LNG燃料動力船舶技術發(fā)展與應用

1、實用標準文檔LNG 燃料動力船舶技術發(fā)展與應用、尸、 亠前言二十一世紀是人類追求美好生活、 實現(xiàn)美麗夢想的偉大時代， 也 是面臨諸多問題、 迎接挑戰(zhàn)的變革時代。 雖然世界經(jīng)濟仍然在快速發(fā) 展，科學技術也在飛速進步，但是人類面對的問題似乎也越來越多， 如全球氣候的不斷惡化等環(huán)境問題、 煤炭和石油等化石燃料的消耗殆 盡等能源問題，這兩個重大問題也是二十一世紀人類必須要解決的。 因此，世界各國、各行各業(yè)都在研究和找尋有效的解決方法。對于世界船舶工業(yè)來說更是如此。 我們知道， 物流業(yè)是僅次于制 造業(yè)的石油消費第二大行業(yè)， 而船舶長期以來一直是物流行業(yè)的消耗 和排放的“大戶”。由于成品油價格不斷上漲，國

2、際污染公約日趨嚴 格，使得整個船舶工業(yè)不得不尋求新的解決之道。船用 LNG 技術似 乎給我們帶來了希望，它不僅清潔，而且儲量充沛，甚至比石油的儲 量還要豐富，如果應用 LNG 作為動力，似乎同時緩解了上述的兩個 問題。然而，對于現(xiàn)有的技術與政策而言，要實現(xiàn)全面的 LNG 化， 我們還有相當長的路要走。下面我們對 LNG 燃料動力船舶技術的現(xiàn) 狀、發(fā)展和應用進行初步的探討。一、發(fā)展 LNG 燃料動力船舶的優(yōu)勢LNG 就是液化天然氣( Liquefied Natural Gas )的簡稱。將氣 田生產(chǎn)的天然氣凈化處理，再經(jīng)超低溫(-162 C)加壓液化就形成 液化天然氣。” LNG 主要成分是甲烷

3、，它無色、無味、無毒且無腐 蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的 1/600 ，重量僅為同體積水 的 45% 左右，熱值約為汽油的 1.2 倍。與傳統(tǒng)的燃油相比， LNG 具有以下優(yōu)勢：1. 儲量豐富。 2009 年已探明儲量達 188 萬億立方米，可至少滿 足全世界需求 150 年以上。近幾年科學家從深海中發(fā)現(xiàn)了 “可燃冰” 這種能源，它是一種“固態(tài)”型天然氣， 1 體積“可燃冰”可分解成 164 體積的天然氣和 0.8 體積水。據(jù)統(tǒng)計，地球上“可燃冰”所含能 量相當于石油、天然氣、煤總和的 3 倍。我國 2008 年底探明天然氣 儲量達到 63357 億立方米，具有廣泛運用天然氣的資源基礎

4、。2. 經(jīng)濟性好。按照目前的油價和 LNG 價格水平（柴油 8200 元/ 噸， LNG5000 元/噸），使用 LNG 比使用柴油節(jié)約 40% 60% 的燃 料費用。按熱值計算， LNG 價格只有柴油的 60% 左右（ 1 立方米天 然氣產(chǎn)生的能量相當于 1.2 升柴油產(chǎn)生的能量） ，且因為天然氣燃燒 徹底，不易積碳，減少維護費用逾 50% 。3. 環(huán)保性好。首先，LNG在液化前灰塵、硫、水分等雜質(zhì)已被排 除，是一種潔凈能源；其次，與其它化石燃料比，在相同的能量輸出 下，LNG的污染物排放最少，一般來說可以減少10%20%的CO2 排放量，90%的NOx排放量，100%的硫化物和顆粒物排放；

5、最后， 天然氣燃燒時比較柔和，燃燒噪聲小。4. 安全性好。首先，天然氣燃點為650 C （柴油為260 C,汽油 為427 C）;其次，天然氣發(fā)生爆炸的濃度區(qū)間是 5-15% （柴油為 0.5-4 汽油為 1-5% ）；最后，天然氣密度是空氣的 55%，泄漏后會 直接擴散到空氣中， 如果加入嗅劑泄漏時可被及時發(fā)現(xiàn)， 減少安全隱 患。5. 冷能利用。 LNG 在氣化時產(chǎn)生大量的冷能 （860883kJ/kg ）。 在發(fā)動機設計或改裝時可以給予考慮， 持別船舶制冷和空調(diào)、 漁船冷 凍和冷藏等方面給予利用。LNG 與 CNG、 LPG 的區(qū)別：1. CNG 是壓縮天然氣 （Compressed Na

6、tural Gas） 。目前在汽車 上應用較多， 技術也較成熟。 它是天然氣加壓并以氣態(tài)儲存在容器中（20MPa ），它與管道天然氣的組分相同， CNG 的體積能量密度約 為汽油的26%。LNG的組成比CNG更純凈，不含水分，因而 LNG 的排放性能要優(yōu)于CNG。2. LPG是液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas）。經(jīng)常容易與LNG混淆，其實它們有明顯區(qū)別。LPG的主要組分是丙烷（超過95%）， 還有少量的丁烷。LPG在適當?shù)膲毫ο乱砸簯B(tài)儲存在儲罐容器中，常被用作炊事燃料和車輛燃料。二、發(fā)展LNG燃料動力船舶的背景分析1.節(jié)能減排的要求。據(jù)統(tǒng)計，世界航運業(yè)每年要消耗20億

7、桶燃油。我國是一個人均占有資源相對貧乏的國家，節(jié)能減排責任重大。 2010年我國原油消耗達到4.55億噸，需進口 2億噸才能滿足要求， 約為總需求的45% ；預計2020年，原油消耗將達5.6億噸，石油對 外依存度將提高到60%。巨大的原油消費又會促使原油價格保持高 位，提升船舶運營成本。因此，原油短缺會制約我國經(jīng)濟的發(fā)展，還 會嚴重威脅國家的能源安全。隨著原油的消耗，隨之帶來的就是排放污染。據(jù)統(tǒng)計，世界航運 業(yè)每年要排放超過12億噸二氧化碳，約占全球總排放量 6%。為應 對世界氣候變化出臺的環(huán)保法規(guī)，規(guī)定了船舶污染防治、減少排放的 標準和時限。近年來，國際海事組織（IMO ）加強了對海上船舶

