会受到极大的约束；“启元”轮综合各LNG岸站的数据后，将卸货口设定在高于主甲板 7000mm的高度才满足 LNG各岸站的要求。因此，整个装卸货区域设置了一层高于主甲板6000mm的操作平台。

软管吊布置在压缩机室与集管区平台之间，需预留一定的旋转空间；集管区卸货口上方有喷淋管线；吊臂下平面需高于软管吊和喷淋管线，以实现360°全回转的功能。

对集管区影响最大的是码头梯平台。以往的货船设计，或用舷梯或用跳板作为船岸连接人员通行的主要通道；但 LNG岸站码头不同于常规设计，其在卸货臂附近单独匹配一个电动液压单臂式码头梯，可实现垂直升降和小角度旋转，这就限定了中小型 LNG船必须在集管区附近设置一个平台，满足码头梯的停靠及人员通往船舶各区域的需求。因此，“启元”轮在集管区平台艉部的压缩机室左右舷侧各设置一个10m×7m的码头梯平台。这样原本仅有的甲板空间就被压缩机室、集管区平台及码头梯平台完全遮挡住，这就意味着甲板上的吊运区域被完全遮挡，甲板的吊运功能和储物放置功能受到一定的限制。

凸形甲板的设计既可降低钢板用量，又能使左右两舷形成人员通道；同时，凸形甲板的斜边可作为放置护舷、软管、异径短管接头及跳板等设备的空间，既不影响人员通行，又在软管吊车覆盖范围之内，操作几乎不受影响。

国外有设计将吊车布置在集管区平台艏部，这样将使软管吊首部空间得到完全释放。凸形甲板在空间上存在一定的优势，压缩机室布置在凸顶甲板上，而集管区平台则布置在主甲板上，这种错落的布置可减少集管区在船长方向上占用的空间，软管吊车即使布置在整个集管区平台艏部，也无需增加吊臂长度。同样，虽然必须设置码头梯平台，但码头梯平台与压缩机室几乎是一体的，占用的是凸形甲板斜边区域，不影响吊车的正常使用。

7 船对船过驳区域

“启元”轮兼具船对船过驳功能，即可在海上完成液态货物装卸[6]。“启元”轮采用4个φ3.3m×4.5m和2个φ1.5m×3.0m的YOKOHAMA型橡胶护舷作为2艘过驳船之间的能量吸收体及隔离体[7]，3个不锈钢鞍座作为货物软管行径载体。由于LNG甲板属于危险区域，要求橡胶护舷本身不产生静电或火花，且在甲板上的固定件也必须牢固、不产生火花或静电，因此将原护舷外表面轮胎绑扎链改为涤丙混合缆，端头钢环上涂聚脲涂料，固定用的钢丝绳外包PVC绝缘材料，全方位保证不产生火花或静电。船中4个主护舷按照船方要求采用并联加串联的方式悬挂在舷侧（见图3）。

由于集管区空间有限，不足以再布置6个护舷，因此将这些护舷放置到艏部货舱甲板上，这样将使得吊车无法直接吊运橡胶护舷，只能通过间接方式将护舷拖移到位。若将软管吊布置到集管区平台艏部，则可解决该问题。

LNG在过驳时仍处于低温状态，过驳的软管也处于低温状态，由于低温脆性会破坏甲板及舷侧外板，因此操作平台需延伸至舷侧，在货物软管行径上增加不锈钢鞍座，部分鞍座延伸至舷外，以保证货物传输过程中软管不与甲板或舷侧外板接触，避免对材料产生低温脆性破坏。

8 结 语

“启元”轮和“海洋石油301”号船是目前我国自主设计并建造的C型罐LNG船，其中“启元”轮的甲板布置可满足国际上绝大多数码头的停泊与装卸货需求；同时，“启元”轮是当今世界上为数不多的可实现船对船过驳的LNG船，也是功能相对完善的LNG船之一。

本文根据实际的设计、建造经验，整理出艏艉系泊区域、储罐DOME区域、集管区及船对船过驳区域布置的重点和难点，通过对国内外相关设计船型进行对比，给出相对应的解决和优化方案，为后续中小型LNG船的设计提供实船参考。

[1]孙家庆，孙倩雯，李沛泽. 我国LNG码头建设现状与对策建议[J]. 中国港口，2016 (3): 5-8.

[2]中国船级社. 散装运输液化气体船舶构造与设备规范[S]. 北京：人民交通出版社，2016.

[3]陈汝夏，王立国，刘涛. Q-MAX型LNG船舶系泊方案[J]. 油气储运，2012, 31 (Z1): 9-13.

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

[5]张黎. 小型LNG加注船的总体设计思路[J]. 船舶与海洋工程，2015, 31 (2): 17-21.

[6]顾祖旭. LNG船对船过驳作业碰垫配置研究[D]. 大连：大连海事大学，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

周伟，男，工程师，1985年生。2007年毕业于大连理工大学船舶与海洋工程专业，现从事船舶舾装设计工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2017.06.006