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280M3液化气专用船研制总报告(1)

化工论文   点击:次   发布时间:2006-7-28   【字体: 】   来源:Gzu521.com
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 一、前言
  液化石油气(英文名称liquefied petroleum gas缩写lpg)是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等碳氢化合物的混合物,主要成份为丙烷和丁烷。是一种使用方便、发热值高的清洁燃料和重要化工原料,是在开采、炼制、加工石油化工品过程中提炼出的碳氢化合物,随着我国国民经济的快速增长,城市人口的增加,居民收入提高和生活质量的改善,对优质能源需求将迅猛增加,lpg已成为增长最快的能源品种之一。1980年到1990年我国lpg消费量由120万吨/年增加到254万吨/年,10年翻了一番,年均增长7.8%。90年代前半期,国内lpg需求的平均增幅高达24.3%,实际用量平均增幅高达27.4%,1997年消费量已突破1000万吨,成为仅次于美国和日本的世界第三大lpg消费国。
  我省是一个能源紧缺的省份,液化石油气主要供应基地是九江炼油厂,该厂年生产量约13万吨,除自用外,对省内供应量不足10万吨。随着人民生活水平的提高,及对减少环境污染改善大气质量的需求,我省液化石油气消耗量逐年提高,90年代后半期年增长速度超过10%,98年全省液化气消耗量近30万吨。消费面在扩大,由城市向农村扩展,工业用气比重也在逐步提高,据专家预测我省液化石油气消费量潜力仍很大,与我省相邻的广东省液化气年消量已超过300万吨,我省消耗量仅为其十分之一。在未来的几年中,城市交通液化气需求量将显示出巨大的愿望。据预测“十五”期间,我省液化气消费仍将保持10%以上的增长速度。
  我省近三分之二的液化石油气是从省外调入。目前运输的主要方式为公路运输。但汽车运输运量小,过路过桥费用高,所以运输成本费用较高,每吨公里运费已超过0.8元,远距离运输不经济。铁路运输在我省占次要地位,因为铁路运输制约因素较多,不能混合运输,必须专列运输,而且还需站库的配合,每个专列挂车都有规定,不能太长。远距离运输还要求合理调度,与客车、普通货车错开运行时间,因此运输成本也不低。液化石油气开展水路运输,不仅具有运量大、费用低,而且相对安全。我省液化气一直未能实现水上运输的主要原因是码头岸库设施尚未建立,液化气专用船尚未开发,98年招商石化在九江建成投产4000m3液化气库场和码头,接着,中建万佳在湖口建成投产4000m3液化气库场和码头。2000年还在吉安建成投产400m3液化气库场。2002年南昌扬子洲已建成800m3液化气库场。当前樟树液化气库场和码头也在立项审批中,这为我省开发水上液化气运输奠定了基础。
  二、研制思路
  2.1形式
  船舶运输液化石油气根据气体液化方式分成三种形式。一是采用常温压力方法,通常也称为全压式液化气船。因为丙烷在环境温度下,加压至1.75mpa时可保持气体液化。二是采用低温常压方式,通常也称为全冷式液化气船。丙烷在大气压力下,温度制冷到-420c时,可保持气体液化。三是采用低温压力法,通常也称为半冷半压式液化气船。当丙烷在温度200c和压力0.75mpa时,气体也能保持液化。目前长江流域仅在江苏太仓和张家港建有液化气冷藏库。所以在长江内河从事液化气运输的船舶均为全压液化气船,我省280m3液化气专用船采用全压式。
