LNG运输船改装为浮式发电船的可行性分析

任 杰

(上海惠生海洋工程有限公司， 上海 201210)

0 引 言

近年来，随着经济的不断发展，全球范围内的电力资源需求持续增长，对发电燃料的碳减排要求日益提高。采用天然气作为发电燃料，能在大程度上降低碳排放。液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)运输船货罐的经济价值较高，使用寿命较长，而船体的设计寿命一般为20～25 a，船舶所有人有强烈的意愿延长LNG运输船的服务年限。将LNG运输船改装为浮式发电船是具有较高商业价值的快速发电解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。当前，有关将LNG运输船改装为浮式发电船的研究正处在方案设计和概念设计阶段，具体的设计体系尚未成形，也没有专用的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 可供参考。本文主要对LNG运输船改装为浮式发电船的可行性进行评估，叙述可供改装选择的LNG运输船、发电装置配置和改装后船舶的设备布置等内容。通过对选定的LNG运输船进行改装布置，并对其稳性和总纵强度进行校核，验证改装设计的可行性，为后续同类型船的改装设计提供参考。

1 LNG运输船和浮式发电装置发展现状

1.1 LNG运输船现状

截至2022年4月底，全球共有约600艘可运营的LNG运输船，其中约有10%是舱容大于10万m3、服役年限在20～29 a的大型LNG运输船[1]。这些船大部分维护得当，运营状态良好，若不能通过改造延长其使用寿命，这些船将面临被拆解的境遇。

1.2 浮式发电装置现状

目前正在运营的发电船或浮式发电装置有60多艘(台)，其中超过1/3是使用天然气发电的，还没有自带LNG存储和再气化系统的浮式发电装置。

若新建带有LNG储罐的浮式发电装置，项目周期一般会超过36个月。若将LNG运输船改装成为浮式发电船，不仅能使项目周期缩短10～12个月，而且能减少投资，具有较好的经济性。

2 改装评估阶段考虑的因素

2.1 分析 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计

本文主要从改装船的浮态、稳性和总纵强度等角度出发，分析大型LNG运输船改装为浮式发电船的可行性，分析流程见图1。

图1 LNG运输船改装为浮式发电船的可行性分析流程

2.2 适宜改装的LNG运输船

在选择适宜改装的LNG运输船时，需考虑船龄、LNG储罐容积和LNG储罐类型等因素，具体见表1。

2.3 发电装置选择

根据作业地点所需的用电量和用电方式选择合适的发电装置，具体可参考表2。

表2 发电装置选择

2.4 改装设计可能遇到的挑战

1) 没有针对改装型浮式发电船的设计规范；

2) LNG运输船的服务年限一般在15～20 a，并非所有设计、建造和维修记录都能得到完整保存；

3) 发电岛的重量和重心具有不确定性；

4) LNG运输船的内壳无法承受热作业等。

3 实际改装案例分析

通过对LNG运输船进行选择，考虑到与LNG舱容相匹配的发电量，以某LNG运输船为例，对将其改装成浮式发电船的可行性进行分析。

3.1 所选LNG运输船的基本信息

所选LNG运输船的基本信息见表3。

表3 所选LNG运输船的基本信息

3.2 浮式发电船布置

根据功能需求和危险区域划分，改装后的浮式发电船的总体布置见图2。再气化模块尽可能地远离人员工作和生活的区域，布置在艏部开敞甲板上；电力外输系统避开危险区域，布置在艉部生活楼顶部；发电装置布置在艏部与货物设备舱之间，设计支撑结构，使设备的位置高于主甲板上的危险区域，这样能保证非防爆型发电机组正常使用，极大地降低设备维修成本。

图2 改装后的浮式发电船的总体布置

3.3 改装后的浮式发电船的基本信息

改装的基础条件是尽可能地保留和利用LNG运输船的货罐储量，浮式发电船的设计吃水不超过原船的结构吃水。

发电岛采用西门子SeaFloat SCC-800联合循环机组[3]，本文主要对以下2种装机方案的可行性进行评估：

1) 方案一，装机功率为300 MW，4台燃气轮机配1台蒸汽轮机，其布置如图2所示;

2) 方案二，装机功率为150 MW，2台燃气轮机配1台蒸汽轮机，其布置如图2所示，去掉靠近艉部的2台燃气轮机。

不同 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 的发电岛布置及对应的结构重量见表4。

表4 不同设计方案的发电岛布置及对应的结构重量

3.4 适用的规范

通过对船级社共同规范和各船级社规范进行研究发现，适用于LNG运输船改装的规范只有1个，即改装为浮式存储装置或浮式存储再气化装置，没有适用于浮式存储发电装置的规范。通过对各船级社规范进行比较和归纳总结，在项目概念设计或策划阶段对船舶的整体性能进行校核时，可参考表5中的要求。

3.5 典型装载工况

LNG运输船改装为浮式发电船之后，在运营时除了考虑原船的典型装载工况以外，还需考虑其他典型装载工况，具体包括拖航工况(湿拖)、压载工况、满载工况、非满舱装载工况(25%、50%和75%等)和检修工况。

