LNG：未来船舶燃料“新宠”
2011-09-14 16:09:22 来源:舟山船舶网信息中心 作者:爱博仁摘编 浏览46次
7月20～22日，“中国绿色船舶技术峰会”在上海召开，18位演讲嘉宾和120余位代表参加了此次会议。演讲过程中，来自国际船东协会、国际海事组织及中国、挪威、美国、日本、韩国等国船级社的嘉宾围绕“节能、减排和环保”各抒己见，LNG（液化天然气）被频频提及，显示出这一新兴船用燃料的光明前景。
与会专家表示，鉴于船用燃油价格存在上涨空间，加上国际法规对海运环保的要求越来越严格，LNG作为船用燃料的优势在逐步显现：与船用柴油与重油相比，其价格较低；能够使二氧化碳等废气及颗粒物的排放量大幅减少；不仅如此，LNG的长期供给稳定。而在技术层面，不仅新建船舶可以使用LNG，在航船舶也能够通过改装，使用LNG或者采用LNG/柴油双燃料。因此，未来5～10年间，以LNG为燃料的船舶的数量将持续增加；预计10年后，以LNG为燃料的船舶所占的市场比例有望达到10%～15%。
现有船舶改装技术可行
现有船舶要以LNG或者LNG/柴油为燃料， 则必须加装LNG储存舱等装置。TGE Marine公司––一家总部位于德国、从事船舶气体处理系统及储罐供应业务的企业负责人表示，通常情况下，在船舶改装过程中，加装的主要装置为LNG储罐和气体处理系统。此外，船上还需安装一些辅助系统，如气体加热系统、惰气系统、通风系统、遥控阀门及安全系统、自控系统等。典型的船舶使用LNG方案为：LNG通过气体处理系统气化，天然气通过主控阀供给燃气发动机，进而使船舶获得动力。
与会专家介绍，最易于改装的船型包括LPG船、近海成品油船/化学品船，改装难度较大的船型为客船、渡船、集装箱船，难度更大的船型则为大型集装箱船、散货船和超大型油船（VLCC）等远洋船舶。目前，在船舶“油改气”项目过程中，最大的挑战主要有两点：一是如何布置好储罐以及其他气体燃料系统的子系统；二是燃料系统如何满足船舶二冲程或四冲程主机的工作要求。举例来说，曼柴油机与透平公司的ME-GI双燃料发动机在燃用天然气的模式下，需要气体以250～315巴（barg）的高压注入，则在船舶改装的过程中，就需要考虑在储罐中加装罐内增压泵及罐外的高压泵，则LNG通过加压后，再经过高压气化器和高压加热器处理，最终供给发动机。
据了解，在一些已经实施的船舶改装项目中，主机厂商也积极参与相关工作，确保项目顺利完成。目前TGE Marine正与挪威船级社（DNV）、曼恩柴油机与透平公司等合作，开展德国“Reederei Stefan Patjens”号5000TEU集装箱船的改装项目，项目在2012年完成后，该船将成为全球首艘使用液化天然气燃料的集装箱船。
新船型积极采用LNG燃料
DNV可谓应用LNG燃料的“先锋”，在2001年就率先制定了LNG燃料有关的船舶规范。在此次峰会上，DNV介绍了与日本大岛造船有限公司联合开发的“ECO-Ship 2020”项目。该项目的第一阶段已经结束，完成了敞舱口散货船的概念设计。该型船集成了多项创新解决方案，其中最引人注目的便是该船是一艘完全使用LNG、不使用其他任何燃料，也不使用电力推进系统的商船。该船配备有4个C型高压储存仓，共能储存LNG3000立方米。罗尔斯﹒罗伊斯公司为该船提供了2台四冲程中速燃气发动机，单机功率为4000千瓦。加上应用了废热回收、空气润滑等其他节能技术，该船满足IMO Tier III废气排放标准要求，其硫化物排放量为零，氮氧化物排放量可下降90%，二氧化碳的排放量可下降50%以上。
此外，DNV还在此次会议上展示了另一款未来船型：营运于澳大利亚至中国航线的环保概念矿砂船（The eco-friendly ore carrier）“Ecore”号。该船使用了灵活的燃料方案，采用了曼柴油机与透平公司的二冲程ME-GI燃气发动机，能够使用柴油机与天然气两种燃料。值得关注的是，该船采用了优化的设计方案，只设1个置中的货舱，其C型LNG储罐则位于船尾的驾驶舱下，这一方案有助于充分利用船体空间，确保LNG储罐不会占用货舱空间及减少货运量。
