貴柴油改氣方案報告2016.6.1課件

1、貴柴雙燃料船用動力解決方案貴柴雙燃料船用動力解決方案漁船油改氣方案報告漁船油改氣方案報告第一部分第一部分 改造背景改造背景第第二二部分部分 改造依據(jù)改造依據(jù)第第三三部分部分 改造方案改造方案第一部分第一部分 改造背景改造背景1. 柴油成本的上升天然氣相對穩(wěn)定下圖為2015年國內汽、柴油幾個變動節(jié)點2016年國內主要城市汽、柴油價格TierDateNOx Limit (g/kWh)n130130n2000n2000Tier 200017.045 n(-0.2)9.8Tier 201114.444 n(-0.23)7.7Tier 20163.49 n(-0.2)1.96溫家寶總理在哥本哈根全球氣候

2、大會上，中國向世界承諾：到2020年前將CO2排放量比2005年減少40%-45%。第第二二部分部分 改造依據(jù)改造依據(jù)1. 船檢法規(guī)頒布機構頒布機構規(guī)范名稱規(guī)范名稱農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局1998 鋼質海洋漁船建造規(guī)范農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局2003海洋漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)程農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局2003漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)則農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局2003 漁業(yè)船舶船用產(chǎn)品檢驗規(guī)程農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局2002內河、玻璃鋼、海洋木質及小型鋼質漁業(yè)船舶法定檢驗技術規(guī)則農(nóng)業(yè)部漁船檢驗局漁業(yè)船舶設計圖樣及技術文件審查規(guī)定中國船級社（CCS）2007 雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)設計與安裝指南中國船級社（CCS）2010 氣體燃料動力船檢驗指南中國船

3、級社（CCS）2005散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規(guī)范 原因如下：1. 目前漁船規(guī)范中尚未有對雙燃料柴油機用作船舶主推或發(fā)電柴油機方面的要求；2. CCS頒布的關于雙燃料柴油機的 安裝和檢驗指南，具有普遍的適用性，可以作為目前漁船“油改氣”的依據(jù)；3. 對于還需遵循散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規(guī)范，原因在于以上所述的兩個指南當中提及相應設備的材料、制造及檢驗等要求在該規(guī)范中作出更為詳盡的闡述。2. 主要改造設備的設計、制作和檢驗的依據(jù)1)小型LNG儲罐執(zhí)行標準： GB150-1998鋼制壓力容器 GB18442-2001低溫絕熱壓力容器監(jiān)察法規(guī)：壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程焊接規(guī)程： JBT

4、4709-2000 鋼制壓力容器焊接規(guī)程無損探傷： JB47301.22005射線檢測 JB47301.32005超聲檢測真空檢漏： JB47301.52005滲透檢測 JB47301.62005渦流檢測絕熱方式：高真空多層絕熱1. 改造概述A 對船體、柴油機進行改造；B 增設LNG儲罐，汽化撬，供氣管系，控 制閥組，檢測報警和自動控制設備；C 對機艙通風和滅火系統(tǒng)進行改造。目前國內通過“油改氣”改造投入運營的船舶有，蘇宿貨1260、長迅3、武漢拖302、紅日166、贛撫州貨0608等船舶，其中，蘇宿貨1260貨船分別于2010年5月和8月通過了江蘇省交通廳組織的發(fā)動機混燃臺架試驗和船舶混燃改

5、造鑒定，使用效果良好，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益明顯。使用貴柴動力的標準船型貴州航電一號 2. 船體 船體改造取決于儲罐的放置位置，一般來說，有三種布置方案：A 設于船舶艏部B 設于船舶中部C 設于船舶尾部A方案特點：適用于噸位較大，艏部有上建的船型；由于艏部直接受到風浪沖擊，儲罐設于此，危險系數(shù)較高；對船體的改造量較小，費用較低，但儲罐容積受到限制。A方案B方案特點：不受船型的影響，但要加大船長，總體參數(shù)改變，改造工作量大，費用高；儲罐設于船中部，晃動相對降低，安全系數(shù)高；儲罐容積可以根據(jù)船東運營情況增加，經(jīng)濟性好。C方案特點：不受船型的影響，是將原尾部的液艙，如壓力水艙、淡水艙廢除，更改結構后變成