基于发电设备操作，考虑到减小输出电缆运动，浮式发电船的操作吃水范围应尽量小，浮态应尽量保持平浮。考虑到LNG货罐的舱口和泵的吸口位置，平浮或小幅度的艉倾是比较理想的浮态，不推荐艏倾。同时，由于再气化过程中LNG消耗较慢，货罐消耗顺序及其自由液面的影响不可忽视。

3.6 纵倾和吃水

根据表4估算改装后浮式发电船的满载工况，求出其吃水和修正自由液面之后的重心高度，结果见表6。

表6 改装后浮式发电船的浮态、吃水和重心高度

从表6中可看出：在有纵倾的情况下，浮式发电船的满载吃水在11.44～11.83 m，未超过LNG运输船的结构吃水，纵倾范围是艏倾1.07～2.63 m；调平纵倾之后，方案1A和2A的吃水会超过原船的结构吃水，改装之后需重新校核全船结构，工作量较大，不推荐。

3.7 完整稳性

浮式发电船在满载工况下通常具有最大吃水和最高重心高度。图3为浮式发电船各方案在满载工况下的重心高度和满足IS Code要求的完整稳性极限重心高度曲线，其中浮式发电船的装载工况对应表6中不同发电岛配置和布置位置的满载工况，可初步判断改装之后的浮式发电船的完整稳性能满足IS Code的要求。

图3 浮式发电船各设计方案在满载工况下的重心高度和满足IS Code要求的完整稳性极限重心高度曲线

3.8 破舱稳性

对各方案进行典型工况下的破舱稳性分析，破舱稳性校核顺序见图4，当遇到无法满足IGC Code的要求的工况时，可立即判断是否推荐继续采用该方案进行后续改装设计。

图4 破舱稳性校核顺序

通过计算发现：方案2B的满载工况无法满足IGC Code对破舱稳性的要求；方案1B、3A和4A在艏部货舱装满、艉部货舱清空的状态下，船舶的浮态无法调平，有1 m以上的艏倾。方案3B和4B是可推荐的改装方案。

3.9 船体梁强度

原LNG运输船已运营约20 a，基于已公开的研究结果[4]，考虑到其维护情况良好，在方案评估阶段可暂不考虑屈曲强度，且该船由疲劳产生的结构损耗远小于由腐蚀产生的损耗。由船体结构条件评估 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 [5]可知，该船的船体结构的现状处于1级，不小于完工条件下的96%。

设计LNG运输船时考虑的环境条件是北大西洋环境条件，浮式发电船的作业地点是遮蔽航区。通过对各船级社的海工平台设计规范进行研究可知，遮蔽航区的波浪载荷是北大西洋的0.5～0.6倍。湿拖选择在海况良好的情况下进行，该0.5～0.6倍的差异大概率能涵盖改装后的拖航工况。由此可知，改装后的浮式发电船的波浪载荷约为原LNG运输船的0.6倍。

计算采用方案3B和4B改装的浮式发电船的静水弯矩和剪力，可得到典型工况下的静水弯矩和剪力小于LNG运输船的静水弯矩和剪力的许用值。图5为方案4B对应的典型工况下的船舶静水弯矩计算结果,其中L为船长。

由图5可初步判断，改装后船舶的船体梁强度满足其作为浮式发电船运营所需的总纵强度的要求。

3.10 甲板支撑结构

根据具体的布置位置对局部强度进行计算和校核，本文不再展开讨论，可将其作为后续研究或改装设计的重点关注环节。

4 后续改装设计建议

本文的算例考虑了2种发电船设计方案，根据发电岛的LNG消耗量，13.7万m3的LNG运输船适宜匹配大型或超大型发电岛。随着发电岛能力的增强，设备重量的增大，需匹配的钢结构重量会不断增加，这会使满载工况对应的吃水超过原LNG运输船的结构吃水，增加改装设计和施工的工作量及难度，甚至会导致改装方案不可行。因此，适当降低发电岛能力，有助于增强改装方案的可行性。

针对发电岛的布置位置：靠近艏部布置，在满载工况下会艏倾，在部分装载工况下会无法调平；靠近船中或偏艉部布置，可使满载工况下的浮态尽可能地接近调平状态，推断在其他工况下也可保持平浮。考虑到原LNG运输船的集管区布置，液货舱舱口附近有很多管系交汇，具体如何布置需进一步评估。

5 结 语

本文计算并分析了将13.7万m3的LNG运输船改装为150 MW的浮式发电船的改装设计方案，从浮态、稳性和总纵强度等角度看,该方案是可行的。在项目评估阶段，可从稳性和总纵强度的角度快速分析提出的改装设计思路和方法的可行性，并初步选定发电岛的安装位置。此外，从LNG储罐容积、发电岛的能力、改装后浮式发电船的性能和经济性等多个角度考虑，选择最经济快速的改装方案，从而获取最大的经济效益。

-全文完-