金乃好（中海國際船舶管理有限公司上海分公司 上海 200120）

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LNG船舶加注技術(shù)在中國水運(yùn)市場的應(yīng)用

金乃好
（中海國際船舶管理有限公司上海分公司 上海 200120）

摘 要：大力推廣LNG在船舶上的應(yīng)用，對于優(yōu)化和調(diào)整我國交通能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)船舶節(jié)能減排具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。本文介紹了6種LNG船舶加注方式、采用相互比較的方法分析了各自的優(yōu)缺點，概括了不同條件的港口適合采取何種加注方式，總結(jié)出符合我國水運(yùn)市場的加注方式，為不同區(qū)域選擇加注方式提供借鑒。

關(guān)鍵詞：LNG 供氣 加注技術(shù)

0　引言

與陸上的較為成熟的LNG加注技術(shù)相比，水上LNG加注技術(shù)還需發(fā)展和完善。隨著2015年9月CCS正式頒布了《液化天然氣燃料加注船舶規(guī)范》，在技術(shù)和安全方面為以LNG燃料動力船舶制定了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)［1］，LNG作為清潔能源的首選在航運(yùn)界里的應(yīng)用已取得很大的進(jìn)展，加注技術(shù)也受到廣泛的關(guān)注與重視，本文重點研討了加注類型、各種加注方式的優(yōu)缺點、適用性，根據(jù)我國水域的特點，提出了適合我國的LNG船舶加注方式。

1　LNG加注的幾種類型

LNG 燃料的水上加注方式總體可分為六類（見圖1-1）［2］，分別是槽車-船加注、岸站-船加注、移動罐-船加注、船-船加注、躉船-船加注、海上浮式設(shè)施-船加注。在加注基礎(chǔ)設(shè)施尚未建成之前，槽車對船加注是應(yīng)用最廣泛的加注方式［3］。

圖1-1　天然氣燃料水上加注方案

1．1槽車對船（TTS）

一般來說，一輛LNG液罐槽車能裝載13 000加侖的LNG，約1小時可以完成全部LNG的傳輸。國內(nèi)槽車罐容約50～60m3（1m3≈ 220加侖），槽車不允許帶泵，加注過程中依靠自增壓傳輸，1小時較難以完成。采用換瓶方式也可對輪渡、漁船、小型貨輪進(jìn)行加注。目前，TTS加注國內(nèi)缺少監(jiān)管，大部分碼頭都可以加注；而國外均是嚴(yán)格控制的。正常情況下必須到危險品碼頭才能實施。對于那些LNG燃料艙容量較小的船舶，TTS加注可以作為初始的解決方案。使用LNG氣罐加氣的優(yōu)勢明顯，短期內(nèi)便可獲得明顯的效益，對于江河及沿海的小型船舶有較強(qiáng)的適應(yīng)性。風(fēng)險方面，TTS中的操作者—槽車司機(jī)，非專業(yè)的加注作業(yè)者；存在陸上運(yùn)輸安全風(fēng)險，TTS加注方式對公眾的風(fēng)險更大。

1．2岸站對船（PTS）

PTS加注方式不僅能進(jìn)行大容量充裝，也可通過便攜式液罐進(jìn)行充裝。PTS的加注速度比TTS高很多，在傳輸速度和容量設(shè)計上也很靈活，能滿足特定客戶或普通客戶的需求，但是從地理上看仍然是靈活性最低的一種方式。PTS加注需要有位于碼頭附近的固定設(shè)施，船舶需要進(jìn)行專門的布置，以便可以在裝卸貨的同時進(jìn)行燃料加注以減少在港口停泊的時間，否則在港時間延長就會降低PTS的可行性。

1．3便攜式液罐傳輸

便攜式液罐可通過槽車、鐵路以及貨船運(yùn)輸，也可直接被裝載在船上用作燃料儲存，儲存時間較長，應(yīng)用范圍很廣。工業(yè)界、航運(yùn)界和CNG加注站均可采用。1個40英尺的ISO聯(lián)運(yùn)便攜式液罐能儲存約13 000加侖LNG。便攜式液罐加注靈活，但存在以下加注風(fēng)險：