8、排放 的強制性規(guī)定，如果各國都執(zhí)行IMO的排放強制性規(guī)定的話，5-10 年后世界上用于近海貿(mào)易的船只大多數(shù)都會使用LNG作為船用燃料。在我國物流業(yè)是僅次于制造業(yè)的石油消費第二大行業(yè)，全行業(yè)石油制品消耗占全國的34%左右，二氧化碳排放量占18.9%，并且這 一比例仍逐年上升。而船舶長期以來一直是我國物流行業(yè)的消耗和排 放“大戶”，以我國內(nèi)河為例，目前內(nèi)河船舶柴油機每年產(chǎn)生的 NOx、 SOx和顆粒等污染物約100萬噸，占港口區(qū)域總量的50%以上。因 此，以技術創(chuàng)新為先導，大力提升船舶動力裝置的節(jié)能減排能力，走 綠色船舶動力發(fā)展之路已成為貫徹落實科學發(fā)展觀、建設節(jié)能型社會 的必然選擇。2. 降低噪

9、聲的要求。船員長期工作和生活在船上，強烈的噪音使 船員精神疲勞，工作效率下降，嚴重時影響身心健康， 危及航行安全。 20 世紀 80 年代，由于航運業(yè)的蓬勃發(fā)展， 國際社會普遍關注船舶艙 室的噪音問題，相關研究較多，也促使了我國一系列規(guī)范的出臺。之 后一段時間，隨著造船技術的成熟，艙室噪音得到一定控制，關注度 逐漸降低，國內(nèi)相關研究也日趨減少。然而，目前的船舶動力裝置普 遍采用的是高噪音的柴油機， 而且隨著人們對工作、 生活環(huán)境舒適度 的要求日益提高， 作為影響船員生活質(zhì)量和工作質(zhì)量的主要因素之一， 噪音問題不容忽視。大型遠洋船舶的技術標準和相關規(guī)范要求較高， 且在機艙均設置隔音效果很好的集控

10、室， 一般能夠滿足我國 運輸船 舶艙室噪音標準及運輸船舶艙室噪音測量方法的要求。而內(nèi)河 小型船舶多采用高噪音的中、 高速柴油機作為動力裝置， 且有很多小 船根本沒有集控室， 輪機人員長期暴露在高噪音的沖擊之下， 長此以 往，聽力嚴重受損，身心健康無法保障?，F(xiàn)代船用柴油機普遍采用高 增壓，其增壓器轉(zhuǎn)速可達 20000rpm 以上，對氣流的作用可產(chǎn)生劇 烈的高頻噪音， 是柴油機最大的噪音源； 而柴油機氣缸內(nèi)的劇烈燃燒 （爆壓可高達 20MPa） ，亦會發(fā)出強烈噪音；四沖程柴油機進、排氣 閥周期性的啟閉，也會發(fā)出刺耳的敲擊聲。3. 國家高度重視。國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃把節(jié)能減排作為重要 戰(zhàn)略目標之一

11、，各行各業(yè)提出了嚴格的節(jié)能減排目標。同時，溫家寶 總理在哥本哈根全球氣候大會上向世界承諾到 2020 年前 CO2 排 放量比 2005 年減少 40%-45% 。船舶燃料作為耗能和碳排放大戶， 必然會成為改造重點。2011 年 1 月國務院正式頒布 關于加快長江等內(nèi)河水運發(fā)展的 意見，將內(nèi)河水運發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，提出了我國內(nèi)河水運的發(fā) 展目標，明確要求利用 10 年左右的時間，建成暢通、高效、平安、 綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系。 國家船檢總局也表示， 國家船檢總局和 地方各級船檢部門將一如既往地支持和關注 LNG 船舶的實踐和推廣。 同年 3 月，交通部發(fā)布關于貫徹 國務院關于加快長江等內(nèi)河

12、水運發(fā) 展的意見的實施意見，明確指出要著力構(gòu)建綠色內(nèi)河水運體系。各 地市也紛紛推出貫徹國務院關于加快長江等內(nèi)河水運發(fā)展的意見 的實施意見，都把利用綠色能源作為以后發(fā)展的重點。根據(jù)交通運輸部規(guī)劃，“十二五”期間，我國新節(jié)能減排技術的 應用試點將逐步增加，內(nèi)河柴油和 LNG 混合動力船舶技術正是其中 的試點新技術之一。 2012 年 1 月，海事局又專門下發(fā)通知，對 LNG 燃料動力船舶改造試點工作進行明確。 在漁業(yè)領域， 根據(jù)農(nóng)業(yè)部漁業(yè) 船舶檢驗局的發(fā)展規(guī)劃， “十二五”期間，我國將全力提升漁船裝備 技術水平，推動漁業(yè)船舶向現(xiàn)代安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟型方向發(fā)展 轉(zhuǎn)變。用 LNG 代替柴油作船舶燃

13、料，符合國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃和 科學發(fā)展觀的總體要求， 且能帶來經(jīng)濟效益， 必將成為國家大力支持 的產(chǎn)業(yè)項目。 可以預見， 以天然氣為主導的中國綠色海運時代即將開 啟。4. 漁船領域需求。我國是世界上漁船最多的國家，現(xiàn)擁有漁船達 106 萬艘以上，約為全世界漁船總量的 25% ，漁船功率總和超過 1600 萬 kw ，而海洋漁船總能耗約占整個漁業(yè)能耗的 70% ，漁船燃料的費 用約占漁業(yè)捕撈成本的 75% 。近年來，盡管國家出臺的柴油補貼政 策對漁船補貼進入常態(tài)化， 但高起的油價和高油耗， 使得漁民們難以 接受，造成漁船被迫停港現(xiàn)象非常普遍， 漁民生產(chǎn)生活也面臨較大困 難。與此同時，燃油的大

14、量消耗，帶來的污染物的排放較高。作為綠 色能源的天然氣，具有儲量豐富，價格低廉，運輸方便，使用安全等 優(yōu)點，替代柴油在漁船等領域推廣使用，將推進漁船節(jié)能減排，促進 漁民持續(xù)增收，對促進漁船的現(xiàn)代化發(fā)展將會起到重要的作用。農(nóng)業(yè)部漁業(yè)船舶檢驗局與中海石油氣電集團公司簽署“綠色能源 框架協(xié)議”。根據(jù)協(xié)議要求，中海油改造了天津北塘漁港的20條漁船，并與2012年11月13日對擁有“柴油-LNG ”雙動力的津塘漁 03808和津塘漁03820漁船進行了試航，這是國內(nèi)首批接受“油改 氣”改造的漁船。下一批30艘漁船的改造施工即將在北塘漁港進行， 預計2012年內(nèi)改造完成。農(nóng)業(yè)部漁業(yè)船舶檢驗局 2012年確

15、定的漁 船液化天然氣（LNG ）動力改造計劃提出，到2020年，要使適用于 LNG動力的漁船柴油消耗量中的70%被LNG代替。5丄NG動力船舶改造相關規(guī)范要求。任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政 策規(guī)范的指導和約束，由于LNG動力船舶產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間短，因此目 前與LNG動力船舶制造、改造和檢驗的相關政策、規(guī)范不多，但國 際海事組織、船級社和國內(nèi)海事部門仍制定了相關的規(guī)范來促進該產(chǎn) 業(yè)的健康快速發(fā)展，相關規(guī)范見表 1。表1 LNG動力船舶相關規(guī)范序號規(guī)范名稱頒布時間頒布單位1雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)設計與安裝指南2007中國船級社CCS2氣體燃料動力船檢驗指南2010中國船級社CCS3散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與設備2

