沈韌

【摘要】LNG燃料作為一種新型的清潔能源，可以在一定層面上替代傳統(tǒng)的柴油燃料。LNG作為船用燃料的時(shí)候，不會(huì)排放過(guò)多的SO2，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境不被污染，減少有害氣體的排放，并且會(huì)帶來(lái)相對(duì)可觀的經(jīng)濟(jì)收益。本文將簡(jiǎn)要分析船用LNG燃料在目前的應(yīng)用現(xiàn)狀、問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】LNG燃料；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

LNG燃料是一種液化天然氣燃料，用LNG燃料作為船用燃料。在很大程度上可以對(duì)現(xiàn)存的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行積極調(diào)整，緩解當(dāng)下成品油供應(yīng)較為緊張的局面，還可以保護(hù)環(huán)境。目前，我國(guó)的船舶燃料90%采用的是柴油發(fā)動(dòng)裝置，柴油在燃燒的時(shí)候會(huì)排放出大量有害氣體。LNG燃料的主要特點(diǎn)是高效、清潔、優(yōu)質(zhì)，可以減少環(huán)境污染，對(duì)推行節(jié)能減排有重要的促進(jìn)作用。

一、船用LNG燃料的現(xiàn)狀及主要概況

（一）船用LNG燃料的主要現(xiàn)狀

船用LNG燃料技術(shù)是在車用LNG燃料的推廣普及下開始實(shí)施和采用的。20世紀(jì)90年代的時(shí)候，使用LPG和CNG代替汽車用燃油就已經(jīng)形成一定規(guī)模，2002年，我國(guó)政府部門相繼推出了多項(xiàng)新型車用燃料的技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)，大力推廣新型能源的使用。在這以后，我國(guó)很多主要城市開始發(fā)展燃?xì)馄?，取代原有的燃油汽車，LNG公交車及LNG出租車在北京、上海等發(fā)達(dá)城市開始大量推廣及普及，廣州很多BRT線路也逐漸開始使用LNG發(fā)動(dòng)機(jī)。

在船用LNG燃料方面，由于廢氣尾氣排放、海洋污染以及柴油供應(yīng)緊張等因素影響，大力發(fā)展船用LNG，就被提到了實(shí)際的議程上來(lái)。2009年，全球第一套船用LNG燃料供氣及存儲(chǔ)系統(tǒng)在我國(guó)研發(fā)和試用成功，順利交付試用。我國(guó)用氣體燃料來(lái)取代原有的燃油系統(tǒng)的大型船只主要有長(zhǎng)迅3號(hào)、山水34號(hào)、武拖輪302號(hào)等。

我國(guó)目前正在開展小型的LNG運(yùn)輸船方面的具體研究，廣州船舶設(shè)計(jì)院自從2009年以來(lái)，先后進(jìn)行了使用雙燃料的拖網(wǎng)漁船及使用LNG技術(shù)的動(dòng)力游覽船的研究和設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)對(duì)于LNG燃料技術(shù)的全球發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及有關(guān)法規(guī)進(jìn)行了深度了解，與國(guó)外先進(jìn)的LNG動(dòng)力系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備公司建立了較為密切的聯(lián)系，對(duì)于船用LNG燃料的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了較為豐富的研究?？梢哉f(shuō)，我國(guó)目前對(duì)于船用LNG燃料的研究和發(fā)展，正處在一個(gè)蒸蒸日上的新階段，相關(guān)的國(guó)產(chǎn)LNG系統(tǒng)設(shè)備也在不斷發(fā)展中。

目前，我國(guó)有一艘新建的LNG氣體燃料動(dòng)力船，名為珠江LNG動(dòng)力游覽船，在這艘船的主要設(shè)計(jì)過(guò)程中，廣州船舶設(shè)計(jì)院參考和學(xué)習(xí)了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的LNG動(dòng)力船的相關(guān)法規(guī)，協(xié)助國(guó)內(nèi)的主要生產(chǎn)廠家完成了LNG主要設(shè)備的研發(fā)和制作工作，解決了國(guó)產(chǎn)船用LNG燃料的性能分析、系統(tǒng)研究、動(dòng)力安全及船體安全性等方面的一系列主要問(wèn)題。

（二）船用LNG燃料的益處及優(yōu)勢(shì)

第一，LNG的安全性能較高。LNG是一種低溫液化氣，如果發(fā)生了泄漏事故，LNG會(huì)很快轉(zhuǎn)化成天然氣，不會(huì)有更多的殘留物存在。天然氣的自身密度要小于空氣，能夠在空氣中迅速地?fù)]發(fā)及擴(kuò)散。天然氣在空氣之中的最小著火點(diǎn)以及相應(yīng)的著火溫度都要高于柴油、汽油及LPG，瞬間的著火速度也要比油類燃料要慢。所以，在安全性能這一方面，LNG要比油類燃料安全很多。

第二，船用LNG燃料，可以改善相應(yīng)的水氣環(huán)境。國(guó)際海事組織早已發(fā)布相關(guān)規(guī)定，從2012年開始，在全球范圍之內(nèi)，船用燃料的內(nèi)在油硫含量的上限從4.5%降到了3.5%。如果船體使用LNG燃料，與使用油類燃料相比，含硫氧化物的排放及相關(guān)顆粒物的排放會(huì)相應(yīng)降低60%至70%左右，二氧化碳的實(shí)際排放量會(huì)降低20%至28%，相應(yīng)的氮氧化物的排放量會(huì)降低35%左右。由此可以看出，船體使用LNG燃料，會(huì)減少有害氣體的排放，改善船體經(jīng)過(guò)的相應(yīng)水氣環(huán)境。

