江蘇省交通運(yùn)輸廳 金 凌

所謂LNG混合動(dòng)力就是在船舶現(xiàn)有柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，增加一套LNG供氣系統(tǒng)和柴油LNG雙燃料電控噴射系統(tǒng)，通過電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)單純柴油燃料狀態(tài)下和油氣雙燃料狀態(tài)下兩種運(yùn)行模式，將船舶單一的柴油動(dòng)力改造為柴油LNG雙燃料動(dòng)力，通過采用LNG部分替代柴油燃料，達(dá)到節(jié)省燃油和降低排放的雙重目的。

“藍(lán)色動(dòng)力”的特點(diǎn)

2009年8月，由江蘇省宿遷市地方海事局牽頭，聯(lián)合江蘇藍(lán)色船舶動(dòng)力有限公司等8家單位成立了“LNG在運(yùn)輸船舶上應(yīng)用”的項(xiàng)目研究組。2010年上半年，進(jìn)行了實(shí)船試驗(yàn)，改裝后的試驗(yàn)船已在京航運(yùn)河安全行駛了1萬多公里，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，取得了實(shí)船試驗(yàn)的成功。2011年3月，研發(fā)單位又對(duì)其技術(shù)實(shí)施了二次升級(jí)，升級(jí)后的技術(shù)較之前具有更充分的燃料燃燒效率、更安全的監(jiān)測(cè)與處置系統(tǒng)和更智能的操控性能。

船舶采用柴油LNG雙燃料動(dòng)力后，柴油的平均替代率達(dá)到60%至70%，可實(shí)現(xiàn)硫氧化合物減排85%～90%，二氧化碳減排15%～20%，同時(shí)，噪聲污染、煙塵、廢油水排放也大大降低。據(jù)測(cè)算，江蘇蘇北運(yùn)河上3萬艘船舶經(jīng)過改造，使用柴油LNG雙燃料動(dòng)力后，每年可減排硫氧化合物3.1萬噸，氮氧化合物3.2萬噸，二氧化碳37.5萬噸。

目前，京杭運(yùn)河載重2000噸的干貨船，平均每年每艘船消耗柴油60噸，而采用柴油LNG雙燃料動(dòng)力后，約消耗42噸LNG和18噸柴油，至少能節(jié)省燃料費(fèi)用15萬元。一般情況下，船舶改造成本在兩年內(nèi)通過燃料費(fèi)用的節(jié)省就能收回。如果在京杭運(yùn)河營運(yùn)的3萬艘船舶都推廣使用“藍(lán)色動(dòng)力”，那么每年將節(jié)約燃料費(fèi)用45億元。

以柴油為燃料的船舶機(jī)艙油污重、噪音大，改裝雙燃料動(dòng)力后，油污、煙塵和噪音都大幅下降，船員的工作生活環(huán)境得到很大改善。同時(shí)，由于裝備了智能化的安全監(jiān)測(cè)與處置系統(tǒng)，一旦有可燃?xì)怏w泄露，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)切斷天然氣管路，啟動(dòng)防爆通風(fēng)機(jī)，隔開儲(chǔ)罐與艙室和機(jī)艙，確保船舶運(yùn)營安全和船員生命安全。此外，采用LNG燃料，即使船舶發(fā)生沉沒事故，也不會(huì)出現(xiàn)由于使用柴油燃料導(dǎo)致大面積水域污染的現(xiàn)象。

京杭運(yùn)河江蘇段年船舶通過量超過2億噸，貨運(yùn)量超過1億噸。未來3至5年，如果該技術(shù)被運(yùn)河推廣應(yīng)用，將吸引投資20多億元用于設(shè)立研發(fā)改裝生產(chǎn)基地，并推動(dòng)運(yùn)河沿線油氣站布置，大大促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如果在全國內(nèi)河、沿海推廣應(yīng)用該技術(shù)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益不可估量。

實(shí)船改裝的核心技術(shù)

據(jù)了解，2010年6月18日，項(xiàng)目組召開了船用柴油LNG混合動(dòng)力項(xiàng)目實(shí)船試驗(yàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說明內(nèi)審會(huì)議。會(huì)議通過實(shí)船改裝設(shè)計(jì)，并確定一艘名為“蘇宿貨1260號(hào)”干貨船為試驗(yàn)船，柴油機(jī)型號(hào)為X6170ZC-19，改裝安裝以及調(diào)試在宿遷上壩船廠。

首先，船體改造。針對(duì)試驗(yàn)船船體本身的特點(diǎn)，進(jìn)行了LNG儲(chǔ)罐位于船體尾部的空閑區(qū)，設(shè)計(jì)了一個(gè)高度為76厘米的底座。底座與甲板是焊接連接，儲(chǔ)罐與底座是螺栓連接。儲(chǔ)罐相鄰廚房和起居室的一側(cè)都加了一道隔離空倉。儲(chǔ)罐頂部是敞開的。氣化器占用了部分盥洗室的空間。

其次，船用柴油LNG混燃系統(tǒng)。根據(jù)船的空間特點(diǎn)安裝連接了船用柴油LNG混燃系統(tǒng)，依次為：LNG儲(chǔ)罐、氣化器、氣體流量計(jì)、電動(dòng)截止閥、不銹鋼管路、阻火器、減壓穩(wěn)壓閥、噴射閥、柴油機(jī)。