16、00中國船級社規(guī)范5CCS4內(nèi)河散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與200中國船級社設備規(guī)范8CCS5有關船上天然氣燃料發(fā)動機裝置安200IMO海事安全全性的臨時指南9委員會MSC6LNG燃料動力試點船舶關鍵設備技201中國海事局術要求27LNG燃料動力試點船舶技術要求2012中國海事局8LNG燃料動力船舶應用安全研究項目組織與實施方案2012中國海事局氣體燃料動力船舶除滿足以上技術要求外，尚應滿足國內(nèi)航 行海船法定檢驗技術規(guī)則（2011 ）或內(nèi)河船舶法定檢驗技術規(guī)則 （2011 ）的相關要求。三、雙燃料動力船舶的發(fā)展1.低速雙燃料發(fā)動機的發(fā)展目前，全球推出的低速雙燃料發(fā)動機僅有瓦錫蘭的RTX5型和曼恩

17、（MAN ）的ME-GI型發(fā)動機，處于試驗測試階段。另外，日本三 菱重工（MHI ）和韓國現(xiàn)代重工（HHI ）也開始啟動這一技術。早在1973年，在被瓦錫蘭兼并之前的著名低速機供應商 -瑞士 蘇爾壽公司就已為 LNG船“維納托爾”號配備了一臺低速雙燃料 7RNMD90型發(fā)動機。2010年秋季瓦錫蘭正式啟動低速雙燃料發(fā)動 機研制，2011年2月進行RTX5新型低速雙燃料發(fā)動機的測試工作。早在1994年，作為占有全球80%低速機市場份額的巨頭曼恩就 開始低速雙燃料發(fā)動機的研發(fā)工作。2011年5月18日，曼恩在哥 本哈根舉行了 ME-GI型雙燃料發(fā)動機的發(fā)布儀式。宣稱，新型主機 可較傳統(tǒng)柴油機減少2

18、3%的二氧化碳排放，而NOx、SOx排放分別 能減少80%和90%。2012年4月，曼恩在哥本哈根又舉行第二次 ME-GI型發(fā)動機測試展示會，宣稱，韓國現(xiàn)代重工和日本三井造船 將分別生產(chǎn)該機型的原型機，此舉意味著ME-GI型發(fā)動機向商業(yè)化方面邁進了重要一步。預計 2012年11月，韓國現(xiàn)代重工將生產(chǎn)1 臺8S70ME-GI型機，而三井造船則將在 2013年下半年生產(chǎn)1臺 6S70ME-GI 型機。2012 年 6 月，日本三菱重工（ MHI ）著手開發(fā)一款低速雙燃料 船用二沖程發(fā)動機（ UEC-LSGI ： 11000-18000kw,D=600mm）預計2015年推出。2012年6月，韓國現(xiàn)

19、代重工（HHI）推出Himsen H35/40GV 型單氣體燃料發(fā)動機，作為一臺發(fā)電用動力裝置出現(xiàn)在 中東的第一范例，也可用于商船、近海工程設施與鉆井平臺。目前， HHI 在柴油發(fā)動機市場上占據(jù)了 35%份額， 2012 年計劃 15%用于 以氣體為燃料的發(fā)動機替代。2.中速雙燃料發(fā)動機的發(fā)展 與低速雙燃料發(fā)動機相比，中速雙燃料發(fā)動機的發(fā)展明顯領先。一方面， 中速機一般作為中小型船舶的推進主機或發(fā)電機使用， 功率 相對較小，燃料需求量也較少， 船舶燃料攜帶問題易解決。 另一方面， 由于中速雙燃料發(fā)動機有能夠廣泛應用于沿海和內(nèi)河船舶的前景預 期，發(fā)展受到更多的關注。 目前，全球推出中速雙燃料發(fā)動

20、機的制造 商有瓦錫蘭、曼恩、卡特彼勒等。其中，瓦錫蘭遙遙領先，共推出三 種機型，并獲得大量訂單；曼恩發(fā)展相對落后，但也推出兩種機型， 有部分訂單；卡特彼勒只處于起步階段。瓦錫蘭截至 2012 年 5 月底，已為 100 艘 LNG 船提供了 50DF 雙燃料發(fā)動機，加上目前的手持訂單，使用該機型的 LNG 船占到了 LNG 船隊總量的四分之一。推出的機型還有 34DF 、 20DF ，應用范 圍擴展到小型貨船、渡船、拖船、船用發(fā)電機和陸用發(fā)電機，瓦錫蘭 已交付了 720 臺雙燃料發(fā)動機。曼恩于 2007 年才通過 51/60DF 中速雙燃料發(fā)動機的最后測試， 并首次用于船舶領域，并為西班牙航運

21、公司的 LNG 船提供了 5 臺 8L51/60DF 雙燃料發(fā)動機。之后也為陸用和發(fā)電用提供了雙燃料發(fā) 動機。 2012 年 5 月，獲得兩臺 8L51/60DF 和兩臺 9L51/60DF 訂單 （俄羅斯現(xiàn)代商船公司） ?？ㄌ乇死沼?2011 年底推出旗下 MAK 品牌的雙燃料發(fā)動機 MAKM46DF ，該機型正在德國羅斯托克卡特彼勒發(fā)動機廠進行試驗，預 計首臺將于 2014 年交付。與歐洲船用發(fā)動機生產(chǎn)商相比， 亞洲主要造船國的制造商目前均 未能推出中速雙燃料發(fā)動機。 韓國方面， 雖然現(xiàn)代重工自主品牌得的 Himsen 中速機已取得巨大成功（ 2015 年 5 月），但也僅是推出了 Him

22、sen 品牌的氣體發(fā)動機，尚未能進一步拓展至雙燃料發(fā)動機。目 前，采取合作方式與瓦錫蘭合資成立了瓦錫蘭現(xiàn)代發(fā)動機公司， 生產(chǎn) 瓦錫蘭 50DF 雙燃料發(fā)動機，同時引進許可生產(chǎn)曼恩的 ME-GI 低速 雙燃料發(fā)動機。3. 我國雙燃料發(fā)動機的發(fā)展受限于較為落后的船用柴油機研發(fā)技術， 我國目前尚未推出中速 或低速船用雙燃料發(fā)動機， 但在促進內(nèi)河船舶使用雙燃料動力上依舊 取得了不錯的進展。 長航集團、 中興恒河投資集團和富地石油控股集 團聯(lián)合開展的“長江綠色物流創(chuàng)新工程” ，以及中國船級社和中國石 油聯(lián)合推進的“氣化長江”等項目，都致力于我國內(nèi)河船舶的“油改 氣”。船舶“油改氣”的原理是：在不更換船舶