  全压式液化气船均采用独立式液货舱。这类液舱完全由自身支持,并不构成船体的一部份,也不分担船体强度。液货舱的结构一般可分为a、b、c三种形式。a型独立液舱,主要由平面结构组成常见为棱柱型。由于该型式受力不均为确保液货无渗漏,该型式都设有第二层货物围护系统,通常也称“次屏壁” 。b型独立液货舱即可以是平面结构也可以是压力容器型结构,常见有球型,它与a型不同是仅要部份“次屏壁”。c型独立液舱采用压力容器型结构,常见为园柱型或球型,它不需“次屏壁”,我省280m3液化气专用船采用c型独立液货舱型结构。
  2.2稳性
  液化气船对稳性的要求较高。首先要求液化气船在外来撞击或搁浅等情况下,不能损伤液货舱,确保液货舱的安全。其次要求,液化气船在一处破损时,船舶不能沉没,确保液货舱不出船外。第三要求液化气船除满足安全稳性外,还要满足破舱稳性。因此,液化气船规范在稳性方面制订了许多规定,如在防撞方面要求船壳外板距液货舱最小距离不能小于760mm,在抗沉性方面,要求液化气船在液货舱周围设有水密舱。在破舱稳性方面要求不对称浸水引起的大横倾角应不超过300。根据这些要求,我省280m3液化气专用船在稳性方面采取了较安全的措施。
  众所周知型宽是衡量船舶稳性的一个重要参数,在液化气船中液货舱的宽度(即货罐直径)也是决定液化气船稳性的一个重要参数,处理好二者之间的比例是关系到液化气船稳性好坏的主要因素。据统计液化气船气罐直径与型宽的比一般在0.6以内。我省280m3液化气专用船选择0.5897即液货罐直径为4.6m,舷侧外板距罐距离达到1.6m,满足了《规范》防撞要求。在抗沉性方面,280m3液化气专用船在两舷,船艏、船艉均设有水密舱,满足《规范》要求。为了降低船舶重心,船底距气罐的高度调整为650mm。为了减少气罐自由液面的晃动,在气罐内设有防浪板。确保液货罐在船舶航行期间的相对固定也是船舶稳性安全的重要措施。该船在货舱前后和两舷舱壁上均设有防止液货罐前后冲撞的支承结构,在液货罐底部设有8根钢索固定装置,在液气罐与舱口围板之间用2mm薄板封闭,既保持货舱水密又固定了罐子,以确保液货罐的相对固定,通过采用多种安全措施,我省280m3液化气专用船的稳性衡准数为6.67,大大满足《规范》要求。舷侧破舱浸水引起最大横倾角为7.80,远小于《规范》值(300)。
  2.3 强度
  液化气船由于液货装在罐子里,加上气罐较大,负荷全部落在货舱区。根据《液规》的要求,水平设置的c型独立液货舱的鞍座最好为2个,若多于2个则应考虑船体挠曲影响,所以液化气船的又一特点是集中负荷较大,全部重量落在两个鞍座上,因此,鞍座和货舱区的强度要求较高,为了保证货舱区的强度,该船在货舱区内纵向增设二道龙筋,并且将鞍座与船体结构联接起来,鞍座底部跨越了3个肋位,与船体加强梁联接,鞍座为箱型结构,鞍座包角为1500,将支承力均匀传递给船体。
  2.4消防
  根据《液规》的要求,液化气船消防一般设有三套系统。一是水消防系统;二是二氧化碳消防系统;三是干粉灭火消防系统。我省280m3液化气专用船水消防系统设有水柱、水雾、水幕和洒水四套系统,水柱用于灭火,水雾用于消除静电,水幕用于隔离货舱区,保护船员处所,洒水用于降温,确保液货罐的安全。该船在机舱设有二氧化碳保护系统,在货舱区四角各设一台mft70大型舟推车式干粉灭火器可复盖整个液货区。
  2.5安全监测
  液货气船的安全要体现以预防为主。因此,该船另一特点是安全监测系统完备,自动化,技术含量较高。我省280m3专用船设有四套安全监测系统,即可燃气体安全监测系统,液位安全监测系统,压力安全监测,温度安全监测系统。当船内空气中液化气含量达到危险含量下限的25%时,监测装置就会报警。当液货罐内液位超过3.65m或低于0.12m时,液位监测装置就会报警。在驾驶室内可通过二次仪表监测液罐的温度,当温度超过300c时,即可采取洒水降温措施。

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