LNG燃料船技術(shù)新潮流
2011-09-15 08:16:58 來源：中國船檢 編輯：國際船舶網(wǎng) 我有話要說
與其他船用燃料相比，LNG燃料最主要的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境的影響較小，排放量最小。據(jù)了解，采用LNG燃料可以減少10%～20%的CO2排放量，90%的NOX排放量，100%的硫化物和顆粒物排放。而且，LNG燃料主機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))不需要安裝潤滑油(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))清潔設(shè)備，內(nèi)部環(huán)境較好。另外，LNG的一大優(yōu)勢(shì)就是儲(chǔ)量巨大，截至2009年1月1日，世界天然氣探明儲(chǔ)量為177.1萬億m3。
但LNG作為船用燃料，則要改變主機(jī)和燃料艙的設(shè)計(jì)布置，圓柱形壓力罐所需空間約為等量柴油所需空間的3～4倍，特殊的儲(chǔ)氣罐和艙室結(jié)構(gòu)增加了LNG儲(chǔ)存的重量，約為船用柴油的1.5倍，使建造成本增加約8%～20%，同時(shí)維護(hù)成本也會(huì)隨之增加。
波羅的海貨船幾種燃料方案的排放物對(duì)比
世界首艘LNG燃料渡船“M/F Glutra”號(hào)
挪威作為LNG生產(chǎn)大國，為了提高挪威氣體燃料技術(shù)和獲得良好的環(huán)境效應(yīng)，1996年挪威議會(huì)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/F Glutra”號(hào)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(yùn)營商認(rèn)為由于屬于新技術(shù)的首次應(yīng)用，費(fèi)用的提高在可接受范圍內(nèi)。
該渡船的LNG燃料推進(jìn)原理是LNG從卡車儲(chǔ)氣罐注入到船上的不銹鋼(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))儲(chǔ)氣罐，該不銹鋼儲(chǔ)氣罐布置在甲板下的雙壁不銹鋼容器中。LNG通過發(fā)動(dòng)機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))冷卻劑蒸發(fā)后進(jìn)入4臺(tái)超稀薄燃燒天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中。每臺(tái)發(fā)電機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))與對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配，通過變頻器(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))將電能供應(yīng)到1000kW的異步電動(dòng)機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))，該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)位于船尾的雙槳，以提供較好的操縱性。
LNG儲(chǔ)存在2個(gè)真空、珍珠巖絕熱不銹鋼低溫儲(chǔ)氣罐中，該儲(chǔ)氣罐由AGA Cryo AB公司提供。每個(gè)LNG儲(chǔ)氣罐容積約為32m3，最大填充率為85%。儲(chǔ)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(duì)船體鋼板的冷卻侵蝕。對(duì)于氣體系統(tǒng)的要求之一是當(dāng)船舶以最高速度與碼頭發(fā)生碰撞時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何損壞。2個(gè)儲(chǔ)氣罐設(shè)置在位于主甲板下的兩個(gè)獨(dú)立艙室，每個(gè)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(jī)艙。
為了安全起見，發(fā)動(dòng)機(jī)的布置遠(yuǎn)離LNG儲(chǔ)氣罐，位于汽車主甲板上的一個(gè)狹小舷邊甲板。發(fā)動(dòng)機(jī)采用4臺(tái)三菱GS12R-PTK型超稀薄燃燒天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1500r/m時(shí)單機(jī)功率為675kW，發(fā)動(dòng)機(jī)在滿載時(shí)的熱效率為37%。