23、發(fā)動機的條件下，將柴 油-LNG雙燃料系統(tǒng)加裝到船舶上，將柴油、LNG按一定比例混合供 給發(fā)動機，由 LNG 提供主要動力，而柴油用于點燃壓縮狀態(tài)下 LNG 的引燃燃料和部件的潤滑劑，一旦 LNG 使用完畢或因故不能及時填 充或燃氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障， 船舶仍可以在純柴油下運行。 2010 年以來， 我國成功“油改氣”的內(nèi)河船舶不斷增多，典型案例有：（ 1）2010 年 8 月，由江蘇宿遷海事局牽頭、北京油陸集團出 資研發(fā)的改造船 3000 噸級的“蘇宿貨 1260 號”，在京杭運河蘇北 段成功試航。（ 2）2010 年 8 月，由湖北西藍天然氣公司與武漢輪渡公司合 作改造的“武拖輪 302 號”在

24、武漢試水成功。（ 3）2011 年 3 月，由中國長航集團、中興恒河投資集團和富 地石油控股集團共同推進的改造船“長訊三號”散貨船試航成功。（ 4）2011 年 4 月，由中石油昆侖能源公司承擔并組織研發(fā)的 滿載排水量 5000 噸的改造船在安徽蕪湖舉行試航儀式。（ 5）2011 年 12 月，由山東昆侖勝利能源公司與山東濟寧市輪 船公司合作改造的“魯濟寧貨 2535 號”首航成功。（ 6）2013 年 4 月，安徽省首艘 LNG 燃料動力試點船舶“紅日 166 ”輪，順利取得船舶檢驗證書，成為自我國船舶實施 LNG 燃料 動力試點改造以來，首艘取得船檢驗證書的船舶。 2011 年 4 月 7

25、 日， “紅日 166 ”完成改造后，正式下水試航，在試運營的 2 年中，該船 未出現(xiàn)任何故障，總體運行平穩(wěn)，取得良好經(jīng)濟和社會效果。該船 2012 年 10 月 10 日通過國家海事局組織的專家審核，并隨后取得 LNG 燃料動力試點船舶核準通知。 2013 年 4 月，對照 LNG 燃料動力試點船舶關鍵設備技術要求和 LNG 燃料動力試點船舶 技術要求，經(jīng)實船檢驗，該船順利獲得船檢機構(gòu)簽發(fā)的 LNG 試點 船舶檢驗證書。船舶的“油改氣”技術中， LNG 的替代率可達 60-90% ，系統(tǒng) 改造成本大致為 15-100 萬元左右（一年內(nèi)可以收回） ，值得注意的 是，雖然在沒有解決雙燃料發(fā)動機的

26、情況下， 推進內(nèi)河船舶使用雙燃 料依舊取得了進展， 但船舶可能在某些工況下面臨動力不足問題， 同 時冷能也沒有被充分利用。除了內(nèi)河船舶“油改氣”取得了一定進展外，在雙燃料發(fā)動機改 造、拓展、研制和開發(fā)方面，我國目前也做了大量有益的探索工作， 代表性的有：（1）中石油旗下的濟柴動力總廠自主研發(fā)推出了 2000 、3000 系列高速雙燃料發(fā)動機，應用于石油鉆探動力。 2011 年 5 月，濟柴 投資 10 億元在武漢江夏區(qū)興建新能源船用發(fā)動機生產(chǎn)基地，規(guī)劃投 產(chǎn)后年銷售額50億元。2012年3月，濟柴與中國長江航運集團簽 署戰(zhàn)略合作協(xié)議，將為其146艘3000-10000載重噸的新建或現(xiàn)有 內(nèi)河船

27、舶提供或改造成LNG雙燃料動力。（2）淄博柴油機總公司，在原船用柴油機的基礎上，以中國船 級社氣體燃料動力船檢驗指南、鋼制海洋漁船建造規(guī)范等為主 要研發(fā)依據(jù)，開發(fā)了 Z170、210系列船用雙燃料發(fā)動機。（3）2012年7月，江蘇韓通船舶重工開始建造 5萬載重噸的 雙燃料散貨船，預計2014年交付。（4）2012年10月，中國船舶重工集團711所簽訂了兩艘1000 噸運輸船的雙燃料改造合同。（5）2012年10月，中國北車大連機車車輛有限公司推出一款 國內(nèi)最先進的雙燃料船用發(fā)動機，它是在原有的6240型柴油機的基 礎上進行系統(tǒng)研發(fā)而成，天然氣替代率可達 80%。（6）2012年5月，天津塘沽水

28、產(chǎn)局與中海石油氣電集團貿(mào)易 分公司完成了 “漁船LNG及柴油雙燃料改造試驗示范項目”協(xié)議簽 署，將對北塘50艘漁船進行油氣混合動力改造。11月份已改造完成 20艘，成為全國首批油氣混合動力漁船，為全國“LNG能源上漁船” 戰(zhàn)略提供示范。（7）我國五大燃氣公司（新奧燃氣、港華燃氣、華潤燃氣、中國 燃氣、中油燃氣）均已在LNG船用市場取得一定成果。其中，華潤 燃氣首艘LNG-柴油混合動力船舶已于2013年1月7日試航，中油 燃氣也于2012年在贛江等流域完成5艘LNG船舶改裝并投入運營， 另有10艘船舶正在改裝階段。四、LNG混合動力系統(tǒng)所謂LNG混合動力就是在船舶現(xiàn)有柴油機的基礎上，增加一套 L

29、NG供氣系統(tǒng)和柴油LNG雙燃料電控噴射系統(tǒng)，通過電子裝換開關， 可實現(xiàn)單純柴油燃料狀態(tài)下和油氣雙燃料狀態(tài)下兩種運行模式，將船 舶單一的柴油動力改造為柴油 LNG雙燃料動力，通過采用LNG部分 替代柴油燃料，達到節(jié)省燃油和降低排放的雙重目的。1. LNG混合動力的特點船舶采用LNG-柴油雙燃料動力后，柴油的平均替代率達到60% 至80% ,可實現(xiàn)硫氧化合物減排85%90% ,二氧化碳減排15% 20%，同時，噪聲污染、煙塵、廢油水排放也大大降低，船員的工作 生活環(huán)境得到很大改善。同時，由于裝備了智能化的安全監(jiān)測與處置 系統(tǒng)，一旦有可燃氣體泄露，就會自動報警，自動切斷天然氣管路， 啟動防爆通風機，

