本刊记者 赵芸

中国船舶集团经济研究中心 苗静

2020年,国际能源署(IEA)发布《清洁能源转型中的碳捕集封存与利用(CCUS)》报告指出，能安全可靠地运输二氧化碳的基础设施的可用性是成功部署CCUS的必备要素。目前看，除了管道以外，船舶是目前大规模运输二氧化碳的主要选项。全球海事界认为，碳捕捉和储存(CCS)能对全球航运业的减排战略作出重大贡献，因此，安全高效地运输液化二氧化碳将是实现目标的关键。

近年来，新一代液化二氧化碳运输船的发展不断加速着CCS技术的创新和采用，并促进零碳排放战略的实施。当越来越多的船企和研发团队加入到提供新的运输解决方案以促进全球碳中和的时候，液化二氧化碳运输船开始成为CCS整体价值链中的重要一环。

随着CCS成为零碳战略的基石，液化二氧化碳运输船的“面目”也变得不再神秘。但关于如何大幅提升船舶二氧化碳载运容量，以及随之而来的储罐设计和货物处理方面的独特挑战，已经正式摆在了所有人的面前。

据悉，通过船舶将二氧化碳运输到海上封存设施具有更大的灵活性，特别是在具备多个海上接收设施的情况下。随着二氧化碳捕集量的增长，在某些情况下，船舶运输在成本上还可以与管道相媲美，尤其是长距离运输、封存资源有限的国家可能更适合这种方式。

现如今，越来越多航运公司开始打造专用的二氧化碳运输船队，发展二氧化碳海运业务。从去年开始，包括中日韩等国的不少船企都向二氧化碳运输船发力，各种关于二氧化碳运输船的研发项目也应运而生。

2022年年初，日本邮船(NYK)和挪威Knutsen公司表示，共同成立合资公司Knutsen NYK碳运输公司(Knutsen NYK Carbon Carriers，简称KNCC)，开发和运营船舶运输液化二氧化碳。

2021年4月，由日本新来岛造船主导开发的“二氧化碳运输船(圧入船ready)”概念设计获得船级社原则性认可(AiP)，这是全球首个获得原则性认可的液化二氧化碳运输船设计。5月，丹麦船东Evergas与Ultragas联合成立了全球第一家专门从事海运二氧化碳的航运公司——Dan-Unity CO2，该公司将打造一批专用于二氧化碳运输的船舶，这些船舶的载货容量将在7500—50000立方米之间。

其实，随着航运业实现碳减排目标的任务越来越紧迫，业界对各种脱碳手段的探索力度也越来越大。

2021年5月，韩国造船海洋（KSOE）、韩国现代尾浦造船还与马绍尔群岛海事管理局等机构签署协议，将联合开发能够稳定储存并运输液化二氧化碳的船舶。该项目将利用现代尾浦造船的“C型储罐”设计的改良版运输二氧化碳，现代尾浦造船负责开发货物围护系统，KSOE提供二氧化碳货物处理系统，为船上液态二氧化碳货物的管理开发实用的解决方案。

2021年8月，中国船舶集团有限公司旗下江南造船(集团)有限责任公司推出了“零碳”型氨燃料液化二氧化碳运输船设计方案。该型船由江南造船独立研发设计，满足氨燃料Ready的设计要求，配置有3500立方米氨燃料储罐，可实现全航程“零碳”运行，在碳运输的同时真正实现无碳排放的目标。同时，韩国浦项制铁（POSCO）与KSOE以及其他合作伙伴共同签署了技术开发协议，宣布将在2025年前开发一艘20000立方米大型液化二氧化碳运输船。其中，由POSCO开发作为大型液化二氧化碳运输船核心的储罐钢材和技术，KSOE及旗下现代尾浦造船将负责开发设计和建造运输船所需的焊接技术。

随着全球碳减排行动逐步推进，对于海运液态二氧化碳的需求出现显著增长。同样地，在减排等因素的驱动下，越来越多新型液态气体运输船进入市场。业界认为，碳捕捉和储存有可能对全球航运业的减排战略作出重大贡献，因此，安全高效地运输液化二氧化碳将是实现目标的关键。

第一步，船厂从提高二氧化碳运输船的“大”开始着手，通过增加立方米换取高效运输的空间。例如，日本航运公司商船三井(MOL)与川崎汽船(K Line)启动了大型二氧化碳运输船研究项目，商船三井将负责完成大型液化二氧化碳运输船的基本设计工作，川崎汽船将与Nippon Gas和Ochanomizu大学等合作伙伴开发技术来实现二氧化碳长距离大规模运输并降低其成本；
2021年，韩国现代重工(HHI)及其母公司KSOE的40000立方米液化二氧化碳运输船设计获得了船级社AiP。2022年4月，大宇造船海洋的70000立方米超大型液化二氧化碳运输船也获得了船级社AiP，该型船总长260米，型宽44米，是当前获得船级社认证的全球最大液化二氧化碳运输船。

其次，很多研究人员开始考虑并解决如何优化储罐设计，让船舶的“胃口”更大，从而提升船舶二氧化碳载运容量。此前，现代尾浦造船计划开发一个特别的货物控制系统，把旧版的“C型储罐”升级，改进后的储罐可以把二氧化碳的体积压缩至1/600；
新来岛造船（Sanoyas）利用液化石油气（LPG）储罐设计和制造技术，开发出了可从陆上工厂接收、运输二氧化碳并将其供应给压入设备的独立型圆筒“C型”储罐。

但“扩容”的背后，是来自储罐设计和货物处理方面的挑战。液态二氧化碳在零下35℃的温度下以15个大气压的高压条件储存和运输，并且设有安全边际。这意味着用于运输液态二氧化碳的储罐必须比其他储罐厚得多。在开发可以扩大现有液态二氧化碳载运量的解决方案时，容量、储罐厚度和尺寸之间的平衡增加了问题的复杂性。

业内人士认为，提高储罐容量存在一定的难度。因为高压液态二氧化碳所需的储罐厚度一旦加大，其重量和尺寸就会相应增加。将常见的单叶储罐扩大到这种尺寸和容量也意味着船舶需要携带更多的压载水来解决稳性问题，从而增加了设计的复杂性。

此外，二氧化碳的运输还伴随着许多安全问题。由于货物装卸系统中的泄漏或故障而产生的压差可能导致二氧化碳升华，形成阻塞安全阀的干冰块。如果不加以控制，整个储罐都可能会变成干冰，从而带来安全风险。

可喜的是，为了进一步解决二氧化碳储罐容量和安全等问题，目前已经有相关专家提出了一个可行的解决方案。2021年，挪威系统集成专家 Høglund Marine Solutions与德国设计公司HBHunte合作开发了一套二氧化碳储罐和货物装卸系统，可满足8000立方米双叶C型二氧化碳储罐的管理需求。首先，这款双叶储罐设计大大提高了货物载运能力，比当前最大的储罐容量高出了一倍，而且超过了单叶设计尺寸扩大的极限。

其次，使用双叶型储罐避免了扩大单叶概念可能引发的尺寸、重量和稳性等问题。双叶储罐设计长仅37米，直径2.4米，实际上有助于增加船舶稳性，与类似尺寸和重量的单叶储罐相比具有明显优势。而且，相关的货物装卸系统(CHS)设计能够避免干冰的形成，即使在不太可能的情况下，例如储罐的两个深井泵均出现故障，二氧化碳也能顺利排出。

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