随着世界石油气工业的发展以及经济发达地区
能源供需矛盾的日趋紧张，石油气的国际贸易日益
频繁，液化气体燃料运输船的需求不断增长。低温
液化气船是一技术密集型的多用途、高附加值液化
气运输船，用于运输丙烯、丙烷、丁烷、氨、单体
氯乙烯等多种供作化工原料的液化气。
我国LPG船运市场的发展，是从1988年3月
中国第一艘LPG船“安龙” 号投入海运开始的。
随着LPG船装卸码头、储库、浮仓及大型冷压气
库的陆续建成使用，LPG的消费量和船运量也迅速
增长。现在．全国已经有各类LPG船80余艘，船
型种类从刚开始的单一全压式小型液化气船，发展
到目前较齐全的各种船型。我国在消化、吸收国外
先进技术的基础上，已开始独立设计建造大型低温
LPG船。在这些LPG船上，其液货舱必须具有良
好的隔热性能。但是隔热性能再好，也不可避免有
外界热量渗入液货舱而使液货温度升高，从而导致
液货舱压力升高。为防止液货舱压力过高，需设置
一特殊的制冷装置—— 再液化装置，以控制液货舱
内的温度和压力，把蒸发的气体冷凝再送回液货舱。
再液化装置是制冷技术在液化气船上的特殊应用。
l 液化气的再液化原理和过程
图l是氨的状态图，氨作为货物被再液化。举例说明如下：假定货舱的货物蒸气温度是一15℃ ，
并假定压缩机吸入的货物蒸气温度也是一15℃ (不
考虑吸入管路的压力损失，并且货物蒸气既未被加
热亦未被冷却)。循环起始点① 处饱和蒸气的参数
为：温度 ．一15℃ ，压力P．0．24MPa，焓H。1662
kJ／kg(约397kcal／kg)，蒸气密度1．92 kg／m 。假
定气体被绝热压缩并在30'12时冷凝，亦即按等熵
线压缩，直到冷凝压力约1．17MPa，压缩终了时到
达点② 。此时状态参数为：温度 97℃ ，压力P
1．17MPa． 焓 l894．5kJ／kg (约452．5kcal／kg)。
在冷凝器中的冷凝液处于点③ ，其状态参数为：温
度 30℃ ，压力P 1．17MPa，焓H 561kJ／kg(约
134 kcal／kg)。冷凝液的焓 与压缩机排出的气体
的焓H 的差值为Q ，即Q 为一1333．5kJ／kg(约
一318．5kcal／kg) (Q 是负值代表热量传给周围环
境)。然后冷凝液通过膨胀阀绝热膨胀，既不放热
亦不吸热，亦即在等焓下进行节流减压，所以是沿
着垂直线进行的。膨胀后液体的状态点④ 的参数
为：温度 一15℃，压力P 0．24MPa，焓H
561kJ／kg(约134kcal／kg)。最后．在流回液货舱后
那些尚未汽化的冷凝液从液舱、液货及周围环境吸
热并蒸发，这样就完成了整个循环并回到起始点①
(饱和蒸气)。
因此，制冷量或再液化能力Q ，就是起始点
① (饱和蒸气)和状态点④返回液货舱的液体之间
的焓的差值：Q．为l101kJ／kg(约263kcal／kg)。蒸
气密度为1．92kg／ITI ，被压缩机吸入的气体的单位
体积热量是：2ll4l【J／rn3(1101×1．92kJ／m ，约
505kcal／m3)。在压缩机内吸收的热量Q (H 一H，)
为232．4kJ／kg(约55．5kcal／kg)。根据热力学第一
定律可得Q (Q， + Q )为1333．5kJ／kg (约
318．5kcal／kg)，从冷凝器中吸出的热量(此例为
318．5kcal／kg)总是大于液货舱内的制冷能力(此
例为263kcal／kg)，其差值是货物蒸气在压缩机中
吸收的热量(此例为55．5kcal／kg)。
2 再液化装置的功用与类型
2．1 再液化装置的功用
除LNG船以外的所有全冷式或冷压式液化气
船，均设置某种形式的再液化设备，以便控制在装
货、航行过程中液货舱的压力和温度。再液化装置
的基本功能如下：①在装货前，冷却液货舱及有关
管路；② 在装载货时，将引起超压的货物蒸气再液
化并回输到液货舱；③在航行途中，把货物温度和
压力保持或降低在货物围护系统的设计限度内。
2．2 再液化装置的类型
再液化装置按再液化循环分为三种不同类型，
即直接循环式再液化、间接循环式再液化和重叠式
循环再液化。
2．2．1 直接循环式再液化装置
将液货舱内的蒸发气体抽出后经压缩机直接加
压，然后通过冷凝器冷凝成液体后再返回到液货舱
内，从而控制液货舱内的温度和压力，这种再液化
方式称为直接循环式再液化。直接循环式再液化装
置有两种不同形式。
(1)单级压缩直接循环再液化装置
单级压缩直接循环再液化装置的组成如图2所
示，其再液化循环过程在压力一焓图上的表示如图
3所示。要保证单级压缩直接循环再液化装置正常
工作，要求压缩机具有足够高的进口压力，因此这
种装置较适合于冷压式液化气船。这种再液化装置
运行维护方便、成本较低、结构简单，常压下沸点
较高的丁烷、丁二烯和氯乙烯等液货可采用这种装
出
一
出
膨胀阀
图2 单级压缩直接循环再液化装置布置
焓
图3 单级压缩直接循环再液化压力一焓图置，但不适用于�是冷凝
器中的冷却介质是R22之类的制冷剂而不是海水。
为此，除了液化气再液化循环外，还需配置一个制
冷剂循环，两者通过一个冷凝／蒸发器(即在液化
气再液化循环中用作冷凝器而在制冷剂循环中又用
作蒸发器)复叠起来。图6是复叠式循环再液化装
置布置图，液化气再液化循环和制冷剂循环压力一
图6 复叠式循环再液化装置布置焓图如图7所示。复叠式循环再液化装置适用于全
冷式液化气船，其主要优点是装置的再液化能力不
像其他类型的再液化装置受海水温度的影响很大，
运行工况稳定；而且，由于货物冷凝器中的冷却介
质R22的温度可低于0~C，因此再液化效率很高。
但是复叠式循环再液化装置流程较为复杂，运行要
求较高，一般用于全冷式液化气船。
3 再液化装置．朋分析
液化气船再液化装置的实际流程如图8所示。
由图8可见，实际再液化装置中换热设备甚多，为
找到各设备的有效能损失情况，从而为装置设计、
设备选型提供理论依据，笔者对再液化装置实际流
程进行了有效能分析。从分析结果可知：各主要设
备以货物压缩机、冷凝蒸发器、R22冷凝器和海水
预冷器的有效能损失较大，故对这些设备的选型应
给予足够的重视。
4 结束语
再液化装置是低温液化气船上的重要设备，是
一个复杂的热力系统，它的设计制造和营运管理直
※ ※
节潼一
焓
图8 再液化装置的实际流程
接影响液化气船航行的经济性和安全性。
参考文献：
[1]McGuire and White．LiqIIefied Gas Handling Principle on
Ships and in Terminals[M]．London：Witherby＆ Co．
Ltd．， 1986．
[2]李品友．液化气体海运技术[M]．大连：大连海事大
学出版社，2003．
[3]李品友，顾安忠，低温液化气船的制冷装置—— 再液
化装置[J]．制冷，1996．