日韩船厂LNG船技术大“PK”

2012-05-17 16:46 | 中国船检 国外造船


          

近年来造船界在LNG船领域竞争激烈,2010年底以来的LNG船订造热,累计向市场投放了50余艘订单,其中的大部分订单被韩国船厂所包揽,日本船厂受日元超常升值影响,在本轮订造热中,几乎没有接到订单。于是,日本造船界有人疾呼:在LNG船方面,韩国已经超越日本。

推进装置比拼

长期以来LNG船的主机,主要采用蒸汽透平机。近年来韩国船厂开始采用双燃料发动机(DFDE)。在上一轮订造热中,韩国造船巨头与“瓦锡兰”联手,加速双燃料发动机(DFDE)的推广应用,此间韩国承接的LNG船中有40艘安装了DFDE,所以韩国市场2010年以后竣工的LNG船基本以DFDE为主。预计到2014年全球安装DFDE的LNG船将超过80艘,约占目前在航船舶的20%。然而,DFDE因为是中速机,所以一艘船上需要配置数台。这种机型的特点是,电力推进,轴不能直接与螺旋桨连接。

三菱重工目前有三款LNG船推进装置,即:UST超级蒸汽透平装置(Ultra Steam Turbine Plant)、双燃料发动机(DFDE)以及低速燃气型柴油发动机(SSD-GI)。虽然每种装置各有特色,但是业界认为,UST与SSD-GI机种在航运成本方面最为经济。

“三菱”认为,DFDE推进装置虽然柴油发电机本身能效很高,但是在将柴油机发出的电力转化成推力的过程中会产生各种损耗。实际运行中推进装置的能效与UST超级蒸汽透平机基本相同。再则,一套DFDE装置有4台柴油机,其气缸总数多达40~50个,为了正常运行必须定期检查、调换部件,由此增加了船员的心理负担。而蒸汽透平机虽然操作时需要一定的技能与经验,但是设备的维修简单、维护成本有限。DFDE因为设备的能效高,所以最初考虑初期投资可在数年内收回,从实际使用中发生的备件调换与售后服务等一系列问题来看情况并非如此简单。

再将DFDE与SSD-GI进行比较,这两种推进装置的燃耗性能好、消费的燃料少,所以不可能将蒸发气体全部作为燃料消耗掉。为了处理剩余的蒸发气体,通常的办法是:或是将蒸发气体进行再液化处理、或是进行燃烧处理,于是就造成了能源的浪费。因而为了最大程度地享受高性能装置发挥的经济效益,必须对蒸发气体的发生量进行控制。

川崎重工在蒸汽透平机研制方面富有经验,目前为止已经建造了29艘采用蒸汽透平机的LNG船。2007年开发完成的一款世界首创的“川崎URA”再加热式蒸汽透平机已经用于东京燃气/日本邮船的一艘2011年9月竣工的17.7万立方米的球罐型 LNG船。据介绍,采用“川崎URA”推进装置的LNG船,其燃料的消耗量比一般蒸汽透平装置节省15%。

三井造船开发的“ME-GI”燃气式低速柴油发动机是一款热效高的二冲程低速机,该机使用的燃料既可以全部是气体或者重油、也可以是气体和重油混合燃烧。“ME-GI”发动机的结构是与尾轴直接连接所以能量的损耗少。“ME-GI”发动机是在“GIDE”(Gas Injection  Diesel Engine)发动机的技术基础上开发完成的新机型,该机在继承了双燃料功能的同时,还采用了电子控制方式,以提高发动机的环保性能与工作效率。

“三井”将“ME-GI”推进装置用于最近开发的一款名为“Double Eco MAX”的LNG船后,可使燃料成本、二氧化碳排放均比原来的蒸汽透平机减少30%。

球罐舱与薄膜舱比拼

韩国船厂接造的LNG船其货舱形式以薄膜型为主。“三菱”、“川崎”认为,与薄膜型货舱相比,球罐型货舱(MOSS型货舱)因为隔热层设在球罐舱壳体的外壁,建造成本比薄膜型低,而且蒸发气体的发生量较薄膜型货舱少,蒸发量的比例控制也较薄膜型货舱容易,所以日本造船界倾向于采用将蒸发量控制最佳的液货舱与高性能推进装置的组合应用。

三菱重工最近开发完成的一款名为筒状保护罩“EXTREM”的15.5万立方米LNG船,是一款应对后巴拿马运河时代的船型。该船的最大特点是:4个球罐舱的外围用一长条半圆形的筒状保护罩覆盖,保护罩与船体结构连成一体。为了提高载货容积“三菱”对球罐舱进行了改良,在球罐的中间部位增加一圈高度为1.5米的环状结构,在直径(41.5米)不变的情况下,使球罐舱的高度达到43米,由此使载货容积增加8000立方米。另外,新船型可以对球罐舱内LNG的日蒸发量在0.15%~0.10%之间作选择。主机采用UST超级蒸汽透平机,可将蒸汽再次加热,以提高热能的效率。新船型与一般的蒸汽透平驱动的推进系统相比,能耗改善15%,氮氧化物排放控制在IMO三级标准的规定值以下。

