方華

摘 要：簡(jiǎn)述內(nèi)河LNG船舶的發(fā)展現(xiàn)狀，展望其前景，探究影響LNG動(dòng)力船舶發(fā)展的因素，基于制約因素，提出相應(yīng)的改造和建造以及政策上的建議。

關(guān)鍵詞：LNG動(dòng)力船舶 影響因素 加注站

引言

發(fā)展長(zhǎng)江黃金經(jīng)濟(jì)帶面臨的最大挑戰(zhàn)就是環(huán)境與發(fā)展相平衡的問題?？沙掷m(xù)發(fā)展路線是我國近年來一直在強(qiáng)調(diào)的政策，如何將經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)相平衡，這是一個(gè)很重要的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國內(nèi)河商船約70%集中分布于上海、南京、武漢和重慶等幾個(gè)大港，均處長(zhǎng)江沿線。就內(nèi)河而言，船用柴油機(jī)每年排放的NOx、SOx和PM約為100萬DWT；由國家環(huán)保局統(tǒng)計(jì)，常見沿線各個(gè)港口城市NOx濃度在0.05～0.15（mg.m-3）之間，SOx濃度在0.04 ～0.10（mg.m-3）之間，致使這些城市的中心區(qū)域大氣環(huán)境指標(biāo)接近或超過國家規(guī)定的大氣質(zhì)量二級(jí)指標(biāo)，而且部分城市已超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中船用柴油機(jī)排出的SOx和NOx占中心城區(qū)總量的5%～7%，占港口總量的50%。

2011年1月國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快長(zhǎng)江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》，計(jì)劃2020年我國內(nèi)河貨物運(yùn)輸量達(dá)到30億噸，并同時(shí)完成1.9萬km的高等級(jí)航道。運(yùn)輸貨物在大幅度提高，原油消耗量在不斷的增長(zhǎng)，致使我國面臨的節(jié)能減排任務(wù)的難度不斷加大，大力發(fā)展高新科技，使用清潔能源才能有效解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)并存的問題。

1、 LNG國外發(fā)展現(xiàn)狀

2010年，挪威船級(jí)社為德國航運(yùn)公司“Reederei Stefan Patiens”號(hào)集裝箱船進(jìn)行改裝，安裝LNG裝置，最終2012年完成。在挪威水域，以LNG為燃料的船舶已經(jīng)超過了130艘次/年。表明了LNG作為燃料的優(yōu)勢(shì)及其吸引力，而且這些船舶的運(yùn)行情況也十分穩(wěn)定。

最近也有消息稱，全球第一大集裝箱運(yùn)輸公司——馬士基航運(yùn)計(jì)劃訂購多達(dá)20艘以LNG做為燃料的新型集裝箱船，并已經(jīng)邀請(qǐng)韓國主要造船廠進(jìn)行報(bào)價(jià)。

目前，全球以LNG為燃料的船舶（運(yùn)營和正在建造的）有83艘（不包括內(nèi)河船舶），其中包括輪渡、海岸巡邏船、貨船、油輪以及平臺(tái)供應(yīng)船。并且預(yù)計(jì)到2025年，全球以LNG為燃料的船隊(duì)可達(dá)3200艘之多。并且很多配套設(shè)施在不斷的改進(jìn)和完善。由此可見，發(fā)展LNG船舶是未來一段時(shí)間內(nèi)船舶行業(yè)發(fā)展的方向。

2、 LNG國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

“蘇宿貨1260”——我國內(nèi)河柴油/LNG混合動(dòng)力第一船于2010年8月8日正式下水試航。該船在保護(hù)環(huán)境、發(fā)展新能源、降低運(yùn)輸成本和安全上均達(dá)到了預(yù)期的期望。填補(bǔ)了我國航運(yùn)史上的空白，自此LNG動(dòng)力船舶翻開了它的新的篇章。

國內(nèi)LNG燃料動(dòng)力船以改造為主，所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要有純LNG燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)兩類。據(jù)交通部水運(yùn)科學(xué)研究院統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已通過論證和頒發(fā)核準(zhǔn)的LNG動(dòng)力船只有14艘，且普遍采用混合動(dòng)力。自2010年我國首艘混合動(dòng)力船試航以來，相繼完成“油改氣”的船舶近20艘。