除了上述船型，近期DNV还在研发环保型VLCC。据称，该船将配备双燃料发动机；为配合使用LNG燃料，还将安装两个C型储罐，每个储罐的容积将达13500立方米。德国劳氏船级社（GL）近期公布的“阿芙拉型油船优加”设计概念也为安装天然气储罐预留了空间，可采用天然气燃料。此外，罗尔斯·罗伊斯公司推出的环保型船舶设计理念（Enviroship Concept），也把LNG作为集装箱概念船等船型的燃料。
气体发动机技术较为成熟
在船舶动力系统领域，国际几大发动机生产商经过多年的技术研发，其产品已经能够满足船舶应用LNG燃料的需要。在此次会议上，瓦锡兰集团、曼柴油机与透平公司分别介绍了其双燃料发动机技术。
瓦锡兰集团目前推出了包括20DF、34DF和50DF型机在内的DF系列机，并已成功在多艘船舶上应用。据介绍，与燃油模式相比，处于燃气模式的DF发动机可使船舶的一氧化碳排放量减少75%，二氧化碳排放量减少20%，氮氧化物的排放量减少80%，并实现硫化物的零排放，从而满足国际海事组织（IMO）Tier III标准。目前，DF双燃料发动机已成功应用在LNG船、近海供应船、FPSO、化学品船等船型上，其累计商业应用的时间已经超过了150万小时。而瓦锡兰自2005年至今获得的船用发动机订单中，DF双燃料发动机的订单占比达到了45%。
曼发动机与透平公司则在其传统ME-C发动机的基础上，研发出了型号相对应的ME-GI系列低速二冲程双燃料电喷发动机。今年5月18日，该公司在其位于哥本哈根的柴油机研发中心举行了ME-GI双燃料发动机的首发仪式。ME-GI发动机能够燃用任何比例的天然气和柴油，甚至能燃用液化石油气或重油，可用作LNG船、LPG船、集装箱船等多种商用船舶的主推进系统。其中，在4T50ME-X型发动机基础上研发成功的4T50ME-GI 燃气发动机进行了一系列海试，已通过了各项性能验证测试。此外，DNV的环保概念矿砂船“Ecore”号就使用了2台该公司的 6S60ME-C8.2-GI型双燃料发动机。
除了上述两家企业，罗尔斯·罗伊斯公司则于2007年开始推出卑尔根船用燃气发动机，并实船应用到挪威5艘近海客渡船上。该型机可以减少92%的氮氧化物以及23%的二氧化碳的排放，并能完全消除硫氧化物及颗粒物，其燃料消耗效率可在现有双燃料发动机的基础上提高8%。
采用小型LNG船进行燃料补给
船舶尤其是大型远洋船舶如何进行LNG燃料补给是海事界十分关注的问题，目前，海上供气装置的缺乏是制约海运行业推广使用LNG的一大瓶颈。就目前成功的一些船舶改装项目和一些以LNG为燃料的概念船的设计方案来看，在缺少海上供气装置的条件下，船舶供气是一种较为可行的方案。
根据目前挪威的一些成功案例，以LNG为燃料的船舶在靠泊，可通过岸上的管道补充燃料；而当船舶在海上营运时，则可通过小型的LNG船来实现燃料补给。不仅如此，一些新概念船型也采取类似的供气方案。此次DNV介绍的环保概念矿砂船“Ecore”号就采用了类似的解决方案，有燃料供给船来为该船提供液化天然气和燃油补给。“Ecore”号的LNG储量为4000立方米，燃料供给船通过直径6～8英寸的软管进行供给，补给时间为9～15小时。
以LNG为燃料不仅能够使船舶符合IMO Tier III等废气排放标准，也是帮助船舶满足EEDI的一个有效途径，且海事业现有技术已能够满足船舶使用LNG的要求。为此，有业内人士预测，到2015年，以LNG为燃料的船舶有望增加到800～1000艘。目前一些国际组织已准备起草LNG燃料补给船相关接口、操作方面的规范、标准。而根据DNV等机构的预测，今后海上LNG补给装置也有望进一步增加。可以预计，在这些利好因素的推动下，未来LNG燃料在海运业的应用范围将会得到不断拓展。
责任编辑：wangling
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