全新一代LNG加注船如何重塑海上燃料輸送格局

LNG用作燃料可顯著減少空氣污染物排放，而且碳含量比重質燃料油(HFO)低30%，已被普遍視為一種合適且可行的過渡燃料，可為各類商船提供動力。尤其是在過去十年中，LNG加注基礎設施發展迅速，相關專業知識經驗大量積累，使用LNG作為燃料的商船數量也在逐年增長。盡管LNG并不能為航運業實現零排放提供靈丹妙藥，但是隨著船東和運營商致力于滿足國際海事組織(IMO)溫室氣體(GHG)減排初步戰略的要求，加注LNG燃料將帶來巨大的益處。其價值在降低“最后一公里”交付成本方面體現得尤為明顯。

△ 貝仕集團下一代LNG加注船配備了獲得專利的舷外托架護舷系統  圖源/貝仕集團

超越燃料即時成本

隨著LNG加注需求不斷上漲(無論是在地理上還是在船隊能力方面)，所需的基礎設施也將隨之增長、演變。雖然往后LNG“槽車對船”加注活動仍將繼續存在，但通過LNG加注船(LBV)進行的LNG海上交付方式最終將主導LNG動力商船的燃料供應。LNG加注領域的開拓者已經為目前正在服役的LNG加注和服務船舶做好了技術設計，鑒于這些船舶的安全記錄和運營能力，她們在可預見的未來仍將繼續運營。

然而，使用LNG槽車或當前這一代LNG加注船為船舶供應燃料會增加一種附加費用，即“最后一公里”交付成本，它們也必須被計入LNG燃料的“最終價格”。

這就是貝仕集團(以下簡稱貝仕)作為一家LNG燃料船船東和運營商利用其在該領域的專業經驗來設計下一代LNG加注船的原因，此類LNG加注船將滿足當前和未來的需求并降低“最后一公里”的成本。

為了開發下一代LNG加注船，貝仕從頭開始設計繪圖，定義了理想的LNG加注船應滿足的操作要求和相應規范，摒棄了一切額外或不必要的裝置和繁瑣的操作。

在后續的開發過程中，貝仕又設計了多種方案，其主要設計特點包括：可與各類型船舶兼容使用的舷外托架系統，為LNG動力船進入干船塢做準備的除氣和驅氣設備，以及便于LNG加注船根據要求進行定制的靈活設計選項。同時，該船也可由人數較少的船員團隊操作，并仍可保證很高的安全水平。

以上所有設計旨在降低船東和運營商的資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)，并最終為LNG燃料行業(包括LNG動力船)降低“最后一公里”成本。其中，“可適用于任何船型的創新舷外托架系統”便是降低運營支出的良好范例。

通常，在遠洋LNG加注船上安裝護舷會花費一到兩個小時，而且需要有大量的甲板船員參與。而貝仕的LNG加注船摒棄了隔板浮筒的使用，無需手動轉移、部署和系泊一般比較重的充氣護舷。您只需輕松按下按鈕，大約五分鐘即可安裝完畢。此外，由于船舶之間的距離增加，系泊纜繩與干舷較高的客戶船舶之間會形成更加有利、不太陡峭的角度，從而實現更安全、輕松的系泊。

為各類船舶提供靈活性和把控力

貝仕的下一代LNG加注船旨在最大限度地提高與現有和已知的未來LNG動力船的兼容性，包括：

▣ 船體上有突出結構的船舶，例如在配備了突出的救生艇、甲板結構和陽臺的郵輪上常見的那類結構。舷外托架和護舷系統就是一種解決方案，部署起來既安全又快速。

▣ 具有短且可用的平行主體的船舶，例如大型、高速、細長的集裝箱船，其加油口位于船舶前部或尾部。對于這種類型的船舶，貝仕的LNG加注船前部管匯將能夠進入或伸至加油站。

▣ 干舷較高的船舶，例如VLCC、大型散貨船、大型集裝箱船、用作半潛式起重船的大型重吊船。貝仕LNG加注船配備長距離伸縮式起重機，可在水面上伸展超過40米，與所有已知和即將推出的LNG動力船都可兼容。