（1）便攜式液罐需要更多的連接，會增加泄漏的概率；

（2）操作導(dǎo)致的甲烷泄漏；

（3）便攜式液罐的物理傳輸對外界的影響和潛在泄漏概率較大。

1．4船對船（STS）

STS在燃料充裝量、充裝速度和加注位置上具有較大靈活性。港口和海上都可操作。相比岸基傳輸，STS傳輸存在潛在威脅，如船舶間的過度運(yùn)動、海況、船舶碰撞等。但STS具備較大的靈活性，如可以在貨物裝卸和登船/下船時,同時進(jìn)行加注；無需進(jìn)港就可以加注。

1．5加注躉船對船

加注躉船與加注船相似，但加注躉船無推進(jìn)動力，無法跨區(qū)域操作，一般加注躉船依托岸基?？?。充裝速度不像PTS方式那么快，但是超過TTS的充裝速度和容量，在加注過程中需考慮躉船和船舶的位差和晃動［4］。

1．6海上浮式設(shè)施對船

利用海上浮式設(shè)施儲存LNG，并對過往船舶加注LNG。海上浮式設(shè)施和加注躉船一樣缺乏推進(jìn)動力，主要依靠海底錨鏈浮動于海平面。

2　幾種加注方式的比較

2．1加注時間

船舶類型和操作條件決定加注方式。大型船舶需要更快加注，一艘2 000～8 000 TEU的集裝箱船，商業(yè)可行的加注時長為4～6小時。TTS傳輸速度較低，如用于大容量傳輸則耗時過長，TTS和便攜式液罐傳輸會受到槽車或便攜式液罐數(shù)量的限制，因此僅適用于小型船舶［5］。典型船舶加注“時長”比較，見表2-1：

表2-1　典型船舶的加注“時長”比較

2．2加注優(yōu)缺點

不同加注方式的優(yōu)缺點比較，見表2-2：

表2-2　各自加注方式的優(yōu)缺點

2．3不同船型適用的加注方式

不同船型適用的加注方式，見表2-3：

表2-3　LNG加注方式對各種船型的適用性

2．4港口條件對加注方式的選擇

2．4．1不受限制的港口

可以對港口進(jìn)行擴(kuò)展以便從岸上進(jìn)行LNG加注。這樣的港口周圍區(qū)域無人居住或人口稀少，多為工業(yè)活動，主要服務(wù)于石油鉆探和生產(chǎn)，有多種潛在海事LNG客戶。此類港口靈活性最高，所有LNG加注方式均可行。具體加注方式取決于港口或客戶。既然是一個工業(yè)區(qū)，可假設(shè)港口會有許多中型或大型客戶，需要較高傳輸速度和較大傳輸容量，PTS和STS都是可行的，但需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，選擇合適方式。因區(qū)域相對人口稀少，相關(guān)風(fēng)險主要是區(qū)域內(nèi)工人、基礎(chǔ)設(shè)施和附近資產(chǎn)。

2．4．2大型受限制的港口

這類港口的擴(kuò)張受到限制，主要服務(wù)大型船舶，如散貨船和旅游船。港口周圍大量開發(fā)，為成熟工業(yè)區(qū)并鄰近居住區(qū)。此情況下，PTS基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)可行性會減少。因加注設(shè)施與已有貨物轉(zhuǎn)運(yùn)操作協(xié)同布局的可能性較低，船舶需要至另一位置進(jìn)行PTS傳輸。替代方案是使用加注船或加注駁船在貨物裝卸或乘客上下的另一舷進(jìn)行燃料加注。這種情況下，STS應(yīng)是最可行的方案。擁有大型石化裝置的港口也屬于這種類型。

2．4．3小型受限制的港口

這類港口擴(kuò)張受到限制，主要服務(wù)大量的漁船、渡船和其他中小型船舶。這些船舶對燃料需求量少，航程短。由于土地有限，較難采用PTS，采用TTS或便攜式液罐加注是可行的方案。比如渡船可能會對便攜式液罐加注感興趣，因為不需要液罐充裝裝置和蒸發(fā)氣線路。

