关于T11T12证书练习题的探讨（五）
王磊
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在探讨（二）中，笔者说明了自己在做练习题的时候对题目（相对于我个人而言的）的分类，其实其中的第5类，对相关知识不熟悉的题目是除了没有疑问的题目之外占比最大的部分，而在这些题目中，有些知识点主要靠死记硬背，例如甲烷的爆炸极限；盖，查，玻定律；理想气体状态方程之类的。
但是有些知识就值得深入学习，了解熟悉，并进而掌握了，比如本文想要写的“再液化装置“。根据IGF规则6.9.3再液化系统中所列，如下图可见，共有3种方式的再液化系统可用于布置。
在练习题中对应的题目如下：
再液化装置按再液化循环分类有（ ）不同类型。
①直接式；②间接式；③复迭式
A ①② B ①③ C ①②③
本题给出的答案是B，实话说笔者不是太理解，也没有在IGF规则中找到相应的分类方式，自然也就没有找到这个答案的佐证，所以如果给学员讲解的话，我能切入的点大概会是在“再液化循环“这里，IGF规则中所提到的3种系统，间接和混合系统应该都可以归类为”复迭式“再液化循环方式，但是这种解释方式个人还是觉得很牵强，不如给答案C好，毕竟IGF规则中给出的再液化系统布置是三种，然后还明确的写了第二种是”间接冷却系统“，那给答案C似乎更易理解一些。所以这道题其实笔者也有些感觉是答案给错了，不知道有没有可能，这个就需要出题人来回答了。
当然了，笔者本文的重点其实不是在这道题目上，因为非常遗憾的是笔者到目前为止没有在有再液化系统的LNG船上工作过，且据我所知，我国生产的大型LNG船仅有一个项目是使用的柴油机+再液化系统的布置，遗憾的是笔者在该系列船舶上没有熟识的兄弟，而目前我国沿海营运的LNG加注船中，仅有一条安装了再液化系统。故此，我和目前在该船上工作的一位船员兄弟联系了一下，想请他在工作之余帮我介绍一下他船上的再液化系统，遗憾的是该兄弟说其公司不允许资料外传，拒绝了我的提议。于是我决定自己收集相关资料并尝试和相关设备厂家联系，在初步学习后将我了解的情况写下来，和有兴趣的读者共同学习，研究。鉴于本人确实没有相关设备的实践经验，故此本文的内容不可避免的会有一些错漏或不当之处，如果读者中有再液化方面的专业人士，欢迎并感谢各位能够不吝赐教，大家互相学习，共同进步！
那么接下来咱们首先来说一下条款6.9.3.2中提到的第一种布置方式，直接冷却系统，其文字描述为“对气化的燃料进行压缩，冷凝并将其输回至燃料舱”。因为笔者2019年在一条VLGC上做过轮机长，所以当我看到这种再液化方式的时候，首先想到的是：这不就是全冷式LPG船上所使用的再液化方式么？于是，我联系了目前在一条乙烯船上工作的前VLGC同事，资深货轨闫昆博，请他帮忙介绍一下全冷式LPG船上的再液化设备和操作流程，下面请看闫货轨的介绍。
全冷式LPG（VLGC）船再液化设备与操作流程
闫昆博
全冷式LPG船在满载航行期间，会通过将货舱内的货物蒸汽进行再液化后送回到货舱来控制货舱压力，再液化系统的设备通常包括：气液分离罐，压缩机，冷凝器，积液罐，中间冷却器和膨胀阀等。
再液化的基本操作是，用货物压缩机将货舱内的货物蒸汽进行压缩，使货物蒸汽进入到一个高温高压的状态后进入冷凝器，在冷凝器中通过盘管与海水进行热交换，由气态变为与海水温度度差不多的液态，储存在积液罐中，当液体高度达到预先设定的液位时，膨胀阀打开，液体货物通过膨胀阀喷出，降温降压，形成零摄氏度以下的液货，最后通过管路回到货舱底部。其中丙烷因为货物温度低，压缩后气体压力大温度高的关系，需要在积液罐形成液货之后首先进入中间冷却器，使中间冷却器底部存留一部分液货，其作用一是可以冷却压缩机二级吸气温度从而使排出气体温度压力在压缩机可以承受的范围以内，二是液货在到达膨胀阀之前先通过盘管经过中间冷却器底部，底部存液对液货进行再次冷却，使丙烷的回液温度可以达到零下30摄氏度左右。丁烷由于压缩气体温度和压力不高且回液温度只有零摄氏度左右则不需要进入中间冷却器，在积液罐液位达到预设高度时，直接通过膨胀阀后送回到货舱底部即可。
