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专家谈 | 海上运输液氢关键系统研究

抖音快讯 2025年09月01日 18:07 1 admin
专家谈 | 海上运输液氢关键系统研究

本文内容来自:中国船舶及海洋工程设计研究院民船部高级工程师郑健先生!于“2025氢能设施与能源综合利用交流会”上发表的报告。


一、船型发展

目前主流设计方案

专家谈 | 海上运输液氢关键系统研究

2万方液氢运输船

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18万方液氢运输船

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二、关键技术研发

货物围护系统

货舱类型:C型罐,MOSS型球罐,薄膜舱

• 货舱设计要点 Cargo Tank design:

绝缘设计 Structure comply with tank insulation design

压力载荷 Liquefied hydrogen pressure load

热载荷传导 Thermal loads at tank supports

货舱材料 Material selection

• 设计挑战 Tank design challenges:

支撑结构设计 Tank support structure design

绝热设计 Tank thermal insulation near tank supports

轻量化设计 Tank weight control

晃荡载荷评估 Sloshing loads assessment

装载热负荷计算 Thermal loads calculation during tank filling

安装与吊装 Tank installation and lifting

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货舱舱布置

• 货舱参数 Cargo Tank parameters

双层C型罐 Double-walled Type C Tank

SUS 304L/316L不锈钢 SUS 304L/316L STEEL

真空绝缘 Vacuum insulation

内外支撑 Inside & outside support

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货舱横剖面

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货舱中纵剖面

货舱区温度场计计算

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船体+液舱段热阻模型及温度场分布

货舱结构强度计算

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典型液货罐FEM模型及船舶工况分析

蒸发率评估&蓄压时间评估

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真空绝热系统:温度场与不同真空度下表观热导率

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液氢绝热材料:中空玻璃微球 vs 珍珠岩

液货处理系统

液氢运输船液货处理系统配置及操作流程

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液氢舱及液货系统惰化选择

氮气:沸点-196℃,凝固点:-210℃

氦气:沸点-269℃,凝固点:-271℃

与LNG液货操作存在显著差异,氢气置换纯度是关键点之一

船舶动力系统

液氢运输船动力系统配置方案

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动力装置现状与需求:

燃料电池功率太小,但短期内有胜于无

掺氢发动机掺氢比过低,蒸发气处理能力弱

纯氢发动机为最佳选择,短期期技术不成熟

蒸发气过量,GCU装置不可或缺

蒸发气产生与燃料消耗平衡关系是关键点之一

货物作为燃料

液氢运输船液货作为燃料相关设备配置

专家谈 | 海上运输液氢关键系统研究

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液货作为燃料特点:

★ 氢蒸发气再液化经济性不足,动力装置消耗能力有限,蓄压时间是关键

★ 液氢冷能利用效果显著,可达0.5t/h天然气再液化装置(电功率约400kW)

货物作为燃料趋势预测:

短期氢燃料电池为主;

中期掺氢发动机:技术上提高发动机掺氢比、考虑船舶运营经济性、逐年降低船舶碳排放;

远景纯氢发动机:四冲程发动机、二冲程发动机;

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国际海事组织IMO MEPC83会议船舶温室气体减排“净零框架”

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三、未来展望

合作、共赢、共建海上液氢产业链

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四、MARIC简介

中船集团基本情况

中国船舶集团有限公司(以下简称中船集团)是中央直接管理的特大型国有重要骨干企业,是我国船舶工业发展的国家队、主力军。中船集团有着深厚的历史底蕴,旗下拥有江南造船、大连造船、黄埔文冲等一批百年船厂。在不同的历史时期,中船集团始终坚决贯彻党中央、国务院决策部署,自力更生、艰苦奋斗,推动我国船舶工业实现了跨越式发展。

中船集团是我国海军武器装备科研、设计、生产、试验、保障的主体力量,拥有我国最大最强的船舶设计建造能力,能够设计建造符合世界上任何一家船级社规范、满足国际通用技术标准和安全公约要求、适航于全球任意航区的船舶海工装备。中船集团持续拓展信息技术、新材料、新能源、节能环保、精密器件与仪器仪表等战略性新兴产业,不断发展贸易、投资、金融、物流等船海服务业,加快建设产业结构合理、质量效益领先、军工核心突出、国际竞争力强的世界一流船舶集团。

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中国船舶集团有限公司第七〇八研究所(中国船舶及海洋工程设计研究院)始建于1950年11月,其前身为中央人民政府重工业部船舶工业局船舶技术处设计组。是中国船舶行业内成立早、成果多、技术力量雄厚、专业门类齐全、试验设施先进的船舶及海洋工程设计研究开发机构。

是国内唯一同时具备军用舰船、民用船舶、海洋工程总体设计研发能力和船用装备及系统总体研制能力的综合性军民融合科研院所,被誉为中国舰船设计的“摇篮”。

MARIC 简介

• 完成各类舰船、船舶及海洋工程研究开发和设计项目共1300余项

• 填补了我国造船业众多空白,创造了近百项中国第一

• 国家级奖励50余项(国家科技进步奖特等奖4项、国家科技进步奖一等奖10项)、省(部)级奖励300余项

MARIC气体船研发设计 Gas Carrier R&D

• 我国气体船研发的开拓者

• LNG/LPG/LEG/LCO2/H2等全系列

• 液货舱舱型:薄膜型/A型/B型/C型等全覆盖

• 液货系统研发设计

业务板块

• LNG Carrier

• LCO2 Carrier

• LPG/Ammonia Carrier

• H2 Carrier

• Ethylene and Ethane Carrier

• Bunkering Vessel

• Offshore (FLNG/FSRU)

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