4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)分布在4個(gè)不同的、通風(fēng)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))性好的機(jī)艙，可以通過一套系統(tǒng)中的多個(gè)氣體檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)控(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))，能夠確保在氣體濃度超過某一水平時(shí)依靠截流閥(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))切斷氣體流動(dòng)。泄漏的氣體通過管道進(jìn)入桅桿頂部。當(dāng)任一機(jī)艙中的氣體混合物達(dá)到最低爆炸水平（LEL）的20%時(shí)，氣體檢測(cè)器會(huì)發(fā)出報(bào)警(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))并且在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到60% LEL時(shí)自動(dòng)切斷氣體供應(yīng)。機(jī)艙的爆炸分析表明：在最壞的情況下，主機(jī)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(jī)室。在正常操作下，2臺(tái)主機(jī)可以為推進(jìn)和其他能量消耗提供足夠的功率，第3臺(tái)發(fā)電機(jī)作為備用或用于增速或用于惡劣天氣條件下。第4臺(tái)發(fā)電機(jī)為其他主機(jī)維護(hù)時(shí)使用。通過這種配置，該船能夠進(jìn)行2～3年的全年持續(xù)航行。
船上LNG燃料的補(bǔ)給由Statoil公司的卡車供應(yīng)，通過舷側(cè)開口進(jìn)行補(bǔ)給�？ㄜ噧�(nèi)的LNG在1臺(tái)空氣加熱蒸發(fā)器的壓力作用下輸送到渡船LNG儲(chǔ)氣罐。補(bǔ)給過程一般在夜間及無人登船的情況下進(jìn)行，每次補(bǔ)給47m3或16t的LNG，耗時(shí)2個(gè)小時(shí)，補(bǔ)給周期約為每5或6天一次。
據(jù)了解，F(xiàn)jord1集團(tuán)目前共運(yùn)營10艘LNG燃料船舶，該公司表示，通過多年的運(yùn)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CO2、91%的NOX、100%的SO2和顆粒物，而且噪聲污染較低。不過建造費(fèi)用可能會(huì)增加15%～20%，維護(hù)成本比柴油主機(jī)高。
2003年，Eidesvik公司向Kleven海事公司訂造的世界首艘LNG燃料供應(yīng)船“Viking Energy”號(hào)投入使用。該船總長94.9米，型寬20.4米，總噸5073t，貨物甲板面積為1030m2。船上配有1個(gè)234m3的CRYO AB不銹鋼真空絕熱儲(chǔ)氣罐，設(shè)計(jì)壓力為9bar，LNG儲(chǔ)存量約為209m3。燃料補(bǔ)給周期為每10天1次。主機(jī)采用4臺(tái)2010kW的瓦錫蘭(船機(jī)庫 位置)6L32DF型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，可以減少90%的NOX和30%的CO2排放量。為了保證主機(jī)的安全性，主機(jī)系統(tǒng)劃分為防火區(qū)和防爆區(qū)。
“Viking Energy”號(hào)的第2艘姐妹船“Viking Lady”號(hào)于2010年交付，該船是FellowSHIP項(xiàng)目的研究成果，該項(xiàng)目由Eidesvik公司、DNV、瓦錫蘭、Vik-Sandvik和CFC Solutions公司共同完成。
STX公司的PSV06LNG型
2010年STX挪威近海公司接獲Olympic航運(yùn)公司1艘LNG燃料平臺(tái)供應(yīng)船(船型 船廠 買賣)，預(yù)計(jì)2012年第一季度交付。該船采用PSV06LNG型設(shè)計(jì)，船長95米，寬20米。采用雙燃料主機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)采用LNG驅(qū)動(dòng)時(shí)，其NOX可減排92%，CO2可減排23%，SOX和顆粒物可減排100%。LNG液罐位于上層建筑下方，不影響貨物裝載量。
據(jù)了解，STX挪威近海公司至今共交付了6艘LNG燃料船舶，LNG燃料船舶手持訂單5艘，其中PSV12LNG型平臺(tái)供應(yīng)船能夠使用LNG燃料、生物燃料和船用柴油，具有較低的燃料消耗。LNG儲(chǔ)氣罐采用獨(dú)特的布置方式，不僅不會(huì)減少船上貨物空間，而且貨物空間比同尺度的其它船舶更大。
2011年，瓦錫蘭公司公布了65000噸級(jí)LNG燃料豪華旅游船的設(shè)計(jì)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(gè)465m3的瓦錫蘭LNGPacs儲(chǔ)氣罐，LNG每天消耗量為45t，自持力為12天。35米長的C型儲(chǔ)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(jìn)入艙室。該船裝有2臺(tái)瓦錫蘭6L50DF型和2臺(tái)8L50DF型雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，主機(jī)總功率為27300kW，LNG為主燃料，柴油為備用燃料，有2個(gè)8000kW的電動(dòng)機(jī)。燃料補(bǔ)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(chǔ)氣罐容積較大，船舶的補(bǔ)給將通過駁船或者小型LNG運(yùn)輸船完成。
