返回
打印 天然氣最初作為燃料在船上使用源于LNG運(yùn)輸船上LNG貨物會(huì)不斷受熱產(chǎn)生貨物蒸發(fā)氣(BOG)，為了對BOG加以利用，在LNG運(yùn)輸船上設(shè)置雙燃料主鍋爐，再驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)主推進(jìn)裝置。隨著技術(shù)的進(jìn)步，后來出現(xiàn)了雙燃料電力推進(jìn)系統(tǒng)。但這種系統(tǒng)也存在不足，需要對原有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并徹底改造，成本高且不能利用原有發(fā)動(dòng)機(jī)，為了克服上述缺點(diǎn)，目前采用的雙燃料系統(tǒng)在保留原有燃油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝一套燃?xì)庀到y(tǒng)，將天然氣與空氣在進(jìn)氣管總管混合后引入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，再噴入引燃柴油點(diǎn)燃混合氣，仍按原發(fā)動(dòng)機(jī)的著火方式進(jìn)行工作。
在雙燃料模式下運(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)以柴油作為引燃燃料，以天然氣作為主燃燃料，由電子控制單元ECU綜合分析處理轉(zhuǎn)速、溫度、油門位置等監(jiān)控參數(shù)之后，精確控制柴油的供油量和天然氣的噴射量，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)。同時(shí)也可以通過手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，關(guān)閉燃?xì)庀到y(tǒng)，在純柴油模式下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)柴油-天然氣雙燃料和純柴油燃料的相互轉(zhuǎn)換，操作簡單方便。
此系統(tǒng)不改變發(fā)動(dòng)機(jī)原有結(jié)構(gòu)，主要部件采用外掛式安裝，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)易于恢復(fù)原機(jī)工作方式，改裝簡單、成本低。目前這種方式是內(nèi)河天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的首選方式，因?yàn)楦脑焱耆挥绊懠儾裼湍Ｊ竭\(yùn)行的性能，所以操作上具有極強(qiáng)的靈活性，便于在船舶上推廣使用。
作為現(xiàn)有長江干線運(yùn)輸船舶LNG雙燃料動(dòng)力改造“試驗(yàn)船”，“長迅3號(hào)”散貨船在總體布置上具有典型的代表性，其主要依據(jù)是《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》，本文就其雙燃料動(dòng)力改造工程的實(shí)施情況及相關(guān)建議簡介如下：
改造方案
“長迅3號(hào)”的改造工程主要是將原船的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改為柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，為此增設(shè)了中央電控單元（ECU）、天然氣噴射器、引燃柴油電控裝置（油門執(zhí)行器）、混合器、發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測報(bào)警等雙燃料控制系統(tǒng)。同時(shí)增設(shè)了天然氣供氣系統(tǒng)，并對通風(fēng)、消防、冷卻、電氣系統(tǒng)進(jìn)行了必要的改造。
LNG儲(chǔ)罐：對于現(xiàn)有船舶的改造，難點(diǎn)和首要任務(wù)是確定LNG儲(chǔ)氣罐的安裝位置，應(yīng)該綜合考慮對船舶穩(wěn)性的影響、防火分隔、危險(xiǎn)區(qū)域劃分及天然氣管路敷設(shè)的便利性。儲(chǔ)氣罐布置在開敞甲板上，省去了氣罐區(qū)域氣體探測、通風(fēng)等布置，是比較經(jīng)濟(jì)的做法。本船設(shè)置了兩只容量為2.98m3的LNG不銹鋼罐體，布置在二樓甲板尾部開敞甲板上，并在儲(chǔ)氣罐面向船首位置設(shè)置一道L形A60防火艙壁，并開設(shè)一道A60級(jí)防火門。
氣化撬（氣源總成）：水浴式氣化器、濾清器、減壓器連同必要的防爆電磁、安全閥等組裝成氣化撬布置在儲(chǔ)罐附近。
控制箱總成：ECU、減壓器、天然氣噴射器、阻火器連同必要的閥件組合在一只密封箱體內(nèi)，布置在主機(jī)附近。
發(fā)動(dòng)機(jī)改造：改造主要部件均采用外掛式加裝，油門執(zhí)行器直接安裝在燃油泵的尾部；混合器和進(jìn)氣溫度及壓力傳感器安裝在增壓器后的進(jìn)氣總管上；轉(zhuǎn)速指令傳感器加裝在柴油機(jī)調(diào)速拉桿上；氣缸蓋上加裝燃燒室溫度傳感器；進(jìn)氣總管端部安裝防爆膜片；曲軸箱增設(shè)一只安全閥。
系統(tǒng)集成：氣化撬、控制箱總成可實(shí)現(xiàn)整體供貨，在船上的安裝僅需要用不銹鋼管子把罐區(qū)內(nèi)的氣化撬和機(jī)艙內(nèi)的控制箱總成連接起來并完成控制、監(jiān)測系統(tǒng)的電氣連接。從氣化撬到控制箱總成整個(gè)長度上的接頭采用全熔透的對焊接頭，管路不能穿過起居處所、服務(wù)處所和控制站，并且布置在距船舷不少于760mm的位置。機(jī)艙內(nèi)的管路接頭100%進(jìn)行射線探傷。