6、儲罐艙，不需要加長船長，船體改動量較少；儲罐設于船艉部，晃動降至最低，安全系數(shù)更高；但是占用了液艙的容積，需要從其他地方補回來，比如說淡水艙，另外罐容積也受到尾部線性的限制，容積不能做大加，經(jīng)濟性略差。小結：小結：比較三種方案，B方案改造成本最高，但獲得最大的儲罐容積；A方案改造受到的限制最多，但改造成本較少；C方案的改造成本略高，但安全系數(shù)最高。所以優(yōu)先選擇C方案。以36.5m拖網(wǎng)漁船為例進行C方案改造主要參數(shù)主要參數(shù)總 長 Loa 36.50 m設計水線長 Ldwl 33.18 m垂線間長 Lpp 31.50 m型 寬 B 6.28 m型深 D 3.00 m設計吃水 d 2.30 m排 水

7、 量 275.78 t推進功率 Pb 450 kW設計航速 Vs 12.5 kn魚艙容積 Vf 105.58 m3船員定額 P 12自 持 力 day 7穩(wěn) 性 遠海航區(qū)3. 柴油機A 方案不改變柴油機機體結構，只是改造進氣岐管，增設一個燃氣混合器，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。B 方案改變柴油機機體結構，更換氣缸蓋，在機體上加設燃氣總管，各缸空氣進口支管內增設燃氣噴嘴，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。小結A和B的差別有：B是在氣缸進氣歧管內設置了燃氣噴嘴， 噴嘴定時定量地噴出燃氣并與空氣一起進入

8、氣缸內混合，而A則是燃氣在機體外就與空氣混合，還需經(jīng)渦輪增壓器、總管等，還有經(jīng)過一段路程；B可以根據(jù)單缸的負荷變化，來進行延時或提前變量地噴出燃氣，而A無法無法做到這點，而且從本質上，安全性能不及B方案；所以A方案一般用于柴油機的負荷比較穩(wěn)定的場合。36.5m主推選擇是210機型，450kW 選擇B方案進行改造。 如前所述，再重復一下： 執(zhí)行標準： GB150-1998鋼制壓力容器GB18442-2001低溫絕熱壓力容器 監(jiān)察法規(guī):壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程 焊接規(guī)程: JB/T4709-2000鋼制壓力容器焊接規(guī)程 無損探傷JB47301.22005射線檢測JB47301.32005超聲檢測

9、真空檢漏： JB47301.52005滲透檢測JB47301.62005渦流檢測儲罐設計 檢驗標準 圓柱型筒體兩端帶半球形封頭的臥式壓力容器； 雙層結構，分內膽和外殼，內膽儲存LNG，內膽與外殼形成真空絕熱空間； 單封頭設管口，帶儲罐增壓器（空氣汽化器），增壓閥組、減壓閥組、液位計等。儲罐型式 儲罐容積：1015m 設計壓力：0.6MPa（待定） 工作壓力：0.5MPa（待定） 儲罐安全閥最大調定值：0.55MPa 設計工作溫度：-165 內膽材質：C304L不銹鋼 外殼材質：待定 絕熱型式：真空粉末，珍珠巖 日蒸發(fā)率：0.2%儲罐的技術參數(shù)（1）內膽圓筒的壁厚計算（36.5m拖網(wǎng)漁船）按照G

10、B 150-1988 鋼制壓力容器 進行設計制造。本壓力容器為內壓圓筒型壓力容器。本船有兩個壓力容器，每個壓力容器都設有真空低溫絕熱壓力容器，設計溫度下圓筒的設計厚度按計算如下：基本參數(shù)：內膽：直徑1800mm 長度4800mm（2）設計溫度下內膽材料應力的校核（36.5m拖網(wǎng)漁船）（3）設計溫度下內膽最大工作壓力的校核（4）內膽封頭壁厚計算（36.5m拖網(wǎng)漁船）（5）內膽容積計算（6）外殼壁厚計算（36.5m拖網(wǎng)漁船）外殼主要承受內膽和儲存介質的重重力載荷以及絕熱層的真空負壓。（7）儲罐空重（36.5m拖網(wǎng)漁船）經(jīng)計算，儲罐毛重約為8t。（8）儲存的LNG重量：約為4.43t/船（8）儲液簡