30、隔開儲罐與艙室和機艙，確保船舶運營安全和船員 生命安全。此外，采用LNG燃料，即使船舶發(fā)生沉沒事故，也不會 出現(xiàn)由于使用柴油燃料導致大面積水域污染的現(xiàn)象。2. 現(xiàn)有柴油動力到LNG混合動力的改裝首先是船體改造。針對試驗船船體本身的特點，將LNG儲罐放置于船體尾部的空閑區(qū)，并設計一個底座（70-80厘米）。底座與甲 板是焊接連接，儲罐與底座是螺栓連接。儲罐相鄰廚房和起居室的一 側(cè)都要增加一道隔離空倉。儲罐頂部是敞開的。氣化器可占用部分盥 洗室的空間。其次是船用LNG-柴油混燃系統(tǒng)。根據(jù)船的空間特點設計、安裝、 連接船用LNG-柴油混燃系統(tǒng)，依次為：LNG儲罐、氣化器、氣體流 量計、電動截止閥、不

31、銹鋼管路、阻火器、減壓穩(wěn)壓閥、噴射閥、柴 油機。第三是安全與消防。在LNG儲罐位置應安裝2個可燃氣體探測 器，在機艙內(nèi)應安裝4個可燃氣體探測器。在機艙兩側(cè)頂部位置應安 裝2臺軸流防爆風機。一旦有可燃氣體泄露，濃度達到天然氣燃爆點 的20%就進行聲光報警，并自動啟動軸流風機進行強制排風換氣。 如果濃度達到燃爆點的40%，則自動切斷電動截止閥。上述動作過程全部是自動控制。另外在儲罐位置和機艙內(nèi)各擺放了兩臺干粉滅火 as最后是電路改造。根據(jù)船用發(fā)電電壓不穩(wěn)定的特點要進行穩(wěn)壓和 電壓逆變等設計，確保滿足控制系統(tǒng)和軸流風機用電的需要。3.LNG混合動力的推廣應用大量試驗和研究表明，LNG-柴油雙燃料動力

32、技術已經(jīng)初步具備 了推廣應用的條件。為迅速把科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力， 還需進一 步做好以下幾個方面的工作。一是開展加氣站規(guī)劃。為滿足LNG-柴油雙燃料動力船舶加氣的 需求，需在港口和沿河布置加氣站。據(jù)悉，中石油及港華燃氣有限公 司共同投建的3條LNG加氣躉船有望在2013年6月左右下水試航， 為來往船舶加氣。預計2013年期間，國內(nèi)將建成約10座水上加氣 點，且長江沿線未來共規(guī)劃布局 3000個船舶加氣點。二是研究制定相關技術標準。目前，中國船級社已經(jīng)完成氣體 燃料動力船舶檢驗指南，國家 2012年也頒布了LNG燃料動力 試點船舶關鍵設備技術要求和LNG燃料動力試點船舶技術要求, 江蘇藍色船

33、舶動力有限公司編制了柴油-LNG雙燃料動力系統(tǒng)操作 手冊和船員安全作業(yè)及維護須知。為順利實現(xiàn) LNG在船舶上 的應用及推廣，還將進一步研究制定相關技術標準， 主要包括兩個方 面：一是進一步完善規(guī)范、標準體系。全力推進氣體燃料動力船舶 檢驗指南的出臺；加快推進改裝船廠評估和船舶設施設備產(chǎn)品的認 證認可；進一步完善并頒布船員操作指南，開展船員培訓和發(fā)證工作。 二是實現(xiàn)船舶改造技術標準化。進一步優(yōu)化儲罐及管路設計，針對不 同類型、不同噸位的船舶，提出不同的設計方案，并制定相關的施工 工藝流程，實現(xiàn)設計、施工的規(guī)范化和標準化。三是研究出臺相關扶持政策。在試點推廣初期，研究出臺相關扶 持政策，主要包括三

34、個方面：一是資金扶持。研究通過建立專項補助資金、政府貼息、過閘費減免等方式，在推廣初期對柴油丄NG雙燃料動力改裝船舶給予適當資金扶持。 二是土地政策支持。在港口和沿 河加氣站點、LNG儲備庫等基地的土地征用中給予適當政策支持。 三是建立項目工作協(xié)調(diào)機制。針對加氣站的布點規(guī)劃和立項審批、 船 舶設施設備和船員發(fā)證等方面工作，采取集中處理和一站式處理等方 式，簡化程序。據(jù)挪威船級社統(tǒng)計，截至2011年底，全球有22艘LNG動力船 舶已在商業(yè)化運營。到2015年，全球以LNG為燃料的新船訂單將 達到500艘，到2020年將升至數(shù)千艘。五、目前LNG船動力裝置介紹LNG船是載運LNG的專用船舶，它在航

35、行的過程中需要充分的 利用蒸發(fā)的天然氣，相對于其他類型的船舶而言，LNG船在LNG動力技術研究上是比較成熟的，這里就以LNG船為例來介紹幾種LNG 動力裝置。1. 蒸汽輪機蒸汽輪機占據(jù)今天全球LNG船推進系統(tǒng)的主流，主要原因為： LNG船舶的航速要求一般較高，蒸汽輪機輸出功率大，可以滿足LNG 船對大功率推進系統(tǒng)的要求；同時系統(tǒng)功率裕量較大、可靠性較高， 可以滿足交貨時效性的要求；在蒸汽輪機系統(tǒng)中LNG蒸發(fā)汽或重油均可用作鍋爐的燃料，也可以采用一定比例混合燃燒方式，LNG蒸發(fā)汽可以得到很好的利用；在只燃燒蒸發(fā)汽時排出的排放物也較為清 潔；維護不是很頻繁且費用也相對較低； 主鍋爐和蒸汽透平結(jié)合的

36、主 推進系統(tǒng)有效地解決了蒸發(fā)汽的安全利用問題；LNG的應用技術在相當長的時期內(nèi)只被少數(shù)幾個發(fā)達國家所掌握，同時市場長期處于供過于求的狀態(tài)，LNG價格較低，蒸汽輪機系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性較好。 而其他主推進系統(tǒng)方案相對地都或多或少存在一些技術瓶頸，成了作為LNG船主推進系統(tǒng)的障礙。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，蒸汽輪機系統(tǒng)在 某種程度上說已成為LNG船的標準主動力系統(tǒng)。蒸汽輪機推進系統(tǒng)主要由鍋爐、蒸汽輪機和齒輪減速傳動裝置組 成。其工作原理是鍋爐產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽渦輪機將熱能和壓力勢能 轉(zhuǎn)換成動能驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速裝置減速后帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動， 從而推動船舶前進。鍋爐配備貨物 LNG蒸發(fā)氣和燃油兩套燃料供給 系