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那么，甲烷（LNG）是否可以用同样的方式进行再液化操作呢？笔者在公开资料中找到一篇文章中描述了一种“部分再液化装置“，看起来和VLGC的再液化方式较为接近，其工作原理是”利用一部分LNG蒸发气吸热，使另一部分蒸发气冷却液化的装置“【1】。不过文章中也说明了，该种装置可使LPG的全部蒸发气重新液化，而对于LNG，则只能将约1/3左右再液化。故此该种类再液化设备对BOG较高的LNG有一定的经济意义，而目前主流LNG船的BOG已经低于0.1%，沪东船厂的最新一代货舱维护系统NO96 Super+据说已经将蒸发率降低到0.085%的程度，那使用这种再液化设备可以说基本没有意义了。
条款6.9.3.2中提到的第三种布置方式是“混合系统：将气化的燃料压缩后，在燃料/制冷剂的热交换器中加以冷凝，然后再将其输回至燃料舱”。
这种使用冷剂冷却LNG蒸发气，将之液化之后输送回货舱的再液化装置是最普遍的，也是最早的再液化装置的工作方式。世界上第一条安装再液化装置和柴油机推进的LNG船就是使用的这种再液化装置，只不过因为当时的装置还不能够将全部BOG再液化，故此称为自持式再液化装置，但是它和后期出现的全部再液化装置的工作原理都是以上所述的第三种布置方式。
这种再液化装置的冷剂在早期都是使用的氮气，根据闭式氮气逆布雷顿循环产生需要的低温能量来冷凝蒸发气，而近些年逐渐发展出使用混合工质作为冷剂的再液化装置，具有更高可靠性，更低能耗，更低成本，是一种技术成熟，新兴于海上应用的再液化装置制冷方式。
对这种再液化装置，笔者很幸运的得到了来自中国船舶集团有限公司第七一一研究所我的一位朋友分享的该所研发的“混合工质型-LNG蒸发气再液化装置产品介绍”，下面是笔者学习之后了解到的该套设备的特点和设备组成。
就工作原理而言，其和早期的系统并没有什么区别，但是该套设备的技术路线具有更高的效率，其原因在于，首先混合工质冷剂的使用在获取相同制冷量的时候循环消耗的压缩功显著低于氮膨胀循环，其次相比单一氮冷剂，混合工质冷剂在更大的温度范围内有较高的制冷能力，并可通过理论计算和实际测试，确定最优的工质配比，使优化后的制冷性能显著提高。
该套系统的设备主要包括压缩机撬块，冷箱撬块和监控单元，设备集成度较高，国产化程度高，易于检修维护，使用寿命较长。
其基本操作流程是，高沸点冷剂经压缩-冷却-节流后，预冷BOG和主冷混合冷剂，混合冷剂经压缩-冷却后，按沸点高低依次节流，完成接力式制冷，而BOG会在冷箱中逐渐冷却至液化后输送回货舱。该套设备可根据用户需求设计，制造，最大制冷量可达1500kg/h。可以应用在LNG运输船，LNG加注船，LNG燃料船及驳船等场景。
看到这里，细心的读者可能发现我先写的第三种布置方式，而不是第二种。在条款6.9.3.2中，第二种布置方式的文字描述是“间接冷却系统，用制冷剂对燃料或气化的燃料进行冷却或冷凝，而不对其压缩”。我之所以没有先写这种方式是因为开始我对条款中所描述的“而不对其压缩”表示疑问，因为说再液化么，那么先入为主的印象就是将货物蒸气再液化成液体，那要对货物蒸气进行操作，怎么可能不使用压缩机，而如果使用了压缩机，那就应该对其进行了压缩啊！怎么会“而不对其压缩“呢？然后就反复看反复看，忽然一下子明白了前面的描述中的那句话是可以分解成两句话的，即①用制冷剂对燃料进行冷却。和②用制冷剂对气化的燃料进行冷凝。那么如果是第1句话的操作，只用制冷剂对燃料进行冷却，那就不需要使用压缩机对货物蒸气进行操作，也就不需要使用压缩机，进而也就不会对其进行压缩了。
那么，这种再液化装置是由哪些设备组成，操作原理是怎样的呢？在我寻找资料的时候，十分幸运的获得了苏州横海的冯小磊总经理的帮助，他的公司去年刚刚向笔者曾经工作过的海洋石油301轮提供了两台潜液泵。