此外，2009年STX集團(tuán)和法國Stirling國際設(shè)計(jì)公司推出一型新概念旅游船EOSEAS，該船設(shè)置類似于LNG船上的儲(chǔ)氣罐，采用LNG作為燃料以驅(qū)動(dòng)螺旋槳(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))并提供船上所需電力。
Tarbit航運(yùn)公司授予瓦錫蘭船舶設(shè)計(jì)公司一份化學(xué)品船(船型 船廠 買賣)改裝設(shè)計(jì)合同，計(jì)劃將柴油機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))推進(jìn)改為LNG主機(jī)推進(jìn)。該化學(xué)品船“Bit Viking”號(hào)原來的主機(jī)為2臺(tái)5850kW的瓦錫蘭6L46B型柴油機(jī)，輔機(jī)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))采用2臺(tái)1360kW的瓦錫蘭8L20型柴油機(jī)，改裝后將替換為2臺(tái)5700kW的瓦錫蘭W6L50DF型氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，80%載荷時(shí)續(xù)航力為12天。該船將安裝2個(gè)500m3的LNG儲(chǔ)氣罐，空重超過400t。
2010年12月，DNV公布了一型環(huán)保VLCC船“Triarity”號(hào)的設(shè)計(jì)構(gòu)想。該船總長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(gè)航程中會(huì)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(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))作為燃料，為貨油泵提供蒸汽動(dòng)力。
2個(gè)可以儲(chǔ)存6750m3LNG的C型壓力罐設(shè)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(dá)到25000海里。主機(jī)采用2臺(tái)MAN Diesel&Turbo高壓雙燃料低速發(fā)動(dòng)機(jī)，可以燃燒壓力為300bar的天然氣，船用汽油作為引燃燃料，輔機(jī)將采用低壓雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，并配有三燃料鍋爐。燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括主機(jī)的高壓系統(tǒng)、輔機(jī)和鍋爐的低壓系統(tǒng)、增壓裝置和潛水泵等。燃料補(bǔ)給通過LNG船或燃料補(bǔ)給駁。
挪威NSK航運(yùn)公司向土耳其TERSAN船廠訂購了世界上首艘LNG燃料沿海貨船，預(yù)計(jì)將于2012年初交付。該船能夠運(yùn)輸超過2000t的魚產(chǎn)品，預(yù)計(jì)將長期租借給BioMar公司在挪威海岸運(yùn)營。船上將安裝1臺(tái)羅爾斯·羅伊斯氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，配置1個(gè)90m3的儲(chǔ)氣罐。計(jì)劃從BioMar公司附近的一個(gè)永久性加氣站進(jìn)行燃料補(bǔ)給，補(bǔ)給周期為每周一次。NSK航運(yùn)公司認(rèn)為新增的LNG投資將會(huì)通過燃料成本和稅收而實(shí)現(xiàn)回收。
德國航運(yùn)公司Reederei Stefan Patjens公司聯(lián)合挪威船級(jí)社(位置 聯(lián)系)等公司正在對(duì)1艘4年船齡的5000TEU集裝箱船(船型 船廠 買賣)進(jìn)行改裝，以采用LNG燃料，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2012年完成。據(jù)了解，2臺(tái)輔機(jī)及輔助鍋爐將替換為可以使用LNG燃料的設(shè)備，以便在排放控制區(qū)航行�？拷l(fā)動(dòng)機(jī)室的貨物區(qū)將被改裝成一間氣體技術(shù)室，并在甲板上增加額外的LNG容器，這樣僅僅操作該容器就可以供應(yīng)LNG。
2005年挪威皇家海岸警衛(wèi)隊(duì)與RemØy管理公司簽訂一份租借3艘警戒艦的合同，2009年挪威皇家海岸警衛(wèi)隊(duì)租借的首艘環(huán)保型沿海警戒艦“KV Barentshav”號(hào)開始服役，是世界上首艘采用LNG燃料和柴油驅(qū)動(dòng)的艦艇。該型艦采用VS794CGV型設(shè)計(jì)，由Kleven Verft公司負(fù)責(zé)建造。