第三，安全與消防。在LNG儲(chǔ)罐位置安裝了2個(gè)可燃?xì)怏w探測(cè)器，在機(jī)艙內(nèi)安裝了4個(gè)可燃?xì)怏w探測(cè)器。在機(jī)艙兩側(cè)頂部位置安裝了兩臺(tái)軸流防爆風(fēng)機(jī)。一旦有可燃?xì)怏w泄露，濃度達(dá)到天然氣燃爆點(diǎn)的20%就進(jìn)行聲光報(bào)警，并自動(dòng)啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制排風(fēng)換氣。如果濃度達(dá)到燃爆點(diǎn)的40%，則自動(dòng)切斷電動(dòng)截止閥。上述動(dòng)作過程全部是自動(dòng)控制。另外在儲(chǔ)罐位置和機(jī)艙內(nèi)各擺放了兩臺(tái)干粉滅火器。

最后，電路改造。根據(jù)船用發(fā)電電壓不穩(wěn)定的特點(diǎn)進(jìn)行了穩(wěn)壓和電壓逆變等設(shè)計(jì)，確保滿足控制系統(tǒng)和軸流風(fēng)機(jī)用電的需要。

2010年8月8日，實(shí)船試驗(yàn)試航開始，經(jīng)過了200多個(gè)小時(shí)的空載和滿載3000噸試驗(yàn)表明，采用柴油LNG混合動(dòng)力技術(shù)后，動(dòng)力性能和原來基本保持一致，完全能夠滿足原船的要求；柴油的平均替代率為60%～70%，按當(dāng)時(shí)市場(chǎng)價(jià)計(jì)算，燃料費(fèi)用的節(jié)省為20%～30%；環(huán)保性能大為改善，據(jù)《中國石油和石化工程研究會(huì)》咨詢報(bào)告顯示，使用LNG，硫氧化合物100%減排，氮氧化合物減排80%～90%，二氧化碳也減排10%～15%。同時(shí)，煙塵、廢油水的排放都大為降低，噪聲也有所降低。

2010年8月25日，試驗(yàn)船正式交付給船東使用，轉(zhuǎn)入常態(tài)運(yùn)行。截止2010年12月31日，航程已達(dá)6000公里。

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)期待完善

大量試驗(yàn)和研究表明，柴油LNG雙燃料動(dòng)力技術(shù)已經(jīng)初步具備了推廣應(yīng)用的條件。為迅速把科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，還需進(jìn)一步做好以下幾個(gè)方面的工作。

一是開展加油加氣站規(guī)劃。為滿足柴油LNG雙燃料動(dòng)力船舶加油加氣的需求，需沿河布置加油加氣站，近期首先開展加油加氣站布點(diǎn)規(guī)劃。本著“先大船后小船、先京杭運(yùn)河后兩縱四橫干線航道”的原則，初步規(guī)劃，力爭2013年在京杭運(yùn)河江蘇段布置36座加油加氣站，逐步形成京杭運(yùn)河示范效應(yīng)，力爭2015年在江蘇兩縱四橫干線航道上布置不少于100座加油加氣站，打造江蘇內(nèi)河綠色水運(yùn)。

二是研究制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，中國船級(jí)社已經(jīng)完成《氣體燃料動(dòng)力船舶檢驗(yàn)指南》（報(bào)批稿），江蘇藍(lán)色船舶動(dòng)力有限公司初擬了柴油-LNG雙燃料動(dòng)力系統(tǒng)《操作手冊(cè)》和《船員安全作業(yè)及維護(hù)須知》。為順利實(shí)現(xiàn)LNG在運(yùn)輸船舶上的應(yīng)用及推廣，還將進(jìn)一步研究制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括兩個(gè)方面：一是進(jìn)一步完善規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系。全力推進(jìn)《氣體燃料動(dòng)力船舶檢驗(yàn)指南》的出臺(tái)；加快推進(jìn)改裝船廠評(píng)估和船舶設(shè)施設(shè)備產(chǎn)品的認(rèn)證認(rèn)可；進(jìn)一步完善并頒布船員操作指南，開展船員培訓(xùn)和發(fā)證工作。二是實(shí)現(xiàn)船舶改造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)罐及管路設(shè)計(jì)，針對(duì)不同類型、不同噸位的船舶，提出不同的設(shè)計(jì)方案，并制定相關(guān)的施工工藝流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

三是研究出臺(tái)相關(guān)扶持政策。在試點(diǎn)推廣初期，研究出臺(tái)相關(guān)扶持政策，主要包括三個(gè)方面：一是資金扶持。研究通過建立專項(xiàng)補(bǔ)助資金、政府貼息、過閘費(fèi)減免等方式，在推廣初期對(duì)柴油-LNG雙燃料動(dòng)力改裝船舶給予適當(dāng)資金扶持。二是土地政策支持。在沿河加油加氣站點(diǎn)、LNG和燃油儲(chǔ)備庫等基地的土地征用中給予適當(dāng)政策支持。三是建立項(xiàng)目工作協(xié)調(diào)機(jī)制。針對(duì)加油加氣站的布點(diǎn)規(guī)劃和立項(xiàng)審批、船舶設(shè)施設(shè)備和船員發(fā)證等方面工作，采取集中處理和一站式處理等方式，簡化程序。

據(jù)悉，“LNG在運(yùn)輸船舶上的應(yīng)用”項(xiàng)目在交通運(yùn)輸部等相關(guān)部門的大力支持下，目前已被正式列為第四批節(jié)能減排示范項(xiàng)目，同時(shí)即將被列為“十二五”水運(yùn)節(jié)能減排示范工程。