影響內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶發(fā)展的關(guān)鍵因素

1、傳動(dòng)形式的影響

以LNG為燃料的動(dòng)力船舶傳動(dòng)形式主要分為兩種，直接傳動(dòng)以及間接傳動(dòng)。直接傳動(dòng)是以燃燒LNG燃料的主機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，經(jīng)過推進(jìn)軸系直接將激勵(lì)傳給螺旋槳，而間接傳動(dòng)則先用LNG燃料發(fā)電，通過電機(jī)傳動(dòng)。

前者必須主機(jī)放在船尾，為了縮短燃料管路的長(zhǎng)度，需將LNG儲(chǔ)氣罐放置于主機(jī)周邊，這樣就對(duì)整船的布局要求比較高。后者由于采用的是電機(jī)傳動(dòng)的形式，所及LNG主機(jī)的布置就要相對(duì)自由，而且電機(jī)扭矩快速響應(yīng)，操作靈活、方便，機(jī)動(dòng)性能好，噪音低，但其造價(jià)過高。

2、 柴油機(jī)的改造與新造

我國船用LNG發(fā)動(dòng)機(jī)主要有改造和新建兩種形式，改造機(jī)為“混燒模式”，而新造機(jī)則包括“混燒”和純LNG兩種模式。目前內(nèi)河中有大量的船舶，在短時(shí)間內(nèi)很難更新?lián)Q代，但為了能達(dá)到節(jié)能減排的目的，在國家和多地地方政府的支持下，對(duì)以前的柴油機(jī)進(jìn)行改裝，以滿足使用雙燃料的燃燒。

目前國內(nèi)的“混燒”型雙燃料改造機(jī)，多采用總管進(jìn)氣裝置，部分機(jī)型采用支管多點(diǎn)噴射。而在改裝過程中，為了控制改裝成本，一般會(huì)保留原型機(jī)的供油管路系統(tǒng)，且原型機(jī)的結(jié)構(gòu)不變，僅在原型機(jī)的基礎(chǔ)上增加一套燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)和一套燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，然后通過調(diào)試及標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)雙燃料的正常燃燒即可。但在這種簡(jiǎn)略的改造之后，實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其NOx的排放并沒有得到改善，簡(jiǎn)單的改造并沒有發(fā)揮LNG燃料的燃燒特性，沒有發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。此外，LNG的逃逸現(xiàn)象也很嚴(yán)重?？偣苓M(jìn)氣式的改造機(jī)，由于維持原機(jī)配氣相位不變，在氣門疊開期間，不可避免地產(chǎn)生天然氣逃逸。大量的天然氣逃逸，不僅造成嚴(yán)重的HC排放，而且不利于改善燃料經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)于新造機(jī)，國內(nèi)的雙燃料機(jī)型均采用“混燒”模式，為了不犧牲純?nèi)加湍Ｊ降男阅?，廠家不會(huì)對(duì)原機(jī)進(jìn)行大幅度的優(yōu)化和調(diào)整。對(duì)于純氣體機(jī)，則會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵零部件、工作參數(shù)等進(jìn)行全面的優(yōu)化。設(shè)計(jì)精良的純氣體機(jī)在排放性能方面將優(yōu)于雙燃料機(jī)，但由于其技術(shù)要求和成本均比較高，這些技術(shù)則很難短時(shí)間在國產(chǎn)小型機(jī)上普及，更別談大型純氣體機(jī)了。

3、LNG船舶加注站

LNG動(dòng)力船加注類型主要分為：槽車碼頭或換罐加注、船基加注和岸基加注。罐車加注是指由岸上LNG罐車向水中船舶加氣。而對(duì)于小型漁船、貨船、渡輪等也可采用換瓶方式。岸基加注是指在海岸線碼頭建立LNG的終端接收站，然后通過低溫保冷管線向船舶加注LNG。船基加注是通過LNG運(yùn)輸船對(duì)LNG動(dòng)力船進(jìn)行船對(duì)船加注，類似于燃油船對(duì)船加注模式，這種方式有較強(qiáng)的靈活性，不需要固定地點(diǎn)，尤其是對(duì)于不能進(jìn)港的超大型集裝箱船或油輪特別適用。

關(guān)于內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶發(fā)展的相關(guān)建議

目前，社會(huì)各方越來越關(guān)注環(huán)境的變化，各種政策法規(guī)都在制定和完善之中。在建設(shè)長(zhǎng)江黃金經(jīng)濟(jì)帶和江海直達(dá)項(xiàng)目的大背景下，國家將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了內(nèi)河航運(yùn)，發(fā)展LNG動(dòng)力船舶在節(jié)能減排的背景下應(yīng)運(yùn)而生。以LNG為燃料，柴油的平均替代率達(dá)到60%～70%，可實(shí)現(xiàn)SOx減排85%～9 0%，CO2減排15%～20%。與此同時(shí)，煙塵、噪聲污染等影響大大減低。在采用LNG雙燃料后，以一艘長(zhǎng)江載重2000t的干貨船為例，每年至少能節(jié)省燃油費(fèi)用15萬元。由此可見，LNG動(dòng)力船舶的未來發(fā)展一片光明。endprint