在出現(xiàn)破罐等重大溢出事故導(dǎo)致LNG流入水中時(shí)，水中的對流非常強(qiáng)烈，足以使所涉及范圍內(nèi)的LNG急速蒸發(fā)，同時(shí)溢出范圍將不斷擴(kuò)展，形成可燃的蒸汽云，向周圍漂散，遇有火星會(huì)將其點(diǎn)燃，除限制單一罐體的容積外，設(shè)置足夠容積的圍堰是避免造成嚴(yán)重后果的一個(gè)可行方式。
在實(shí)船改造過程中，對于“增強(qiáng)安全型”機(jī)艙的主供氣管路應(yīng)采用全熔透的對焊接頭，但是系統(tǒng)必備的噴射單元、電磁截止閥、減壓閥、壓力變送器、阻火器等部件之間的連接不可避免，也就存在漏氣的可能。實(shí)際操作中將上述裝置集中在一只密閉箱體，即上述控制箱總成內(nèi)，并在其通向開敞處所的透氣管上安裝可燃?xì)怏w探測裝置，保證了系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)陌踩阅?。建議指南中增加相應(yīng)的等效解決措施。
對于指南中要求低溫LNG管路應(yīng)采用頸焊法蘭連接，但目前汽車行業(yè)采用的主管路雙卡套式連接方式已廣泛應(yīng)用，特別是對于小型船舶，LNG管路直徑較小，和車輛用LNG管路有相似的工作條件，建議指南對此種連接方式予以借鑒。
安全及監(jiān)控系統(tǒng)
現(xiàn)階段船舶多采用以天然氣和燃油為燃料的“增強(qiáng)安全型”機(jī)器處所。機(jī)器處所通過增強(qiáng)通風(fēng)能力、加強(qiáng)可燃?xì)怏w探測與報(bào)警，在其氣體燃料管路上采用全熔透對焊接頭等方式，有效防止燃料氣體泄漏帶來的危險(xiǎn)。
實(shí)船增設(shè)了兩組防爆風(fēng)機(jī)，滿足每小時(shí)對機(jī)艙換氣30次的能力。機(jī)艙通風(fēng)機(jī)與主機(jī)實(shí)現(xiàn)雙燃料模式運(yùn)行連鎖，即當(dāng)通風(fēng)機(jī)開啟至少10分鐘以后，發(fā)動(dòng)機(jī)才能采用雙燃料模式運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)機(jī)因故關(guān)停時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換為燃油供應(yīng)。增設(shè)了兩套相互獨(dú)立的可燃?xì)怏w探測裝置，能對機(jī)艙所有位置有效覆蓋并能連續(xù)工作，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到10%LEL（可能引起爆炸的最低氣體濃度極限點(diǎn)）時(shí)，發(fā)出聽覺和視覺報(bào)警，達(dá)到20%LEL時(shí)，切斷通往機(jī)艙的氣體燃料的供應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為全部燃油供應(yīng)。增設(shè)了防爆型的火災(zāi)探測及報(bào)警系統(tǒng)，探測系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)，可自動(dòng)切斷通往機(jī)艙的氣體燃料的供應(yīng)，機(jī)艙照明設(shè)備更換為合格防爆型。
水霧系統(tǒng)
實(shí)船按要求設(shè)置了水霧系統(tǒng)對儲(chǔ)氣罐區(qū)域進(jìn)行冷卻和滅火，但實(shí)際上水霧對LNG滅火效果不明顯，反而會(huì)使LNG從水中吸取熱量加速LNG氣化成天然氣，甚至可能引發(fā)快速相變（RPT），俗稱“冷爆”現(xiàn)象，進(jìn)而使損害進(jìn)一步擴(kuò)大。建議考慮將水霧系統(tǒng)的作用限于降低環(huán)境溫度。
人員防護(hù)
指南未對人員防護(hù)用品的配備有明確要求。LNG的危害主要體現(xiàn)在其低溫特性，對人的傷害主要為低溫凍傷和低溫麻醉。在LNG低溫操作或者LNG發(fā)生泄漏，人體直接接觸時(shí)，皮膚表面會(huì)粘在低溫物體表面上。皮膚及皮膚以下組織凍結(jié)，很容易撕裂，并留下傷口。因此建議對船上應(yīng)配備的個(gè)人低溫防護(hù)裝備應(yīng)有相應(yīng)的要求。
改造后的實(shí)船試驗(yàn)
“長迅3號(hào)”改造完成后進(jìn)行了各工況下的試驗(yàn)性運(yùn)行，各系統(tǒng)工作正常，達(dá)到了預(yù)先的設(shè)計(jì)要求。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和調(diào)速性能與改造前相同，純柴油模式和雙燃料模式之間的切換過程平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)率小于5%。實(shí)船測算表明，改造后具有巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益：燃油綜合替代率達(dá)到70%，燃料成本降低約30%；二氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物排放分別降低26%、72%、21.5%。
內(nèi)河雙燃料動(dòng)力船還屬于新興事物，各種法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)還有一個(gè)不斷形成和完善的過程。目前，該項(xiàng)目已得到國家海事部門的高度重視，組織了相關(guān)行業(yè)的專家進(jìn)行調(diào)研并進(jìn)行安全評估，相信“長迅3號(hào)”輪很快就會(huì)在長江上正式運(yùn)營。(來源：中國船檢)