▣ 加油站位于低處的船舶，例如某些郵輪、滾裝船和某些集裝箱船。這類船舶加油口的位置可能低至水線以上三米處。這種情況會給具有大型、固定伸長的起重機的LNG加注船帶來挑戰。大型起重機依然可以兼容，但在將LNG輸送系統安全轉移到客戶的船上時，使用大型起重機通常會降低操作速度。而在貝仕的LNG加注船上，伸縮式起重機可以調整到所需的任何范圍。因此，LNG輸送系統(軟管、釋放接頭、快速接頭和釋放系統)的操縱可以更快速、更順利、更準確以及更安全地進行。

▣ 燃料管匯位于船舶最前端或最后端的船舶。貝仕的LNG加注船的前部管匯將確保與這類船舶兼容，同時仍可保持安全的系泊模式。

▣ 裝卸臂通常位于水面以上14至16米處的大型LNG接收站。貝仕的LNG加注船可以配備高管匯結構，使船舶與大型裝卸臂兼容。這在運營商屬于“先行者”的區域是相當有優勢的，這些區域中沒有其他裝載LNG加注船的方法可用。無論如何，即使LNG加注船一開始并沒有安裝高管匯，該船也已按照類似的要求準備就緒，例如，船材尺寸、穩性、管道布線、貫穿件等都已納入設計當中。稍后可以在有限的改裝和隨之而來的停租時間內安裝高管匯。

此外，貝仕還為新一代LNG加注船設計了一系列可選方案，因此可以根據不同的要求進行定制。運營商可從以下選項中進行選擇：

1.舷外托架VS普通橫濱型護舷系統；

2.有過冷器VS無過冷器；

3.有高管匯VS無高管匯；

4.有前部管匯VS無前部管匯；

5.有電池混動VS無電池混動；

6.304L貨艙(氨燃料就緒)VS 9%鎳鋼貨艙(僅限LNG)。

△ 貝仕集團的下一代LNG加注船配備了獲得專利的舷外托架護舷系統(已部署)  圖源/貝仕集團

降低總體運營支出和“最后一公里”成本

貝仕的新型LNG加注船在設計和制造時充分考慮了全體船員、工作空間和人機界面。例如，這適用于覆蓋了貨物管線、電纜和器械的箱艙甲板，不僅通過減少維護降低了運營成本，而且還能用作LNG輸送系統準備和維護的工作甲板。此外，貝仕還推出了設計簡潔的系泊站，運行安全且易于維護。

應用這種簡單明了的常識性設計可以減少操作和維護船舶所需的船員數量，進而降低了運營支出和LNG燃料的“最后一公里”附加費。

貝仕在開發這款LNG加注船時還仔細地考慮了LNG動力船的干船塢要求。未來幾年預計將有更多LNG動力船舶進入市場，而這反過來又會促進需要維修和例行干船塢的LNG動力船舶數量的增長。

在大多數情況下，燃料氣罐在進入維修現場或造船廠之前需要去除液體(具體情況視LNG動力船燃料氣罐的類型和/或所需的維修而定)，如果沒有進行曝氣(除氣)，至少需要惰化處理。在某些情況下，LNG動力船還需要進行計劃外的維修，通常是出于緊急的商業考慮，目的是避免停租。典型的例子就是被拖船造成硬鋼框架壓痕，或者是發生了停泊事故，需要開展小型到半大型高溫作業。

目前，LNG動力船和LNG加注船依賴于外部服務提供商來支持所有操作以調節冷卻、氣化的LNG儲罐，使之成為可以安全進入維修現場或干船塢的溫暖、除過氣的儲罐。

此外，除緊急情況外，將CH4(甲烷)排放到大氣中的做法是不可接受的，并且將越來越不可接受，而且LNG動力船幾乎從未配備過船上裝置在除氣操作期間處理和燃燒CH4。不僅如此，LNG動力船也沒有配備大容量惰性氣體裝置來處理自身油箱或曝氣風扇的惰化以進行曝氣(最終的除氣)。

因此，如今的除氣作業非常繁瑣且耗時。LNG動力船或LNG加注船需要找到一個允許和可能進行此類操作的泊位或碼頭。之后，如果這項操作使用的裝置完全由岸上提供，則需要大量不同的裝置，以及便攜式熱風/GCU(氣體燃燒裝置)、丙烷罐、液氮罐和/或卡車、蒸發器、加熱器和低溫軟管。不要忘了，協調、授權許可和規劃還需要耗費大量時間。

