周小佳

摘要：本文主要對小型LNG動力船在實(shí)際應(yīng)用中存在的一些技術(shù)問題進(jìn)行了研究分析，提出了部分解決方法和思路。

關(guān)鍵詞：LNG動力 規(guī)范

隨著全國性的節(jié)能減排運(yùn)動的展開，近幾年LNG 動力船在全國各地得到了大規(guī)模的試點(diǎn)和推廣，但從目前來看效果不太理想。究其原因一是由于油價(jià)的回落使得天然氣的性價(jià)比下降，加上LNG加注碼頭或加注躉船嚴(yán)重缺乏，船東積極性下降。二是目前相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的缺乏和配套產(chǎn)品的落后等因素導(dǎo)致LNG動力船的各種技術(shù)指標(biāo)很難完全達(dá)到規(guī)范要求，限制了LNG動力船的發(fā)展。要改變這一現(xiàn)象，需要各方積極配合，找出原因，研究對策。船長在20-50m間的小型船舶占我國船舶數(shù)量的絕大多數(shù)，產(chǎn)生的空氣污染量占船舶排放量的絕大部分，同時(shí)LNG動力在小型船舶上的應(yīng)用難度比大、中型船舶更大，推廣的成果和意義也更大。本文就小型LNG動力船存在的主要技術(shù)難點(diǎn)問題在此作一分析。

一、發(fā)動機(jī)的選擇和氣體管路的問題。

LNG動力船分單一天然氣和雙燃料（天然氣和燃油）兩種，因條件限制，小型船舶一般采用雙燃料動力機(jī)。發(fā)動機(jī)分新造及改造兩種。改造機(jī)天然氣采用總管進(jìn)氣單點(diǎn)噴射和支管進(jìn)氣多點(diǎn)噴射兩種方式。其中總管進(jìn)氣單點(diǎn)噴射方式僅需增加一套燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)，可完全保留柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)，天然氣噴射壓力低，對燃?xì)獗玫囊筝^低，成本較低，改造方便。但有很多缺陷，如會引發(fā)爆燃、總管存在爆炸危險(xiǎn)、有燃?xì)鈷叱?、排放性能差，空燃比不夠精確、燃?xì)饽Ｊ较抡{(diào)速性能差等，安全性、經(jīng)濟(jì)性和排放都存在明顯問題。所以這種改造方式應(yīng)予以淘汰。另一種方式是目前絕大多數(shù)改造船舶使用的支管進(jìn)氣多點(diǎn)噴射方式。該方式空燃比比較精確，沒有燃?xì)鈷叱?，排放性能較好，部分解決了總管進(jìn)氣方式的缺陷，但還有單缸爆燃問題，調(diào)速性能差，改造成本較高等缺陷。

二、機(jī)器處所類型的確認(rèn)。

對小型船舶來說，采用本質(zhì)安全型機(jī)器處所，能夠避免很多由于空間間距小而帶來的問題。但本質(zhì)安全型機(jī)器處所要求供氣管路采用雙壁管，由于機(jī)器處所的供氣管路的雙壁管由船廠施工，發(fā)動機(jī)廠家一般不會考慮雙壁管的要求，所以無論采用機(jī)械通風(fēng)導(dǎo)管的雙壁管還是采用填充惰性氣體的雙壁管對小型船舶來說不太現(xiàn)實(shí)。ESD防護(hù)式機(jī)器處所僅適用于多機(jī)艙船舶，且除免除雙壁管要求外，其他對機(jī)艙的要求也很高，小型船舶并不適用。所以目前情況下，小型船舶的機(jī)器處所僅可能采用增強(qiáng)安全型機(jī)器處所。

目前許多改建或新建LNG動力船供氣管路部分采用雙壁管，氣體閥件單元也做成氣密（氣密效果因工藝不同不盡相同），管路有獨(dú)立的機(jī)械通風(fēng)，另外機(jī)艙其他要求基本參照增強(qiáng)安全型機(jī)艙要求。這種方法滿足規(guī)范要求，機(jī)艙安全性有保障，但成本增加很多。

三、小船氣罐的布置問題。

小型船舶特別是一部分改建船舶，由于船長的限制，機(jī)艙距船尾較近，氣罐的布置比較困難。為了留出船尾必要的防撞間距，氣罐部分空間要放置在機(jī)艙上方，此種情況按規(guī)范要求必須設(shè)置寬度至少達(dá)到900mm的隔離艙。為解決這一問題，設(shè)計(jì)時(shí)在其下方機(jī)艙部位增加一塊900mm高度的隔離區(qū)域。由于小船機(jī)艙高度有限，這一區(qū)域沒有了利用空間，對機(jī)艙區(qū)域的布置帶來了極大的困難。

