LNG船用保溫材料應(yīng)用分析

吳凱麗（紅寶麗集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 211300）

LNG船用保溫材料應(yīng)用分析

吳凱麗（紅寶麗集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 211300）

LNG的需求與日俱增，帶動(dòng)了LNG儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)的發(fā)展。本文介紹了LNG船主要類別及各種船型主要使用的保溫材料，通過各類保溫材料的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，分析未來LNG船用保溫材料的發(fā)展趨勢(shì)。

LNG船；保溫材料；聚氨酯

LNG是由天然氣經(jīng)凈化處理（脫CO2、硫化物、重?zé)N、水等雜質(zhì)）后，在常壓下冷卻至-162℃變成液態(tài)，具有熱值高、污染小、儲(chǔ)運(yùn)方便等特質(zhì)。全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和各國(guó)環(huán)保要求的提高，使得液化天然氣（LNG）的需求與日俱增。世界上天然氣分布、生產(chǎn)和消費(fèi)地區(qū)極不均衡，帶動(dòng)了LNG儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)的發(fā)展。

LNG輸送方式分為管道運(yùn)輸、陸地運(yùn)輸和海上輸送，管道能直達(dá)的地區(qū)，以管道輸送為好；陸上運(yùn)輸主要設(shè)備有LNG槽車和鐵路LNG運(yùn)輸列車；LNG的海上運(yùn)輸主要是使用LNG運(yùn)輸船，這也是目前LNG跨地區(qū)遠(yuǎn)洋運(yùn)輸最有效的方式。LNG船在海洋中面臨天氣變化等各種不確定因素，必須采用絕熱保溫材料來滿足LNG低溫儲(chǔ)存要求，以有效降低運(yùn)輸過程中的熱蒸發(fā)損失。

1 國(guó)內(nèi)外LNG船發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代以前大型LNG 船的建造由西歐及日本的造船業(yè)所壟斷， 隨著韓國(guó)逐步提高建造技術(shù)，大型LNG船的建造產(chǎn)業(yè)開始向韓國(guó)轉(zhuǎn)移，目前韓國(guó)船企擁有全球近百分之七十的市場(chǎng)份額。中國(guó)LNG船建造起步較晚，但發(fā)展迅猛，主要有滬東中華、大船重工等企業(yè)?！吨袊?guó)制造2025》規(guī)劃明確指出要大力推動(dòng)海洋工程裝備及高技術(shù)船舶領(lǐng)域突破發(fā)展，全面提升液化天然氣（LNG）船等國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，可見未來中國(guó)LNG船建造量和競(jìng)爭(zhēng)力將顯著提高。

2 LNG船主要類別

LNG船根據(jù)儲(chǔ)罐系統(tǒng)的不同可分為自撐式LNG船和薄膜式LNG船。

（1）自撐式 自撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括挪威的MOSS型和日本的SPB型。MOSS型儲(chǔ)罐保溫材料主要分布在液貨艙殼體外部和船體內(nèi)部，避免承受貨物壓力，因此選擇絕熱材料需重視導(dǎo)熱系數(shù)指標(biāo)，不需特別考慮低溫下機(jī)械強(qiáng)度。

SPB型液貨艙為棱形，液貨艙與保溫材料之間通過真空層相連，避免了保溫材料直接承受壓力或低溫開裂的情況。SPB型由日本研發(fā)，具有重心低、航行平穩(wěn)、強(qiáng)度高、絕熱效果好和易于建造等優(yōu)點(diǎn)，但儲(chǔ)罐數(shù)量相對(duì)較少，目前只有日本石川島播磨重工使用。

（2）薄膜式 薄膜式圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括GT No.96型和TGZ MarkⅢ型。薄膜型液貨艙的內(nèi)壁用薄膜做成與保溫材料、艙體結(jié)構(gòu)相連接，故保溫材料需具備優(yōu)異的絕熱性能、機(jī)械性能和抗疲勞性等綜合性能。

目前，世界上建造的LNG船主要以MarkⅢ型、No.96型和MOSS型為主，占據(jù)約95%的市場(chǎng)份額，其中多數(shù)為MarkⅢ型LNG船。我國(guó)滬東中華建造的船型為No.96型。

3 LNG船常用保溫材料

LNG船保溫材料應(yīng)具備較小的導(dǎo)熱系數(shù)、低溫膨脹系數(shù)、良好的抗吸水吸濕性、抗水蒸氣滲透性、阻燃性能和施工方便等特性。

常用的儲(chǔ)罐保溫絕熱材料分為無機(jī)材料和有機(jī)材料。有機(jī)材料有聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛等，無機(jī)材料有玻璃棉、膨脹珍珠巖、玻璃纖維、泡沫玻璃等。目前MOSS型船用玻璃棉材料為主，No.96型船用聚苯乙烯為主，MarkⅢ型船用聚氨酯泡沫為主。

（1）玻璃棉是將熔融玻璃添加純堿等原料，纖維化后形成棉狀材料，屬于無機(jī)保溫材料，具有憎水性能好、安全防火、隔音吸聲、耐熱、施工效率高等特點(diǎn)，但相比有機(jī)材料存在容重大、導(dǎo)熱系數(shù)大的缺點(diǎn)。

（2）聚苯乙烯泡沫是以苯乙烯預(yù)聚物、發(fā)泡劑等為原料，經(jīng)高壓發(fā)泡反應(yīng)而成，具有質(zhì)量輕、耐老化、保溫性能好、易加工、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但耐熱性差、耐溶劑性差。

（3）聚氨酯泡沫是由聚醚（酯）多元醇、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、阻燃劑等原料組合，其與聚合MDI進(jìn)行凝膠、交聯(lián)、發(fā)泡等一系列反應(yīng)制成，具有優(yōu)異的保溫、高強(qiáng)度、減震、隔音、耐酸堿、防濕、耐高溫及尺寸穩(wěn)定等性能特點(diǎn)，但普通聚氨酯泡沫存在耐燃性差的問題。

4 結(jié)語

根據(jù)MARK Ⅲ型LNG船市場(chǎng)占有率來看，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間內(nèi)LNG船用保冷絕熱材料仍將以聚氨酯泡沫材料為主，尤其是增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫增強(qiáng)改性的途徑一般有玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯硬泡、包覆玻璃布增強(qiáng)聚氨酯硬泡以及與泡沫玻璃、酚醛泡沫復(fù)合的方法來增強(qiáng)聚氨酯硬泡性能。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)更多種類的增強(qiáng)材料，如天然纖維改性、有機(jī)合成纖維與纖維-粒子混雜復(fù)合改性，聚氨酯泡沫將是未來LNG船用保冷絕熱材料的重要方向。開發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LNG船用聚氨酯深冷保溫技術(shù)將有力提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

［1］馬小紅，大型LNG儲(chǔ)罐絕熱材料及應(yīng)用［D］.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2012.

［2］李遠(yuǎn)朋.LNG船的分類及相關(guān)技術(shù)問題［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2013，（19）：114-116.

［3］陸衛(wèi)強(qiáng)，陳崗.LNG深冷絕熱技術(shù)應(yīng)用研究［J］.造船技術(shù)，2007，（1），23-25.

［4］夏敏，李萍，劉俊聰，韓軍慧，林淑紅，王丹勇，陳以蔚.纖維增強(qiáng)改性聚氨酯泡沫研究進(jìn)展［J］.工程塑料應(yīng)用，2015，（6）：137-139.

吳凱麗，任職于紅寶麗集團(tuán)股份有限公司，主要從事聚氨酯材料相關(guān)信息的采集與研究工作。