正是在這種背景下，貝仕開始著手開發LNG儲罐調節系統，并將其納入貝仕的下一代LNG加注船設計當中。

為干船塢提供智能調節解決方案

針對以上挑戰，貝仕提出了自己的解決方案，其關鍵特點包括 ：

▣ 通過高溫CH4在LNG加注船與LNG動力船之間循環實現高升溫能力。也就是說，從LNG動力船返回的冷蒸汽將被重新加熱并送回船上的儲罐。當儲罐升溫和氣體膨脹時，它會在LNG加注船的高容量GCU中燃燒。

▣ 當儲罐升溫時，LNG加注船會產生干燥的N2(氮氣)惰性氣體并將其輸送到LNG動力船的儲罐，然后返回N2含量越來越高的蒸汽。無論氮含量如何，這種蒸汽回流都能在LNG加注船的GCU中高效、可持續地燃燒。

▣ 當儲罐充分惰化時，LNG加注船將通過向儲罐提供清潔干燥的空氣來進行曝氣。

所有容量和操作流程均被設計成可達到高于環境的溫度，以實現最佳技術實踐和曝氣完成時儲罐的安全進入。

對6700m3儲罐的最佳計算表明，貝仕的新型LNG加注船可在5到8天內執行這一套完整操作——從冷罐裝載CH4到儲罐除完氣、隨時可進入或者獲得除氣證書可進入維修現場的整個流程。

如果沒有LNG加注船調節系統的支持，同一儲罐的升溫操作通常需要20天。再加上惰化和曝氣，全面運營估計需要25至30天，如果偏離了合適的泊位，尋求岸上支持開展類似操作所需的時間會更長。

貝仕的調節系統減少了LNG動力船的停租期，并且避免了尋找合適的LNG接收站或泊位(在這些處所可以環保、安全地進行上述操作)所耗費的時間和成本。

集成熟理念與全新功能于一體

LNG加注船每天都將開展多次系泊作業。為此，貝仕特別對高效安全的系泊站的設計進行了投資，并將100多項Optimoor研究的經驗和知識融入到了貝仕新船舶系泊站的設計之中。

因此，下一代LNG加注船配備了足夠多的系泊站和系泊卷筒，這些都不含其他可能會干擾安全和高效操作的甲板裝置和設備。

船首系泊站是半封閉的，絞盤位于另一塊甲板上，因此能夠免受惡劣天氣的影響，干凈且寬敞。

此外，系泊甲板和系泊站還融入了合理又貼心的設計特點，例如在操作期間系泊纜繩不會出現在視線內。這樣既保障了操作安全，同時又將人員配備減少到最低限度而 不會有危險。

這些因素綜合起來使得貝仕的LNG加注船能夠與任何LNG動力船兼容，從而促進了快速、安全和高效的系泊操作，這意味著每天可以交付更多燃料。

適應未來的LNG燃料供應船

貝仕的LNG加注船是根據《使用氣體或其他低閃點燃料船舶國際安全規則》(IGF)規則和其他IMO法規開發的。同時還需遵守新的和未來脫碳激勵規則及法規，包括IMO的CII(碳強度指標)和歐盟的Fit-For-55計劃。

船舶在應對脫碳要求方面準備得越充分，就越有可能維持其剩余價值。

設計中包含的可在未來進行升級的措施包括：

▣ 電池混合動力解決方案可節省能源并減少碳排放，從而提供良好的初始EEDI和CII評級。

▣ 電池混合動力解決方案允許僅使用零碳排放的電池動力進行常規LNG加注操作。此外，還可降低噪音污染，這在噪音可能影響燃料許可證申請的情況下非常重要。

▣ 船體的設計旨在提高噸英里效率。即使遠洋航行通常不需要用到LNG加注船，該船也采用了細長而高效的船體設計，可以實現良好的EEDI和CII評級。

▣ 該船具有連接岸電的能力。電池混合動力解決方案與“綠色”岸電相結合，視操作模式而定，該船可以在很大程度上實現無碳排放。

▣ 該船基本設計甚至考慮了未來的氫動力改裝。如果所有操作都使用氫氣進行，操作范圍將受到限制，但是加注一次H2運行兩到三天還是可行的。

總體而言，貝仕的下一代LNG加注船具有安全性、兼容性、生態可持續性、易于惰化和升溫以進行維修和維護、資本支出和運營成本低等優勢，是一種可擴展且面向未來的船舶設計，能夠滿足蓬勃發展的LNG動力船隊的需求。

作者：貝仕集團全球LNG中心氣體解決方案專家  Johan Lillieskold