11、圖： 如前所述，再重復一下： 2007 雙燃料發(fā)動機系統(tǒng)設計與安裝指南 2010 CCS氣體燃料動力船檢驗指南 散裝運輸液化氣體船舶構造與設備規(guī)范 1998 鋼質海洋漁船建造規(guī)范 2003海洋漁業(yè)船舶法定檢驗規(guī)程管系設計標準 本著安全、可靠、簡單的原則進行管系設計； 本管系低溫系統(tǒng)的液相和氣相管系用的增壓調節(jié)閥、減壓調節(jié)閥、緊急切斷閥、低溫截止閥、安全閥、止回閥等，材料均為奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9； 輸送LNG的管道采用不銹鋼無縫鋼管，材質為奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9； 管件均采用材質為0Cr18Ni9的無縫沖壓管件(GB/T 12459-2005)； 法蘭采用凹凸面長頸對焊鋼制管法蘭(

12、HG 20592-97)，材質為0Cr18Ni9。法蘭密封墊片采用金屬纏繞式墊片，材質為0Cr18Ni9。緊固件采用專用雙頭螺柱、螺母，材質為0Cr18Ni9)； 管路布置時須考慮管路的冷收縮，要采取有效的補償設施，如增加彎管、加補償器等。 管系設計原則首先，儲罐設計壓力由兩個因素決定：一為柴油機的進氣壓力，二為儲罐到氣化器的高度差。原因是我們設計的自增壓式儲罐，即儲罐內的液體是通過罐體內壓力壓至氣化器進口，此為原因之一。當液罐處于98%充裝率下時，LNG從閥V1靠重力流向儲罐增壓器，氣化后氣體回到液罐，隨著氣體的增加，罐內壓力達到0.50MPa時，增壓調節(jié)閥關閉，液體停止流入；隨著LNG的使

13、用，液位下降，壓力降低，當降至0.45MPa時，增壓調節(jié)閥打開，重新流出液體氣化進入，因為氣化器出口和罐內壓力相通，液體留出的動力靠液位差。當船舶停航LNG長期不用時，由于漏熱蒸發(fā)，罐內的壓力會持續(xù)上升，當達到0.52MPa時，減壓調節(jié)閥打開，將部分BOG排至強制氣化器加熱進入膨脹罐。當壓力回到0.50MPa，加壓閥關閉。由于安全閥設置壓力是0.55MPa，且它開啟后是將氣體一下子泄壓，所以只能是通過減壓調節(jié)閥來減壓。原因之二：由于膨脹罐要維持不小于0.35MPa的柴油機進口壓力，所以液罐的壓力必須得和膨脹罐同壓，然后再克服與氣化器的高度差加上流動阻力，也就是0.35MPa，加4米揚程和流阻，

14、再留出點余量，所以確定液罐的工作壓力在0.450.50MPa這間。所以有上述的結論。本管系設計涉及兩個計算：一是柴油機的最大單位時間耗氣量，繼而轉換為LNG的單位氣化冷量多少；二是根據(jù)單位時間的熱交換量來確定氣化器的換熱面積以及冷卻水流量。由以上計算得到：柴油機100%負荷工況下耗氣量：58.44Kg/h，即0.132m3/h (LNG)；氣化器置換冷能：48853.96kJ/h (將LNG氣化并加熱至常溫15);所需加熱海水量：2480.5Kg/h，即2.42m3/h。小結：由上數(shù)據(jù)可以知道，輸液管的流量很小，左右管路通徑DN10或DN15即可，相應的低溫閥件可以用小口徑閥，減輕成本。氣化器