第三，船用LNG燃料的經(jīng)濟(jì)性能較好。長(zhǎng)江流域上有一艘總噸位達(dá)到1800t左右的巨型貨輪，此前使用的是兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率為440kw。在對(duì)船體進(jìn)行改造以后，將柴油發(fā)電改成了LNG與柴油混合發(fā)電，并進(jìn)行了7個(gè)航次共計(jì)14000km的試驗(yàn)。具體的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：該船在改造成了LNG與柴油混合發(fā)電后，與改造之前相比，燃料成本隨之下降了至少20%至30%，具體的改造費(fèi)用回收期大概為2年，該船的運(yùn)營(yíng)水平得到了很大提升。由此可見(jiàn)，LNG燃料作為船體主要燃燒原料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 某LNG燃料動(dòng)力船示意圖

二、船用LNG燃料的發(fā)展問(wèn)題及主要趨勢(shì)

（一）LNG燃料用于船體的主要問(wèn)題

1、配套設(shè)施不夠完善

從全世界范圍來(lái)看，燃油船舶的供應(yīng)系統(tǒng)及相應(yīng)設(shè)施較為完善和普及，但全球的LNG接收站卻僅僅只有70個(gè)左右，沒(méi)有建立起相對(duì)完善的LNG供應(yīng)網(wǎng)。在我們國(guó)家，LNG船舶需要加快配置和完善相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但是LNG配套的基礎(chǔ)設(shè)施需要耗費(fèi)較大投入，所以很少有行業(yè)內(nèi)部企業(yè)及相關(guān)部門給予重視。

2、船體改造成本過(guò)高

LNG燃料技術(shù)用于船體，相應(yīng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)比較復(fù)雜，在布局上存在很大困難，安裝LNG存儲(chǔ)罐也會(huì)減少部分貨物的運(yùn)輸及存儲(chǔ)空間。燃油船舶想要改造成LNG船舶，就要對(duì)燃料艙和主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)改動(dòng)，LNG壓力罐自身所需空間是柴油艙所需空間的4倍左右。這樣一來(lái)，船體的改造成本至少要增加8%至20%，相應(yīng)的維護(hù)及保養(yǎng)成本也要隨之增加。如果降低LNG船體的改造成本，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)船體的續(xù)航能力嚴(yán)重下降，無(wú)法滿足長(zhǎng)途航行的要求。

3、LNG船體加氣有難度

LNG船體的加氣問(wèn)題，不僅是中國(guó)需要面對(duì)的，也是世界范圍內(nèi)的一個(gè)技術(shù)難題。我國(guó)政府部門嚴(yán)格禁止在內(nèi)河及相應(yīng)堤壩建造LNG儲(chǔ)氣站，這樣就無(wú)法實(shí)現(xiàn)氣體存儲(chǔ)及配送的一體化流程建設(shè)。此外，我國(guó)主要內(nèi)河每一年的水位落差相對(duì)較大，而LNG氣體要使用低溫管道進(jìn)行具體運(yùn)輸，這種管道伸縮性和延展性都不是很強(qiáng)，所以在岸上設(shè)立加氣站存在相應(yīng)的管道連接問(wèn)題。

（二）對(duì)船用LNG燃料未來(lái)發(fā)展的建議

第一，發(fā)展相應(yīng)的配套設(shè)備。船用LNG燃料的相關(guān)配套設(shè)備，主要包括燃料的存儲(chǔ)、動(dòng)力設(shè)備及安保設(shè)備等，這些設(shè)備都是LNG船舶內(nèi)部的核心設(shè)備。國(guó)內(nèi)要想大力發(fā)展LNG技術(shù)在船體上的運(yùn)用，就要做好這些相關(guān)配套設(shè)施的建設(shè)，給LNG的使用提供便利條件。

第二，嚴(yán)格規(guī)范船體改造技術(shù)。燃油船在改造成LNG船舶的過(guò)程中，目前出現(xiàn)了多種改造技術(shù)，這就導(dǎo)致進(jìn)氣方式和具體進(jìn)氣壓力有很大區(qū)別。我國(guó)要想讓LNG燃料安全有序的發(fā)展下去，就要嚴(yán)格規(guī)范改造技術(shù)，避免出現(xiàn)安全隱患。

結(jié)語(yǔ)

船用LNG燃料可以較好緩解現(xiàn)存的環(huán)境壓力，既能滿足環(huán)保要求，又能解決成品油燃料成本過(guò)高的問(wèn)題，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覈?guó)在發(fā)展LNG的過(guò)程中要注意存在的實(shí)際問(wèn)題，做好配套設(shè)施建設(shè)，真正實(shí)現(xiàn)LNG技術(shù)的良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅東曉，吳德才.試點(diǎn)示范推進(jìn)我國(guó)船舶LNG動(dòng)力技術(shù)發(fā)展[J].煤氣與熱力，2014（02）.

[2]李博洋，邱力強(qiáng)，張運(yùn)秋.船用LNG燃料的應(yīng)用與分析[J].船電技術(shù)，2014（10）.

[3]孫義存.船舶新能源動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2012（07）.

[4]田堃，徐文東，張樂(lè)亨，程顯弼.LNG燃料船冷能利用技術(shù)開發(fā)與工程化研究[J].廣東化工，2014（21）.

[5]夏中垠.內(nèi)河柴油-LNG雙燃料動(dòng)力船舶應(yīng)用分析[J].中國(guó)水運(yùn)，2013（06）.