ｌ学术交流·其他 ＩＡｃａｄｅｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 小型ＬＮＧ运输力口气船双燃料动力系统研究 吕志庆 ，高占峰 ，杨培智２ （１．中ｉ ［ｊ呈集团有限公司技术中心，辽宁大连１ １６６００；２．国鸿液化气 械工程（大连）有限公司，辽ｌ宁燃１ １６６００） 摘要：近年来随着经济的发展对于清洁能源的需求不断增强，国内对于天然气的需求量越来 越大。目前，我国的天然气运输方式主要有：常规陆路运输、管道运输、船舶运输等。文章主要为 突破和解决小型ＬＮＧ加气船ＬＮＧ燃料供应系统关键设备设计和研发问题，提升核心系统和装置国 产化率。 关键词：ＬＮＧ加气船；双燃料；动力系统 中图分类号：Ｕ６７４．９２ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１４１４１￣．３１．１９８１．２０１６．０１．０１６ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ—ｆｕｅｌ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｓｍａｌｌ－ｓｃａｌｅ ＬＮＧ Ｆｕｅｌｉｎｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｌｖ Ｚｈｉ－ｑｉｎｇ ，Ｇａｏ Ｚｈａｎ－ｆｅｎｇ ，Ｙａｎｇ Ｐｅｉ—ｚｈｉ （１．ＣＯＳＣＯ Ｓｈｉｐｙａｒｄ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｄａｌｉａｎ １ １６６００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｌｏｒｙｈｏｌｄｅｒ Ｌｉｑｕｉｉｆｅｄ Ｇａｓ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ（ＤＬ）Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｄａｌｉａｎ １１６６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：／ｎ ｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｅｃｏｎｏｍｙ，ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄｆｏｒ ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃ ｄｅｍａｎｄｆｏｒｎａｔｕｒａｌｇａｓ ｓｇｅｔｉｔｉｎｇｇｒｅａｔｅｒａｎｄｇｒｅａｔｅｒ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ ｈａｓ Ｐ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｍｍｏｎ ｌａｎｄ ｒｏｕｔｅ，ｔｕｂｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｉｐ ｒａｎｓｔｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｏｎ ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎｄｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆＬＮＧｆｕｅｌｓｕｐｐｌｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｓｍａｌｌ－ｓｃａｌｅＬＮＧｆｕｅｆｉｎｇ ｃａｒｒｉｅｒ，ＳＯ ｓ ａｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｈｅ ｔｋｅｙｓｙｓｔｅｍ ａｎｄｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｄｏｍｅｓｔｉｃｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＮＧｆｕｅｌｉｎｇｃａｒｒｉｅｒ，＂ｄｏｕｂｌｅ－ｆｕｅ＃ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ０引言 近几年，全球变暖、气候异常等话题已逐渐成的建造比ＬＮＧ加气港简单，而目使用起来可以灵 活运用。