3　適合我國水域的加氣方案

我國地域廣大，水域情況復(fù)雜，也各具特點，可分為天然河道、渠化河道、湖泊和庫區(qū)等，從而決定了我國水上LNG加注方案的多樣化。

3．1天然河流適合采用加注躉船

對于天然河流，如長江干流，由于豐枯水位落差較大，推薦躉船-船加注方案。如江蘇南京八卦洲水上LNG加注站，該水域豐枯水期間水位落差約10米，所以海企港華公司采用了加注躉船方式給船舶加注LNG。長江下游，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高的區(qū)域，船舶航行密度高，加注的業(yè)務(wù)量也大，但經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的同時，也帶來了長江岸線的充分利用，能用于LNG加注站的岸線非常稀少，所以此類地區(qū)加注躉船是經(jīng)濟(jì)合理的加注站方案［6］。從目前長江上船用燃料的加注方案來看，幾乎都為加注躉船加注方案。珠江水域水文、航道條件與長江類似，推薦躉船-船加注方案。

3．2渠化河道適合采用岸站加注

對于渠化河道，如京杭運(yùn)河，采用岸站加注方案是較適宜的方式。由于京杭運(yùn)河河道寬度有限，船舶航行密集度高，岸線較整齊，水位變化不大，為運(yùn)河船舶提供LNG加注，如使用加注躉船，將占用航道，對本就擁擠的京杭運(yùn)河不適用。相對來說，適宜采用岸站方案。

3．3湖泊、庫區(qū)或其他水域的加注應(yīng)綜合考慮

湖泊、庫區(qū)或其他水域，建議根據(jù)具體岸線、水文、航道條件選取岸站加注方案、躉船-船加注方案或其他加注方案。

4　結(jié)束語

LNG相比于燃料油，其排放更加清潔，環(huán)保，大力發(fā)展水上LNG將是未來重點發(fā)展的方向，其主要原因有二方面，環(huán)保排放方面：2015年11月26日中國交通部下發(fā)了交海發(fā)【2015】177號《關(guān)于設(shè)立珠三角、長三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)設(shè)施方案的通知》，長三角核心港口率先于2016年4月1日開始實施排放控制；經(jīng)濟(jì)效益方面：2016年3月23日我國的柴油價格指數(shù)714．43，價格約為4 561元/噸，LNG價格指數(shù)812．62，價格約為3 057元/噸，LNG的價格是柴油價格的67．02%，而以一艘30 000方LNG運(yùn)輸船（HULL NO．H2546）燃料消耗計算（參照MEPC．245（66）決議，LNG 熱值取為 48 000 kJ/kg，燃料油熱值取為 42 700 kJ/kg）：服務(wù)航速14Kn ，總消耗功率5 386KW，燃?xì)饽Ｊ絃NG+ Pilot oil=21．5噸/天+0．34噸/天，燃油模式Fuel oil=25．11噸/天，采用燃?xì)饽Ｊ奖炔捎萌加湍Ｊ焦?jié)油，并且LNG單價是柴油單價的67．02%?；谖覈?qū)拸V、航道復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)不同水域特點采取與之相應(yīng)的加注方式,可以達(dá)到最安全、最經(jīng)濟(jì)的效果。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張向輝. 全球首部LNG加注船規(guī)范問世［J］. 中國船檢,2015,（9）:48-51.

［2］ 石國政.張暉,范洪軍. 天然氣燃料動力船燃料加注模式研究［J］.船海工程,2013,42（6）:57-60.

［3］ LNG燃料的水上加注技術(shù),LNG動力船舶網(wǎng),2014-12-22 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxOTEzNzk2OQ==&mid= 202080992&idx=1&sn=56afc17797c5e55afd154736d5deb561&scene =1#rd.

［4］ 楊江輝，LNG動力船舶加注技術(shù)研究，海洋工程裝備與技術(shù)，2014，1（3）：263-266.

［5］ ［專題研究］—LNG加注船發(fā)展現(xiàn)狀，MARIC情報站，2015-06-18. http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3NDQ0NzQ xNQ==&mid=207831056&idx=1&sn=bb7a4b3834128140604a1d52 765bda6f&scene=1#rd.

［6］ 王衛(wèi)琳,賴建波,林權(quán)等.船舶LNG 加氣站建設(shè)方案及技術(shù)研究［J］.煤氣與熱力,2013,3（5）:B05-07.