四、氣體管路及氣罐透氣口與其他區(qū)域的間距問題。

一般情況下，小型LNG動力船舶的舵機(jī)艙位于氣罐后下方，其開口距氣罐透氣口、燃料閥、氣體管路法蘭等距離較近，但其內(nèi)部設(shè)備不能完全達(dá)到防爆等級要求，采取過壓措施也不太現(xiàn)實(shí)?？紤]到LNG氣體密度約為空氣的55%，一般情況下很少會有LNG氣體在舵機(jī)艙積聚，故對舵機(jī)艙的要求應(yīng)予適當(dāng)放寬，不把其劃入危險(xiǎn)區(qū)域之內(nèi)。氣罐的透氣口位置和高度要求對小型LNG動力船來說是很大的考驗(yàn)。盡管規(guī)范對內(nèi)河船舶考慮了其布置的困難，對內(nèi)河船舶氣罐的透氣口的高度從6m降為3m，但對受航道橋梁限制的內(nèi)河船舶，還是偏高。透氣口距機(jī)器廢氣出口及機(jī)艙空氣出口的距離規(guī)范要求為海船10m，內(nèi)河船舶5m，對小型船舶來說，出口的布置是非常困難的。

五、可燃?xì)怏w泄露報(bào)警和供氣閥的切斷。

可燃?xì)怏w探測器探測精度缺乏檢測手段，規(guī)范要求氣體濃度在20%--40%LEL（爆炸下限）時(shí)發(fā)出報(bào)警或切斷供氣閥。但目前檢驗(yàn)時(shí)沒有有效的檢測工具和手段來確定氣體濃度和報(bào)警或切斷的可靠性。常用的方法只是簡單地在探測器下方釋放可燃?xì)怏w來確認(rèn)是否報(bào)警或切斷供氣閥，氣體濃度無法確定。

六、氣體充裝管路的保護(hù)。

部分船舶的氣罐位于主甲板下方的艙室中，充氣管路部分穿過主甲板，為防止船體發(fā)生冷脆現(xiàn)象及充裝人員的安全，管路的保溫是很重要的工作。但目前對管路的保溫材料的選擇、施工缺乏明確要求，配套的合格產(chǎn)品幾乎沒有。

七、船用產(chǎn)品證書的問題。

規(guī)范規(guī)定與氣體燃料系統(tǒng)相關(guān)的重要產(chǎn)品如氣罐、氣體燃料發(fā)動機(jī)、熱交換器、ECU、燃料管路上的閥件、軟管、波紋管、泵和壓縮機(jī)等需持有CCS證書，但現(xiàn)實(shí)條件下，產(chǎn)品檢驗(yàn)沒有跟上實(shí)際需求，很多部件沒有證書。發(fā)動機(jī)廠家僅提供發(fā)動機(jī)及配套的電子控制系統(tǒng)（ECU）證書，但氣體燃料控制系統(tǒng)及雙壁管、閥件箱的通風(fēng)系統(tǒng)和機(jī)器處所通風(fēng)系統(tǒng)的控制箱作為LNG動力船舶的重要單元，因?yàn)榇安町惢?，沒有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，往往沒有CCS證書。另外氣罐及燃料管路絕大多數(shù)是由原來生產(chǎn)船用鍋爐或壓力容器的廠家生產(chǎn)，生產(chǎn)條件及技術(shù)條件良莠不齊，外購的閥件五花八門，如核心的防爆電磁閥，有進(jìn)口的、國產(chǎn)的，類型很多質(zhì)量得不到有效保證。氣體燃料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家水平也是參差不齊。給船舶安全性和檢驗(yàn)工作留下極大的隱患。

以上是小型LNG動力船實(shí)船建造、檢驗(yàn)過程中存在的部分技術(shù)難點(diǎn)，產(chǎn)生的原因很多，有些是短時(shí)期還無法徹底解決的，如發(fā)動機(jī)綜合性能的提高和成本的控制，其他還有諸如設(shè)備制造廠家和船廠的技術(shù)、工藝缺陷，小型船舶對規(guī)范的適應(yīng)性還缺乏全面的研究等。為把LNG動力真正成功應(yīng)用于小型船舶，建議：

1、適當(dāng)降低規(guī)范的某些條文要求。規(guī)范對LNG燃料的危險(xiǎn)性估計(jì)偏高，天然氣的燃點(diǎn)為650℃，大于柴油的220℃及汽油的427℃，其爆炸濃度也大于柴油、汽油，密度也僅為空氣的55%，一般情況下很難有區(qū)域能積聚達(dá)到其爆炸濃度的氣體，所以其危險(xiǎn)程度并不是很大。在采取一些必要的防護(hù)后，如保證必要的抽吸風(fēng)系統(tǒng)，規(guī)定非防爆電氣設(shè)備與閥件、氣體管路等有氣體泄漏危險(xiǎn)的單元的最小間距等，在氣體燃料控制系統(tǒng)和氣體安保系統(tǒng)能正常工作的情況下，安全性是完全可以保障的。危險(xiǎn)區(qū)域的劃分及開口間距的適當(dāng)降低可以使小型LNG動力船的設(shè)計(jì)、施工難度大大降低，相應(yīng)的成本也會有所下降。對LNG動力船的推廣很有好處。

2、氣體燃料發(fā)動機(jī)、電子控制系統(tǒng)（ECU）、氣體燃料控制系統(tǒng)、LNG氣罐及熱交換器的生產(chǎn)廠家必須密切配合，組合成相對固定的整體，在目前船廠LNG技術(shù)人員嚴(yán)重缺乏的情況下，只有各方密切配合，才能建造出合格的LNG動力船舶。

3、進(jìn)一步做好LNG水上加注躉船或岸上加注碼頭的建設(shè)，使LNG動力船能方便地加注LNG。