37、統(tǒng)。鍋爐可以單獨燃燒蒸發(fā)氣或燃油，也可以兩種燃料同時使用。 其工作原理如圖1所示。蒸汽輪機保養(yǎng)費用相對較低，維修頻次少，應用記錄表明系統(tǒng)具 有很高的可靠性。蒸發(fā)汽獲取量取決于船舶設計及其工作環(huán)境條件， 通常自然蒸發(fā)率設計為0 .15 %左右，有些正在營運的船舶蒸發(fā)率可 低到0 .10 %左右。在壓載航行時，可得到的蒸發(fā)汽量只有滿載航行 時的1050 %,具體比例取決于貨艙留有用于預冷液貨的量、海況 和貨艙溫度的控制等綜合因素。對 LNG船來說，不管選擇何種推進 系統(tǒng)，都必須采取某種方式來處理蒸發(fā)汽， 把它用作推進系統(tǒng)的燃料 或進行再液化。LNG蒸發(fā)汽在空氣中爆炸濃度范圍是 514 %，釋 放到

38、大氣不但不經(jīng)濟而且非常危險。LNG是在常壓下運輸?shù)?，通?液貨艙安全閥設定壓力為25KPa，真空壓力設定為低于大氣壓1KPa , 航行時要避免貨艙超壓或出現(xiàn)負壓。It理3圖1蒸汽輪機推進系統(tǒng)原理圖安全在天然氣運輸中是極其重要的，蒸汽輪機主推進系統(tǒng)的可靠 性、嚴格的安全操作規(guī)程以及成熟的系統(tǒng)設計使得LNG船有極好的安全記錄。迄今為止，除發(fā)生過個別型號蒸汽輪機齒輪箱過度磨損事 故外，并無其他重大機損事故報告。LNG船造價高昂，延長船舶使 用壽命是降低船舶營運成本的重要措施之一。與其他船舶一樣，LNG 船使用壽命很大程度上取決于船體、貨艙和主推進裝置的服務壽命。 船體、貨艙和主推進系統(tǒng)的維護管理是

39、LNG船舶管理的重要環(huán)節(jié)。 根據(jù)日本船級社1992年的技術簡報對防范非自持式液化氣船舶事 故的反思，通過對29艘非自持式液化氣船舶的事故調(diào)查分析 “， 其結(jié)果表明液化氣運輸船舶的安全系數(shù)很高， 貨艙發(fā)生液化氣泄漏的 危險性很低。蒸汽輪機推進系統(tǒng)的主要缺點是：蒸汽輪機系統(tǒng)的燃油消耗率比 低速柴油機高，系統(tǒng)整體熱效率低，燃料消耗量大。只有當蒸發(fā)汽的 價格與燃油的價格相比足夠低時，此種方案的推進系統(tǒng)在營運的經(jīng)濟 性方面才有一定的優(yōu)勢，越過了某一價格的臨界點，系統(tǒng)的經(jīng)濟性差 的問題便凸顯出來了。2. 燃氣輪機在LNG船上采用燃氣輪機推進裝置，可采用機械式或電力式。 燃氣輪機重量較輕，無振動、并且可以使

40、用雙燃料 （使用重油作為備 用燃料）。它的低效率某種程度上可通過聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)來彌補。 然而， 燃氣輪機對電站和氣體壓力的要求較高， 這會使安裝更復雜，費用更 為昂貴。羅爾斯一羅伊斯燃氣輪機公司，于 2002年初推出了供LNG船 選用的Trent30型燃氣輪機。該機輸出功率達36MW，且重量較輕， 不到26噸。與蒸汽輪機相比，這種燃氣輪機在整個使用期間可以節(jié) 約營運成本2096左右。如選用Trent30型燃氣輪機作LNG船主機， 船的總長可縮短19米，而載重量卻可增加12 %,這對提高船舶經(jīng)濟 效益至關重要。Trent30型燃氣輪機具有模塊化結(jié)構(gòu)等特性，可維修 性好，這己成為用戶選用船舶主機的重

41、要條件之一。阿爾斯通公司和通用動力公司也準備為 LNG船提供燃氣輪機。 他們認為，LNG船采用燃氣輪機推進可以節(jié)省很大的艙內(nèi)空間和減 輕主機重量。阿爾斯通公司已向 LNG船市場推出了輸出功率達17 兆瓦的GT35型燃氣輪機。該機是能使用柴油和天然氣混合燃料的雙 燃料發(fā)動機，柴油和天然氣的混合比為 2 : 8。目前船東對這種燃氣 輪機很感興趣。通用動力公司生產(chǎn)的 LM2500型和LM6000型燃氣 輪機也適合于LNG船，這兩型燃氣輪機具有可靠性高、重量輕、單 位重量的功率很大等特點。為了滿足對 LNG船冗余度方面的要求， 可在一艘LNG船上可安裝兩臺燃氣輪機或采用燃氣輪機加余熱鍋爐 或采用燃氣輪

42、機與柴油機聯(lián)合動力裝置。復合渦輪機組（即燃氣輪機發(fā)動機十蒸汽輪機發(fā)動機），是在用燃 氣輪機燃燒蒸發(fā)汽的同時，利用廢氣能量產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動蒸汽輪機。 這種發(fā)動機的燃料效率較一般的蒸汽輪機好，而且排放的廢氣與汽輪 發(fā)動機相同，是比較清潔的。缺點是需要高質(zhì)量的石油燃料，并且不 能與蒸發(fā)汽混合燃燒。將來還可能考慮與電力推進裝置相結(jié)合。 從環(huán) 保因素考慮將來有可能會采用此種方案的推進系統(tǒng)。3. 雙燃料電力推進該種推進方式采用雙燃料發(fā)電機組產(chǎn)生電能， 供給船舶推進電動 機組，經(jīng)減速裝置減速后驅(qū)動螺旋漿轉(zhuǎn)動。在建船舶中，己有 LNG 船采用此種推進方式，根據(jù)其配置的不同有多種型式可供選擇， 其原 理如圖2。由

43、于雙燃料發(fā)動機可使用低壓氣體，在發(fā)動機入口處壓力在 4bar至5bar之間，其壓縮機組與目前使用蒸汽輪機推進裝置的船舶 基本相同。基于雙燃料發(fā)動機的電力推進裝置的總效率高于40 %,與蒸汽推進裝置的30 %或者更低相比要好得多。至于選擇單槳還是 雙槳，將基于航線情況及不同的冗余要求而定。發(fā)動機的數(shù)目及輸出功率將由所需的軸功率及冗余度決定。通常來說，一艘13 . 5萬立方米的LNG船所需功率大約為30唧，可由4臺50DF發(fā)動機組組 成，其MCR輸出功率為950千瓦/缸，熱效率高達46. 5 %“1。在轉(zhuǎn)速為500rpm(50Hz)或514rpm(60Hz)，熱效率可達48 %，推薦的裝置為8缸機