1、 對(duì)主機(jī)改造工作的建議

采用支管多點(diǎn)順序噴射。支管電控多點(diǎn)順序噴射相對(duì)于總管進(jìn)氣方式能更精確的控制燃?xì)夤?yīng)量，便于空燃比的精確控制，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，降低NOx和PM的排放。同時(shí)能避免LNG逃逸的情況發(fā)生，這種方法應(yīng)該被提倡和運(yùn)用。

建議采用雙燃料燃燒模式，這種模式可以大大減少柴油的使用量，有利于減少SOx排放，并且較純氣體機(jī)的研發(fā)成本低，并且在燃燒時(shí)能保存柴油的燃燒特性，保證在使用LNG燃料時(shí)，其動(dòng)力特性不會(huì)減弱。

2、加注站的建設(shè)及布局

評(píng)估分析不同種類和不同尺寸船舶加注模式的適用性和安全性。對(duì)不同水域加注站模式的適用性和安全性進(jìn)行探討，制定LNG水上加注站的設(shè)計(jì)、建造和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提出建議。為了滿足內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶的續(xù)航性能，需在內(nèi)河沿線建立不同等級(jí)的加注站，需開展LNG加注站布點(diǎn)規(guī)劃。

3、加快制定相應(yīng)法規(guī)和政策

為了順利實(shí)現(xiàn)LNG在船舶上的安全應(yīng)用，應(yīng)加快研究制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系。實(shí)現(xiàn)船舶改造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，針對(duì)不同類型、不同噸位的船舶提出不同的改造、建造方案。對(duì)油氣儲(chǔ)罐進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制定，以防止油氣儲(chǔ)罐安全事故的發(fā)生。

國家和地方政府應(yīng)加大對(duì)LNG動(dòng)力船舶的改造與建造的投入，對(duì)進(jìn)行改造的船主進(jìn)行技術(shù)和資金的支持，在近幾年的使用中制定一些優(yōu)惠政策，以此來打開內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶的市場(chǎng)，加速市場(chǎng)的完善。

總結(jié)

內(nèi)河船舶的基數(shù)很大，老舊船舶偏多，在越來越嚴(yán)厲的排放標(biāo)準(zhǔn)的面前，急需更新?lián)Q代。這使得LNG動(dòng)力船舶的推廣與使用的市場(chǎng)和前景比較廣闊，與此同時(shí)，對(duì)我國改善環(huán)境質(zhì)量、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排有很大的幫助，對(duì)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義，其經(jīng)濟(jì)效益也將日益凸顯。

盡管目前內(nèi)河LNG動(dòng)力船舶尚處于起步階段，相關(guān)技術(shù)仍待完善和提高，法律法規(guī)還不成熟，但隨著國家和社會(huì)各界的重視，在內(nèi)河航運(yùn)，LNG燃料動(dòng)力船將迎來它的春天。

參考文獻(xiàn)：

[1]高嵩，洛義，王利明，內(nèi)河船用柴油機(jī)節(jié)能減排比較[J]，中國水運(yùn)，2014，14（10）

[2]譚月靜，黃學(xué)武，內(nèi)河柴油/LNG雙燃料動(dòng)力船舶發(fā)展現(xiàn)狀及建議[J]，水運(yùn)管理， 2014，35（2）

[3]邢大鵬，液化天然氣燃料在航運(yùn)業(yè)的應(yīng)用前景[J]，當(dāng)代化工， 2015，44（4）

[4]葉耀川，白德剛，張少亮等，LNG燃料動(dòng)力船的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]，造船技術(shù)，2015（4）

[5]秦琦，楊軍，LNG燃料船技術(shù)新潮流[J]，中國船檢，2011-08

[6]楊江輝，LNG動(dòng)力船加注技術(shù)研究[J]，海洋工程裝備與技術(shù)， 2014，1（3）

[7]彭宏愷，LNG燃料動(dòng)力船改造試點(diǎn)工作探析[J]，中國海事，2012.10

（ 作者單位： 重慶市涪陵區(qū)港航管理局）endprint