二氧化碳運輸船的設計特點及挑戰

向歐洲北海地區廢棄的油氣田中注入二氧化碳，是保護大氣環境的絕佳方法之一。而將二氧化碳運送到那里的方式，我們最先能想到的就是海運。在日前召開的題為“關于迎接大規模二氧化碳運輸和港口技術挑戰”論壇上，與會專家重點討論了航運在碳捕獲過程中的關鍵問題。

此前，二氧化碳多為管道運輸，但這是一項高成本投資，且只是在少量運輸的情況下可行。相關計算顯示，運距在650公里之內，二氧化碳管道運輸具有一定的成本效益，超出這個距離，就需要另尋他法。從不同國家或地區在全球貿易供應鏈中“各司其職”的趨勢來看，二氧化碳運輸船將替代管道運輸。

Element Energy公司高級顧問Michael Joos和任職于Anthony Veder集團的船舶工藝工程師Karin Kuipers均表示，二氧化碳運輸船的研發需要重點考慮設計技術要求、發動機/燃料選擇、能源使用和成本估算，以及貨物安全殼系統和貨物裝卸要求。“我們需要一種可持續的商業模式和流程來優化船舶設計。在決定這些問題之前，需要明確二氧化碳的狀況——加壓使其成為液態。有三個可接受標準：低壓和-50℃，中壓(17巴)和-25℃，高壓(45巴)和10℃。一項調查顯示，選擇前兩種標準的企業站91%。

瓦錫蘭氣體解決方案公司銷售總經理Pål Steinnes就表示：“液態二氧化碳在降低溫室氣體排放和促進綠色未來發展方面發揮著越來越重要的作用，也是整個碳捕獲基礎設施價值鏈的關鍵環節。在液態二氧化碳運輸船的貨物密封和貨物處理要求中，我們的設計理念是在一艘總載貨量為7500立方米的船上配備兩個密封罐，每個罐體容量為3750立方米�？紤]到液態二氧化碳的特殊性質，我們會進行集中的工程分析，進而保證對船舶的密封系統和貨物處理系統進行最佳的設計。

日本新來島造船(Sanoyas)設計的新型船舶不僅可運輸二氧化碳，而且在二氧化碳貨艙前配備了專門用于壓入的系統空間，可滿足將二氧化碳壓入海床封存需要。該船主推進系統采用雙軸全回轉推進方式，船尾設計為可以減少船體阻力的Buttock-Flow型，既滿足在海上進行二氧化碳壓入作業所需的位置穩定要求，又保證了適合遠洋航行的推進性能。由于二氧化碳需要保持液化狀態，新來島造船于是利用LPG儲罐設計和制造技術，開發出了適用于從陸上工廠接收、運輸二氧化碳并將其供應給壓入設備的獨立型圓筒“C型”儲罐。

在談及提高效率以降低運輸成本時，Michael Joos說，二氧化碳運輸船的運營成本及維持液化二氧化碳所需燃料成本，約占整個碳捕獲成本的80%。在總結優化運輸過程挑戰時，最有效的解決方案將取決于大型船舶提供的規模經濟效益及運營支持(如進入港口所需的時間)。

在Karin Kuipers看來，從“捕獲碳”到“注入碳”的過程具有很強的挑戰性，第一在于幾個相互依賴的處理層和基礎設施層，相關方必須順利合作，第二在于存儲可用性、排放變化和技術兼容性，第三是確定最佳運輸條件并制定二氧化碳運輸標準，第四是必須管理港口基礎設施限制，如可容納的最大船舶吃水深度、長度及碼頭可用性。

二氧化碳運輸船設計的另一個實際問題是如何調節所載二氧化碳以使其保持低含水量，或者這是在“接收和注入”階段需解決的問題？Karin Kuipers認為，這是各方都需關注的，在船上需要解決低溫、儲存，在碼頭需要解決裝載臂的問題。比如在歐洲北海地區作業可能需要在浮標處卸貨，這將需要不同的船舶設計。“然后，我們還要關注船舶本身的排放問題。在運輸二氧化碳時排放二氧化碳公平嗎？答案肯定是否定的。因此，二氧化碳運輸船要考慮氨或氫作為其燃料。這是整體減排和船舶設計的一部分。”

Michael Joos說：“在我看來，未來5-10年內，二氧化碳運輸船的技術標準化將發生轉變，這在很大程度上也是工業和航運業共同面臨的挑戰。”