川崎重工2011年9月竣工的一艘17.7万立方米的球罐型LNG船,其液货舱也作了改进,将直径放大2.6米,达到44米, 该船安装有4个球罐舱由此使装载容积最大化。液货舱隔热系统采用“川崎”研发的板式绝缘层,由此使蒸发气体的日发生量控制在0.1%。货舱区船体采用双壳体结构,以保护船体免遭损坏。

现有技术对球罐舱内LNG日蒸发量控制的最小值一般是0.1%,而川崎重工最近开发完成一款适用于球罐形货舱的、蒸发气体的日发生量可控制在0.085%的新型板式绝缘隔热系统,这项技术现已获相关专利。在此基础上,“川崎”还在研发将日蒸发量进一步降低的绝缘隔热系统。

日本造船界认为,与薄膜型货舱相比,MOSS型货舱的优点是,结构的可靠性高、载货的耐晃性强。特别是船龄超过20年后,两种形式的货舱,其维修成本截然不同。如果欲将其改造成FSRU等海上天然气存储和再气化装置,从载货液面的耐晃性考虑,MOSS型货舱将更受用户的青睐。

日本内需能否抗衡韩企优势

日本地震引发福岛核电站核泄漏事故以后,人们倾向于用LNG取代核能发电。LNG火力发电站的优点是占地面积少、发电量大,输电过程中的损耗少,宜建在离城市近的区域。虽然页岩气体已经在美国市场投入应用,中国内陆地区也发现有页岩气体的存在,但是中国距页岩气体的大量开采还为时尚早,今后进口能源的海上运输仍将以LNG为主。

日本商船三井对LNG船市场未来需求预测,未来10年LNG船需求将超过100艘。主要基于以下三个方面。

1、2011~2020年的10年间,全球市场对LNG的需求将增加1.4亿吨。其中2010年的需求量为2.21亿吨、2011年为2.44亿吨、2014年为2.92亿吨、2020年为3.84亿吨。当然LNG的需求增长还取决于气源国出口项目的顺利运转,2013~2015年间由于新确立的出口项目有限,所以气源的供应能力略显不足。

2、2016年以后新的出口项目相继建立,除了澳大利亚、卡塔尔,尼日利亚、也门等国以外,还将增加东非、美国等新的气源出口国。特别是美国由于页岩气体的大量增产,使得该国的LNG明显过剩,所以今后产自美国的LNG将会大量出口,其年出口量预计可达到5000万吨。

3、2016~2020年间新建立的输出项目其年供应量将达到7300万吨,按一艘船的年运输能力79万吨计算,需要92艘船才能够完成相应的运输任务。再加上现有船队老龄船的报废因素,2020年前LNG船的追加订造将达到104艘(不包括2011年订造的55艘)。预计2015~2020年的6年时间,市场每年的需求量大致在20艘左右,所以造船企业今后数年将有许多机会。

针对当前日本船厂的接单弱势,日本三大造船集团拟订了各自的营销方针,准备利用自身的优势,开展积极的营销活动。

三菱重工认为,公司目前最经济、最出色的一款产品是最新开发完成的筒状保护罩“EXTREM”LNG船,在营销上应以三菱重工LNG船技术的综合实力与其他船厂拉开差距。

川崎重工的产品特点是:高能效推进装置与低蒸发量货舱的最佳组合。“川崎”接单营销的基本策略是,以14.7万立方米、15.5万立方米、17.7万立方米为主推产品,瞄准在LNG船项目“国轮国造”国策中南通中远川崎船舶工程有限公司的优势,积极展开营销活动。

三井造船的产品种类有,全长300米、舱容18万立方米的最大级球罐型LNG船,以及14.7万立方米、15.5万立方米的薄膜型、球罐型LNG船。最新开发的采用“ME-GI”推进装置的“Double Eco MAX”LNG船已受到海外的一致好评。三井造船的营销策略是:以日本市场为主,瞄准2014年建造的船位展开营销。“三井”表示,若有机会,也愿以技术合作或合伙方式参与他国项目。

针对当前韩国船厂的接单优势,日本造船界表示,虽然在当前日元超常升值、韩元相对贬值的形势下,韩国船厂的订单承接遥遥领先,但从中长期发展每年20艘LNG船的订造需求来看,只要汇率走势改变,日本船厂完全能够凭借在LNG船方面的综合实力赢得订单。

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关键词: 日韩船厂LNG船


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