综Ｅ所述，建ｉ生／Ｊ、型ＬＮＧ加气运输船是 为人们关注的焦点，绿色环保、－４ｌ－４一－ｚＦａ｜，￣ 减排已成为全 世界大多数国家ｆｌ０￣ＳＲ。在这样的大环境下，随着 ，全球航运 岫勺发展，船舶所造成的污染也越来越引 起国际社会的关注。发展液化天然气（ＬＮＧ）为船舶燃料的首要保 。 而ＬＮＧ作为ＬＮＧ加气船燃料更是节省了船舶本身 的运营成本。本文主要讨论如何突破和解决小型 ＬＮＧ加气运输船ＬＮＧ燃料供应系统关键设备的设 随着我国“气化长江”计划的持续开展，在长江等几大内河流域及—些沿海港口航行的船舶开始 计和研发问题［３】ｊ并提升核心系统和装置国产化率。 采用ＬＮＧ作为船帕燃料 ”。但是－音 胨还处于 观望状态，因为毕竟ＬＮＧ的加气没有柴油方便， 国内也只有几个在建的ＬＮＧ加气港口。ＬＮＧ加气 船的出王见极大程度上解决了这个问题。ＬＮＧ加气船１加气船研究内容与技术方案 １．１技术指标 目前相关的规则和规范如下：《国内航行海船建 造规范》、《材料 悍接规范》（２０１２年）、国内航行 作者简介：吕志庆（１９７Ｏ一），男，工程师，研究方向：船舶设计开发。 ２０１ ６／１船舶标准化工程师 ７３ ｌ学术交流·其他 ＩＡｃａｄｅｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 充装站之间提供—套等电位连陵装置。燃料充装站 的设备组成：每一充装管路靠近通岸接头处串联安所有安装在危险区域的仪器仪表应为防爆型， 并满足该区域 氐防爆等级要求。 装—个手动载止阀和— 空切断阀；在液化气燃 料充装接头的下方应安装 商盘，承滴盘应由不锈 钢制成，并应通过管路排出舷外；带绝热层的液体及蒸气充装管线；ＬＮＧ充装接头（和槽车接口相匹１）ＬＮＧ储罐液位指示及报警 每个ＬＮＧ储罐至 —套液位测量装置， 液位显示的数值应能读到ｍｉｎ级。ＬＮＧ储罐液位测 量系统应输出四个可调节的液位报警信号，两个高 配）；必要的压力及温度显示仪表；氮气吹扫接口；ＬＮＧ充装接头防飞溅装置。２．２．３ ＬＮＧ气化和加热系统燃气供应至机舱采用以下两种模式：位报 言号，以及两个低 艮 言号至控制站。数 字式液位指示以及报警（低位、高位及高高位）可 在控制站内模块上独立显示，报警状态以及越控功 能将始终处于可视状态。 ｌ Ｕ用储罐蒸气压，使液化天然气流经气化器、 加热器； ２）ＬＮＧ储罐内的ＢＯＧ利用储罐的压力流经加 热器。 上述两种操作方式可结合使用， 蔫足船上燃 ２）温度指示与报警 （１）储罐温度测量 每个储罐配置２套温度传感器，温度传感器应 采用铂电阻式，测量范围在．２００￣Ｃ，，，＋５０￣Ｃ之间。温 度显示的数值应能显示到０．１℃。 气设备的用气要求 及燃气罐内的压力控制。 ２．２．４ ＬＮＧ管系和阀件当设计温度低于．１１０℃或更低时，对管系的每—（２）货舱处所的温度测量 在每个ＬＮＧ储罐处所安 品度传感器，并在 控制站提供温度显示和报警。安装位置为，储罐处 个分支应提交—份完整的应力分析资料供认可。 所：—套（位于每个ＬＮＧ储罐的底部）。 １）ＬＮＧ管系 ＬＮＧ管系采用不锈钢，由管线、 ￣－＿、管件、ｘ－ 螺栓螺母、垫片等组成。按照船级社的要求设计。ＬＮＧ充装管线采用高真空多层绝热低温管，内外管 之间抽真空，采用珍珠岩填充，内外管之间设支撑 块、液化天然气充装接头、燃气供应管。 ２）燃气供应管燃气供应管线安装在通风管内，采用不锈钢材 料。 ２．２．５ ＬＮＧ阀件 （３）充装管系温度测量 应在液相充装管线和蒸气回流管线的位置安装 温度指示装置。 ２．２．７压力指示及报警 １）储罐压力测量与报警 每个ＬＮＧ储罐安装—套独立的压力报警及指 示装置，在控制站内进行显示及报警。采用本安型 电子式压力传感器，压力表上清晰标明ＬＮＧ罐允 许的最高压力和最低压力。尤其是ＬＮＧ储罐内的 压力应在整个操作过程中进行如下的控制。 阀门需满足规范要求，所有ＬＮＧ阀门采用不 锈钢材质。 １）液相。公称直径ｌＯＯｍｍ以下，采用对焊式 球阀或截止阀： ２）充装管系压力测量 应在液相充装管线和蒸气回流管线的位置安装 压力指示装置。 ２．２．８控制系统 ２）气相。公称直径ｌＯＯｍｍ以下，采用对焊式 球阀或截止阀； ３）安全阀； ４）弹簧式安全阀。在燃气储罐，充装站液相管和气相管线的合适位置安装气动式速闭阀 蔫足规 范的要求。２．２．６仪器仪表１）启动器 水泵电机启动器与控制柜集成 ＿＿ 昌。 ２）主控制板 在集控室设有—套主控制柜，集中对燃气系统 及设备进行控制。主控制系统采用可编程控制器进 行控制和管理。同时设有—套人机显示界面，用于 显示和管理整个燃料供应系统，根｝尉 白规范，驾 ２０ １ ６／１ 船舶标准化工程师 ７５ 驶台需提供必要的报警功能。所有的系统及设备根 据厂家的ｆ，示注 及规范和公约要求，提供必要的报 警及速闭功能。 在主控制站，可对储罐的压力、液位进行监测，３）本系统燃气供应采用储罐蓄压方式，而非使 用ＬＮＧ泵供气，因此本系统在噪作上相较于用泵 供气简单，并目基本 无需维护； ４ 系统Ｅ成功运用了国鸿液化气栅械工程大 同时，还可掏行高液位报警及自动切断功能。 ３）驾驶室报警板在驾驶室安装—个壁挂式的报警板带有必要报 警和指示功能。 连有限公司已有的“—种船舶动力装置的气体燃料 供给系统”及“—种液化天然气储存舱气室罩”两 种专利，这说明本设计 塞方面的技术已经属于国 内的领先，同时挤身国际高端技术的行列。 ３结论 本套ＬＮＧ燃料供应系统经本次研究得到以下 芒 仑：参考文献： ［１］高占峰．内河ＬＮＧ加气船市场定伍研究［Ｊ］．船舶标 准化工程师，２０１４（１）：５４ ５６． １）此次研究成功实现了ＬＮＧ动力船燃料系统 的国产自主设计和生产，降低船东对国外系统供应 商的 濑性； ２）本系统对ＬＮＧ储存方式及供气方式等方面 进行方案优化极大程度上的减少了制造成本： ［２１高德辈．小型ＬＮＧ运输加左确 气系统研究［Ｊ］．中 国科技纵横２０１５（２０）：４８－－４９． ［３］李学军，高占峰，刘金媛，等．ＬＮＧ运输加气船的电 力推进系统研究［Ｊ］．科陵创业家２０１４（４）：１２３—１２４． 首艘ＬＮＧ动力示范运输船下水 搋 市交通部门获悉，随着广东省首艘ＬＮＧ动力示范运输船在广州南沙下水，清远市成为广东省ＬＮＧ 动力船新建唯 式点，标志着广东内河船舶正式进入“气化”时代，也预示ＬＮＧ船的首条广东航线有望开 通，首个加气站将落户清远市。北江船舶“油改气”工作正在提速，所有船舶发动机将逐渐由柴油改用安静 环保的ＬＮＧ。 据悉，作为交通运输部“十二五”时期全国水路运输结构调整十大示范项目之首的“大宗货物绿色运输 北江示范项目”落户清远市，其中推广ＬＮＧ动力船舶的示范试点应用是该项目中尤为重要的—项工作。 ２０１４年５月，清远市交ｉ重运输局与中海由广州交通新能源有限公司、广州航海学院、广州市柏福莱海运 公司清远分公司签订了北江ＬＮＧ动力船新建试点示范项目四方合作协议。２０１５年４月，广东ＬＮＧ动力船产 业联盟成立，“大宗货物绿色运输北江示范项目”ＬＮＧ清洁能源动力示范船在广州开工建造。根据规划，广 东将在２０１７年前后投放ｌＯ０艘ＬＮＧ船。 ＬＮＧ动力示范船下水后将在北江（清远至珠三角航线）试运行—年，按大宗货物绿色运输北江示范项目 的工作要求将ＬＮＧ动力船向全省、全国进行准广，并由专业饥构进行跟踪 则运行数据。 今后几年清远市水路运输业将迎来清洁能源的新时代，预计在“十三五”期间清远市将新建造６０艘至 １００艘ＬＮＧ动力船。至２０２０年，北江大宗货物通过水路运输相较公路运输的主要污染物碳排放量预计将减 少３５．５万吨。 （来源：广州日报） ７６ 船舶标准化工程师２０１ ６／１