44、或9缸機。多臺機使系統(tǒng)具有良好的冗余特性， 同時也具有良好的機動性，適應不同的運營模式要求，如機動操縱、 在港口等待、裝載及卸貨等。在海上和港口中可進行靈活的預防性維 護，這對蒸汽裝置或者說大型二沖程發(fā)動機都是不可能的。U JGS可紅電機41 BAMV*圖2雙燃料電力推進系統(tǒng)原理圖近年來的研究表明，最有利的方案就是使用強制蒸發(fā)汽以代替燃 油。這種推進方式冗余度高，操作靈活，可以保證 LNG船具有較高 的可靠性；提高了熱效率，具有低排放的特性。4. 雙燃料推進系統(tǒng)雙燃料發(fā)動機 （燃油和蒸發(fā)氣 ）的發(fā)展己經(jīng)使有效利用蒸發(fā)氣成 為可能，雙燃料發(fā)動機是從重油柴油機發(fā)展而來。 因此雙燃料發(fā)動機 推進裝置

45、也是現(xiàn)代 LNG 船一個具有強有力競爭力的選擇。該裝置的 系統(tǒng)簡圖見圖 3。雙燃料發(fā)動機是一種經(jīng)過特殊改造的可直接燃燒 LNG 蒸發(fā)汽和 燃油的內(nèi)燃機， 有高壓型和低壓型兩種。 高壓型雙燃料內(nèi)燃機在噴射 少量的點火柴油后，即可將船上蒸發(fā)的 LNG 氣體高壓噴射進入燃燒 室燃燒；低壓型雙燃料柴油機可將船上蒸發(fā)的 LNG 氣體以較低的壓 力 （約 4bar cm2） 噴射進入燃燒室， 在輕油點火下燃燒。 前者使用高 壓 LNG 管路有泄漏的危險，后者則需要額外配置點火裝置。據(jù)有關 資料，在挪威近海項目中，在小型 LNG 船上推進系統(tǒng)有直接采用了 雙燃料發(fā)動機作為主推進裝置， 但此系統(tǒng)需要和蒸發(fā)汽氧

46、化裝置配套 使用。當前，天然氣一柴油雙燃料二沖程和四沖程發(fā)動機己經(jīng)面市， 使 雙燃料發(fā)動機作為液化天然氣 （LNG） 船推進主機的構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實。瓦 錫蘭 50DF 型柴油機就是一種以天然氣和柴油作為燃料的雙燃料發(fā) 動機。在正常工作時，僅使用 9 的天然氣和 1 的燃油混合燃料， 只有在天然氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， 才切換到燃油狀態(tài)。 在預燃室中噴入 燃油啟動發(fā)動機。與常規(guī)動力裝置相比， 使用這種雙燃料發(fā)動機不但最大限度地利 用了蒸發(fā)汽燃料， 而且大大降低了燃油的消耗和運營成本， 可節(jié)約燃 料 2030 ，提高發(fā)動機的效率。在一艘 13.5 萬立方米 LNG 船 上，MAN B & W柴油機公司對燒重

47、油的蒸汽輪機與燒重油和天然氣 的雙燃料發(fā)動機進行了比較，后者每年可為船東節(jié)約 250 萬美元左 右的費用“ 1。同時，雙燃料發(fā)動機具有很低的排放，其氮氧化物的 排放量只相當于普通柴油機的 110 ，二氧化碳的排放也相當?shù)汀?由 于雙燃料發(fā)動機可以在氣體燃料和液體燃料兩種模式下交替工作， 而 且兩種模式是自動切換，在停止氣體燃料供應時，發(fā)動機不會停止運 行，而是自動切換到液體燃料模式。隨著船舶動力裝置的不斷發(fā)展， 雙燃料發(fā)動機以其可使用兩種燃料、 重量輕、制造成本較低等優(yōu)點將 成為今后LNG船主推進裝置的一個重要選擇。圖3雙燃料發(fā)動機推進裝置系統(tǒng)圖瓦錫蘭雙燃料發(fā)動機配有精確的電子控制設備， 將布

48、置在柴油機 各位置上的傳感器聯(lián)系在一起，對各種參數(shù)如負載、轉(zhuǎn)速、燃燒特性、 廢氣排放溫度等進行監(jiān)控，控制系統(tǒng)對輸入的信號與系統(tǒng)設定的數(shù)值 進行分析比較，立即對天然氣供氣壓力、供氣量、供氣正時和空燃比 進行調(diào)整，以滿足負荷要求或其它工作條件，如避免敲缸和熄火。因 此當氣體質(zhì)量，周圍環(huán)境溫度變化時，所有的缸在任何條件下都有最 佳的性能。LNG貨物蒸汽對瓦錫蘭6L50DF發(fā)動機是一個很好的燃料，唯 一需要考慮的是氣體組成的變化，即氮氣在蒸發(fā)汽中的含量。通常， 氮對發(fā)動機不是有害的，發(fā)動機吸入的空氣中氮含量就高達78 %,不過，因為它是惰性氣體，對燃燒沒有貢獻，蒸發(fā)汽的能量（熱值）比 純甲烷低。LNG

49、蒸發(fā)汽中氮的含量可能會高達蒸發(fā)汽體積的 30% , 尤其是在航程開始時。這對瓦錫蘭6L50DF發(fā)動機來說不是一個問題， 控制系統(tǒng)會很好地調(diào)節(jié)功率輸出，平抑波動。瓦錫蘭雙燃料發(fā)動機的 熱效率可達46. 5%，它在陸地上累計己有相當數(shù)量的運行時間，對 用于海上來說己趨于成熟。換句話說，一切都己準備好，是其向LNG 船主推進裝置進軍的時候了。六、國外LNG動力船舶的幾個實例1.世界首艘LNG燃料渡船挪威作為LNG生產(chǎn)大國，為了提高挪威氣體燃料技術和獲得良 好的環(huán)境效應，1996年挪威議會決定分別建造采用 CNG和LNG作 為燃料的兩種類型車/客渡船。2000年，世界首艘采用LNG為燃料 的渡船“ M

50、/F Glutra ”號由阿克爾船廠建造完工。通過采用 LNG燃 料，該船可以減少80%的NOX排放量，總成本比采用柴油燃料的渡 船高30%，但船廠和運營商認為由于屬于新技術的首次應用，費用 的提咼在可接受范圍內(nèi)。該渡船的LNG燃料推進原理是LNG從卡車儲氣罐注入到船上的 不銹鋼儲氣罐，該不銹鋼儲氣罐布置在甲板下的雙壁不銹鋼容器中。 LNG通過發(fā)動機冷卻劑蒸發(fā)后進入4臺超稀薄燃燒天然氣發(fā)動機中。 每臺發(fā)電機與對應的發(fā)動機相匹配，通過變頻器將電能供應到 1000kW 的異步電動機，該電動機驅(qū)動位于船尾的雙槳，以提供較好 的操縱性。LNG儲存在2個真空、珍珠巖絕熱不銹鋼低溫儲氣罐中，該儲 氣罐由A