据笔者所知，这两台潜液泵应该是国产潜液泵第一次实船应用，本应该在我月初发表的那篇《LNG设备国产化之我见》里面大书特书一下的，遗憾的是当时我还没有认识冯总，不过没关系，这里写也是一样。冯总提到他们公司提供的这两台潜液泵的一个功能就是作为301接下来准备安装的再液化装置的一部分，因为301将使用的再液化方式是使用深冷装置，应该是与笔者前面提到的那条LNG加注船上使用的装置类似。这种深冷装置就对应了6.9.3.2中的第二种布置方式，下面是我学习了冯总分享给我的资料之后了解到的该种系统的设备组成和操作流程。
笔者理解，所谓“深冷”装置的深冷，指的是对液体进行进一步冷却，所以这种装置主要设备是提供液体的泵和对液体进行降温的装置，其工作流程简单来说，就是泵将舱内零下155到159度左右的的液体驳运出来，输送入深冷装置中降温到零下170度左右，然后再将深冷的液体通过喷淋管喷淋入货舱，使用深冷后的液体的低温和气化潜热将货舱气相空间的气体液化，进而实现再液化的功能。这也就是为什么大家可以看到在上面的LNG输送泵FAT工厂测试报告中的测试温度是零下170多度的原因了。而深冷装置里的冷剂可以是氮，也可以是混合工质冷剂，这样就和6.9.3.2条款种第二种布置方式中的①对应上了，即“用制冷剂对燃料进行冷却”。这里有两个关键词，一是“燃料”，而非“气化的燃料”，所以是用泵驳运出来的液体；二是“冷却”而非“冷凝”，所以是将液体深冷，而不是将气体冷凝成液体。
那么，在条款6.9.3.2条款中的②是否有对应的设备和系统呢？这个笔者就真的是不知道了，只能请读者中的专业人事指教了！以上就是笔者这些时日来对再液化装置的学习和心得，在这里写出来和大家分享，希望能对感兴趣的读者有所帮助，也希望能有懂得更多的专家和业内人士参与讨论，指教，笔者对与LNG相关的知识仍然处于非常渴求的状态，希望能够持续学习，增加个人的知识容量。
到这里，笔者能写的关于再液化设备的内容就这么多了，如我在本文开篇所说，在T11和T12的题目中，个人对相关知识不熟悉的题目是除了没有疑问的题目之外占比最大的部分，所以当然不仅仅再液化装置这一个知识点需要学习，稍微举个例子，比如下面这个条款：
其中的ESD防护式机器处所的概念，笔者之前就没有听说过，当然，ESD我是了解一些的（详见笔者发表于2018年11月9日的《LNG运输船上到底有多少货物相关ESD》），只是还有一个ESD防护式机器处所的概念以前没有听说过而已，所以说，学无止境啊！唯一能做的就只能是活到老学到老了！好了，其它笔者不熟悉的知识就不在此一一述说了，继续学习去了。
文章的最后，还是与上一篇文章一样，笔者还是要再强调一遍，这个系列的文章仅用来表达个人的一些观点和看法，鉴于笔者个人的知识，经验有限，不足之处在所难免，也正是由于笔者知道自己的知识储备的不足，所以才想着借信德海事给我的这个平台提出来和广大LNG 相关读者共同探讨，互相学习，一起进步。希望各位读者继续对本文以及本系列的几篇文章不吝赐教，再次拜谢！！！
备注：文中提到的一些知识点基本都是来自于下面这位硕士的论文，在此对他表示感谢和敬佩，在2008年就已经研究再液化装置了，真的是走在技术的前沿了。
参考文献：
[1] 王明涛，LNG船舶蒸发汽再液化经济分析[D]。大连海事大学硕士论文，2008。
全系列总结：
本系列文章写到这篇就全部完成了，原计划是参加5月份的师资考试的，遗憾的是当我想到问报名情况的时候才知道自己已经错过了报名的时间，那就只能看今后有没有合适的机会再考了。不管我是否参加了师资考试，有没有考取师资的资格，经过这一段时间的学习，我对T11和T12相关的一些知识是实实在在的增加了很多的，我想这就足够了。坚持运动；持续学习；不时写作，身体和头脑总要有一个在路上，或者，一起在路上！
人生有无数种可能，因此生活才充满意义！！与各位读者共勉，谢谢大家！！！