15、交換的熱量很小，其尺寸可以得到有效的控制，節(jié)省了船上的空間；海水流量只需從柴油機海水冷卻管路中接一個旁通支管即可。管路介紹：氣化器的液體進口前設置一個壓力控制閥，壓力信號采至膨脹罐內壓力，當罐內壓力高于設定壓力時，閥門關閉，阻止液體進入氣化器。設置該閥的原因是當膨脹罐和儲罐的壓力差較大時，輸液管進液速度較快，此時，氣化速度也很快，由于儲罐和膨脹罐的壓力平衡有個延時效應，此時，氣化器內已積聚了部分液體，所以必須阻止后續(xù)液體繼續(xù)進入氣化，壓力控制閥及時地切斷輸液管。膨脹罐和輸液管上也同時設置了安全閥。氣化器氣體出口上設置了溫度控制閥，溫度信號采至氣化器氣體出口，當溫度低于設定壓力時，閥門關閉，直至

16、溫度達到設置溫度以上，才開啟。該閥的作用是防止膨脹罐受到低溫氣體的沖擊。 如上圖所示：從V1出來的是穩(wěn)壓，干燥，常溫的氣源，經(jīng)閥V2、V4和V5后進入柴油機的燃氣總管，本船36.5m拖網(wǎng)漁船柴油機的供氣壓力是0.35MPa。其中V1閥設于機艙外面，為電磁遙控閥，可在機艙內遙控關閉。閥V2、V3和V4為電磁遙控閥，當機艙內出現(xiàn)抽風機失效，燃氣管系壓力不正常，燃氣泄漏、柴油機故障等現(xiàn)象時，要求V2和V4關閉，V3打開，三個閥門是同時動作的。機艙內的燃氣管路是布置在通風管道內的，通風的管道設計應能將包括閥門在內的管路附件包覆其中，同時與柴油機上的通風岐管聯(lián)接起來，形成一個從柴油機燃氣閥為起點，上塑至

17、燃氣管進機艙壁止的通風管道，然后通過一臺設置在機艙外面的管道風機，將整個通風管路內壓力維持在大氣壓之下。V5為供氣管道上的最后一個閥，是一個手動截止閥，確保在發(fā)動機維修期間能進行安全有效地隔離。 1. 機艙通風機艙設兩臺進風機，每臺風機的最大排量能將機艙換氣30次/小時，兩臺風機可互相備用，機艙出風從煙囪后面的格柵排出。機艙風機的運行與主機的雙燃料模式進行互鎖，主要風機開始運行10分鐘后，雙燃料模式才能使用，當風機出現(xiàn)故障停止時，主機應能自動從雙燃料模式切換成柴油模式。管道風機應為防爆型風機，其排量不小于將通風管道換氣30次/小時，排風位置設于寬敞安全的區(qū)域。與機艙通風機一樣，管道風機與主機的

18、雙燃料模式互鎖。 2. 儲罐艙通風設置一臺抽風機，其排量不小于將儲罐艙換氣30次/小時，進氣方式為自然進氣。 3. 氣化器間通風設置一臺抽風機，其排量不小于將氣化器間換氣30次/小時，進氣方式為自然進氣。 1. 液罐設置就地顯示的壓力表和在駕駛室顯示的壓力表。壓力表上能清晰標明儲氣罐允許的最高壓力和最低壓力。此外，高壓報警和低壓報警(如有真空要求)安裝在駕駛室。在達到安全閥整定壓力之前警報鳴響。 2. 在駕駛室設置雙燃料發(fā)動機工作狀態(tài)和工作模式指示器燈。 3. 儲罐艙內設置有兩套固定式氣體探測器；在ESD防護式機艙設置有兩套固定式氣體探測器；探測裝置布置在氣體可能積聚或在通風出口處。 4.可燃氣體濃度達到爆炸下限的20%時，有聽覺和視覺報警。對于機艙內氣體管路環(huán)圍的通風導管，報警極限設定在爆炸下限的30%，保護系統(tǒng)動作設定在爆炸下限的40%。 5.氣體探測裝置的聽覺和視覺警報布置在駕駛室，氣體管路的環(huán)圍導管和機艙進行連續(xù)檢測且無任何延時。 6.配置一套便攜式燃氣探測器供船員對艙室可燃氣體進行檢查。 1. 在儲罐艙和汽化撬間要用