“KV Barentshav”號(hào)艦長93.2米，艦寬16.6米，吃水5.8米，滿載排水量為4000t，艦員16人，最多可以容納40人。艦上裝有1個(gè)234m3的LNG儲(chǔ)氣罐，動(dòng)力裝置采用1臺(tái)4000kW的Bergen B32型柴油機(jī)、3臺(tái)2600kW的三菱GS16R型發(fā)電機(jī)以及1臺(tái)642kW的三菱GS12R型電動(dòng)機(jī)。采用混合動(dòng)力推進(jìn)可以降低25%的CO2、90%的NOX排放量，減少25%的燃油費(fèi)用。該艦采用氣體發(fā)電機(jī)時(shí)最高航速約為16.5節(jié)，采用柴油驅(qū)動(dòng)時(shí)最高航速為18.5節(jié)，采用混合動(dòng)力推進(jìn)時(shí)航速超過18.5節(jié)。據(jù)了解，該型船的燃料補(bǔ)給由Barents NaturGass AS公司的移動(dòng)式儲(chǔ)氣罐提供。
從LNG燃料船舶本身的技術(shù)發(fā)展來看，LNG儲(chǔ)存、運(yùn)輸、補(bǔ)給、安全性等方面與普通柴油船舶均有較大的變化，涉及的LNG儲(chǔ)氣罐、動(dòng)力裝置、燃料補(bǔ)給等都屬于LNG燃料船舶設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮因素，此外還包括蒸發(fā)氣、氣閥和管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)(產(chǎn)品庫 求購 供應(yīng))等內(nèi)容。
具體到目前正在運(yùn)營和在建的LNG燃料船舶的配置來看，大部分船舶都為近海運(yùn)營，因此LNG儲(chǔ)氣罐容積基本在250m3以下。從儲(chǔ)氣罐的類型來看，基本上都采用C型儲(chǔ)氣罐，主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)獨(dú)立、壓力靈活、便于安裝、無氣體泄漏、無需維護(hù)費(fèi)用，缺點(diǎn)是需要大量空間。從采用的發(fā)動(dòng)機(jī)來看，主要由瓦錫蘭、MAN、羅爾斯·羅伊斯和三菱重工(船機(jī)庫 位置)四家公司供應(yīng)，其中瓦錫蘭和MAN以雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為主，而羅爾斯·羅伊斯和三菱重工以氣體發(fā)動(dòng)機(jī)為主。
從船舶的發(fā)展來看，歐洲國家在LNG燃料船舶方面的發(fā)展走在世界前列，特別是挪威在LNG基礎(chǔ)設(shè)施、LNG燃料船舶技術(shù)和規(guī)范發(fā)展、政府對(duì)于LNG燃料發(fā)展的推動(dòng)均具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和良好的示范效應(yīng)。
從各型LNG燃料船舶的技術(shù)和設(shè)備發(fā)展來看，LNG燃料船舶的開發(fā)并不僅僅限于設(shè)計(jì)公司和船廠，更多的是船東、船級(jí)社、設(shè)備廠商、設(shè)計(jì)公司和船廠聯(lián)合開展研究項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，而且許多項(xiàng)目還獲得了政府的資助。
從研發(fā)項(xiàng)目來看，LNG燃料在主力船型的應(yīng)用將是研究的重點(diǎn)，新的技術(shù)在不斷開拓新的領(lǐng)域，如儲(chǔ)罐的研究從C型擴(kuò)展到A和B型，比如新燃料供氣系統(tǒng)的開發(fā)等等。
除上述的歐洲一些主要的船廠和設(shè)計(jì)公司正在開發(fā)LNG燃料技術(shù)外，韓日造船企業(yè)目前也在積極準(zhǔn)備LNG燃料船舶的開發(fā)。其中，三菱重工是多艘LNG燃料船舶主機(jī)的供應(yīng)商，日本商船三井于2009年公布了采用LNG燃料的“ISHIN-II”號(hào)環(huán)保渡船的設(shè)計(jì)構(gòu)想，大宇造船與海洋公司目前正在開發(fā)采用LNG燃料的大型集裝箱船，該公司與MAN公司正在共同開發(fā)應(yīng)用于14000TEU集裝箱船的ME-GI發(fā)動(dòng)機(jī)和DSME高壓低溫燃料供應(yīng)系統(tǒng)。
標(biāo)簽： LNG燃料船
-
空氣加熱器
-
淡水冷卻器
-
油冷卻器
-
濟(jì)柴柴油發(fā)電機(jī)組
-
沃爾沃柴油發(fā)電機(jī)
-
康明斯柴油發(fā)電機(jī)組
-
上柴柴油發(fā)電機(jī)組
-
DAROS 活塞環(huán)
-
混流風(fēng)機(jī)EKD系列
-
矩形管道風(fēng)機(jī)EKR/E
-
墻面風(fēng)機(jī)EKW系列
-
圓形管道風(fēng)機(jī)EK系列
-
電動(dòng)V型調(diào)節(jié)閥
-
防腐鋼管
-
3PE防腐鋼管規(guī)格齊
-
薄型球閥
造船工人飆汗搶工期 