51、GA Cryo AB公司提供。每個LNG儲氣罐容積約為32m3 , 最大填充率為85%。儲氣罐的外層是不銹鋼容器，該容器為雙壁結(jié) 構(gòu)，中間填充礦物纖維。不銹鋼容器可以防止 LNG逸出，還避免低溫液體 對船體鋼板的冷卻侵蝕。對于氣體系統(tǒng)的要求之一是當船舶以最高速 度與碼頭發(fā)生碰撞時不會出現(xiàn)任何損壞。2個儲氣罐設置在位于主甲 板下的兩個獨立艙室，每個艙室還配有蒸發(fā)器，蒸汽通過雙管輸送至 壓力為4bar的主機艙。為了安全起見，發(fā)動機的布置遠離 LNG儲氣罐，位于汽車主甲 板上的一個狹小舷邊甲板。發(fā)動機采用4臺三菱GS12R-PTK型超稀 薄燃燒天然氣發(fā)動機，轉(zhuǎn)速為1500r/m時單機功率為675kW

52、，發(fā)動 機在滿載時的熱效率為37%。4臺發(fā)動機分布在4個不同的、通風 性好的機艙，可以通過一套系統(tǒng)中的多個氣體檢測器進行監(jiān)控，能夠確保在氣體濃度超過某一水平時依靠截流閥切斷氣體流動。泄漏的氣體通過管道進入桅桿頂部。當任一機艙中的氣體混合物達到最低爆炸 水平(LEL)的20%時，氣體檢測器會發(fā)出報警并且在發(fā)動機達到 60% LEL時自動切斷氣體供應。機艙的爆炸分析表明：在最壞的情 況下，主機的兩扇窗格門(sashed-door )將爆裂并立即釋放壓力而 不影響其他主機室。在正常操作下，2臺主機可以為推進和其他能量 消耗提供足夠的功率，第3臺發(fā)電機作為備用或用于增速或用于惡劣 天氣條件下。第4臺發(fā)

53、電機為其他主機維護時使用。通過這種配置， 該船能夠進行23年的全年持續(xù)航行。圖4 LNG燃料渡船“ M/F Glutra ”號船上LNG燃料的補給由Statoil公司的卡車供應，通過舷側(cè)開口 進行補給?？ㄜ噧?nèi)的LNG在1臺空氣加熱蒸發(fā)器的壓力作用下輸送 到渡船LNG儲氣罐。補給過程一般在夜間及無人登船的情況下進行， 每次補給47m3或16t的LNG，耗時2個小時，補給周期約為每5 或6天一次。據(jù)了解，F(xiàn)jord1集團目前共運營10艘LNG燃料船舶，該公司 表示，通過多年的運營采用LNG作為燃料的渡船具有良好的環(huán)保性， 可以減少19%的C02、91%的NOX、100%的S02和顆粒物，而 且噪聲

54、污染較低。不過建造費用可能會增加15%20%，維護成本比柴油主機高。2. 瓦錫蘭65000噸級LNG燃料旅游船2011年，瓦錫蘭公司公布了 65000噸級LNG燃料豪華旅游船 的設計方案。該船長260米，船寬34米，最大寬度為43.2米，船 員650人，客艙780間，載客能力為1900人，航速19節(jié)。船上安裝3個465m3的瓦錫蘭LNGPacs儲氣罐，LNG每天消 耗量為45t ,自持力為12天。35米長的C型儲氣罐安裝在游泳池甲 板下面的艙壁甲板上，這種布置既不影響水密艙壁，還能夠通過船尾 戶外甲板進入艙室。該船裝有2臺瓦錫蘭6L50DF型和2臺8L50DF 型雙燃料發(fā)動機，主機總功率為27

55、300kW , LNG為主燃料，柴油為 備用燃料，有2個8000kW的電動機。燃料補給站布置在船尾貯存 柜附近，既減少了管路長度，又可以保證安全。由于LNG儲氣罐容積較大，船舶的補給將通過駁船或者小型 LNG運輸船完成。此外，2009年STX集團和法國Stirling國際設計公司推出一型 新概念旅游船EOSEAS,該船設置類似于LNG船上的儲氣罐，采用 LNG作為燃料以驅(qū)動螺旋槳并提供船上所需電力圖5瓦錫蘭65000噸級豪華旅游船圖6 65000噸級豪華旅游船雙燃料推進布置圖3. LNG 燃料 VLCC2010年12月，DNV公布了一型環(huán)保 VLCC船“Triarity ”號的 設計構(gòu)想。該船

56、總長361米，船寬70米，型深27.52米，載重量 291300t。該VLCC在20年內(nèi)使用LNG燃料可以減少24%的CO2、 80%的NOX、94%的SOX排放量和顆粒物。據(jù)了解，一艘 VLCC 在每個航程中會損失0.2%的液貨，為了減少貨物蒸汽的泄漏，該VLCC安裝有貨物蒸汽回收裝置，將貨物蒸汽提供給輔助鍋爐作為燃 料，為貨油泵提供蒸汽動力。2個可以儲存6750m3LNG 的C型壓力罐設置在甲板室的貨物 甲板，便于操作和提高艙室的安全性，續(xù)航力達到25000海里。主機采用2臺MAN Diesel&Turbo高壓雙燃料低速發(fā)動機，可以燃燒壓力為300bar的天然氣，船用汽油作為引燃燃料，輔機

57、將采用低壓 雙燃料發(fā)動機或氣體發(fā)動機，并配有三燃料鍋爐。燃料供應系統(tǒng)包括 主機的高壓系統(tǒng)、輔機和鍋爐的低壓系統(tǒng)、增壓裝置和潛水泵等。燃 料補給通過LNG船或燃料補給駁。圖7 DNV的LNG燃料油船“ Triarity ”號七、LNG動力船舶改造技術1. 發(fā)動機改造技術船用LNG發(fā)動機改造目前有兩種方式。方式一：不改變柴油機機體結(jié)構(gòu)，只改造進氣岐管，增設燃氣混 合器、進氣總管和一套控制系統(tǒng)，適用于小功率柴油機，比如170機型，改造費用較低。方式一發(fā)動機改造流程見圖 8穌卿灘金桁力榊穩(wěn)圖8方式一發(fā)動機改造流程圖方式二：改變柴油機機體結(jié)構(gòu)，更換氣缸蓋，在機體上加設燃 氣總管，各缸空氣進口支管內(nèi)增設燃氣噴嘴，另外增加一套控制系統(tǒng), 適用于較大功率柴油機改造，比如 210、250機型，改造費用較高。 方式二發(fā)動機改造見圖9Intake of air and gasCompression of air and gasIgnition by pilot diesel fuel圖9方式二發(fā)動機改造圖方式一和方式二的主要差別為：（1） 方式二是在氣缸進氣歧管內(nèi)設置了燃氣噴嘴，噴嘴定時 定量地噴出燃氣并與空氣一起進入氣缸內(nèi)