汪鵬

摘 要：液化天然氣是一種重要的能源，其具有熱值高、燃燒污染小等特點(diǎn)，在人們的生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。柴油漁船能耗和污染排放高，為了降低能源消耗和環(huán)境污染，研究人員開(kāi)始進(jìn)行液化天然氣漁船（LNG 漁船）的研究。船體改造、動(dòng)力裝置改造和燃料存儲(chǔ)技術(shù)是進(jìn)行LNG漁船改造的重要技術(shù)，本文對(duì)LNG漁船的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并且探討了LNG漁船改造的相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：LNG漁船 改造技術(shù) 燃料存儲(chǔ)

1.LNG動(dòng)力應(yīng)用到漁船的特性

現(xiàn)階段我國(guó)漁船裝備存在高耗能、高污染的問(wèn)題，不僅使?jié)O民面臨較高的燃料成本、較差的生活環(huán)境，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，違背我國(guó)“節(jié)能減排”的發(fā)展策略。通過(guò)進(jìn)行LNG漁船改造，在促進(jìn)我國(guó)漁船裝備更新的同時(shí)，還能夠降低漁民燃料成本，改善漁民的生活環(huán)境，為造船業(yè)和相關(guān)行業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇，還能夠降低環(huán)境污染，保護(hù)自然環(huán)境。目前，天然氣作為船舶燃料主要應(yīng)用于運(yùn)輸船中，在漁船中的應(yīng)用極少，為了降低對(duì)環(huán)境的污染，降低燃料成本，可以進(jìn)行LNG漁船的改裝。LNG漁船相較于柴油漁船具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：

（1）LNG漁船的動(dòng)力性能更好，LNG能夠?yàn)闈O船提供強(qiáng)大的動(dòng)力。

（2）經(jīng)濟(jì)性更好。隨著燃油價(jià)格的上漲，導(dǎo)致漁民捕撈成本迅速上升，而天然氣價(jià)格較低，能夠加大的漁民的燃料費(fèi)用支出。

（3）環(huán)保性更好。以LNG為燃料的船舶和柴油船相比，綜合排放量能夠降低85%，而且其中不含有鉛、苯等致癌物質(zhì)，以及硫化物和懸浮顆粒等大氣污染物。表1中對(duì)比了以汽油、柴油和天然氣為燃料的船舶尾氣排放相對(duì)量情況（以汽油為100）。

（4）安全性好。LNG和汽油、柴油等相比，燃點(diǎn)更高、爆炸極限范圍也更大，而且汽化后容易擴(kuò)散，因此相較于柴油船，LNG漁船的安全性更高。

2.LNG漁船改造相關(guān)技術(shù)

2.1船體改造技術(shù)

LNG漁船的船體改造的目的是放置LNG儲(chǔ)罐，需要解決LNG儲(chǔ)罐的放置位置和放置方式問(wèn)題，并且還需要在儲(chǔ)存罐的附近空間進(jìn)行安全設(shè)置。目前儲(chǔ)存罐的設(shè)置位置主要有兩個(gè)，一個(gè)是放置在甲板上的空閑區(qū)域，另一個(gè)放置地點(diǎn)是甲板之下。

（1）將LNG儲(chǔ)罐放置在漁船甲板之上的船體改造。將儲(chǔ)罐放置在甲板上的方式主要應(yīng)用于小型木質(zhì)漁船之上，這些漁船種沒(méi)有足夠的空間來(lái)為儲(chǔ)罐設(shè)置儲(chǔ)罐倉(cāng)，而且這些漁船活動(dòng)的區(qū)域較小，對(duì)于液化天然氣燃料的需求并不大。針對(duì)小型木質(zhì)漁船的上述特點(diǎn)，在對(duì)這些漁船進(jìn)行LNG漁船改造時(shí)，一般將儲(chǔ)罐放置在船首或者船尾的空閑位置上。在進(jìn)行這類漁船改造時(shí)一般要在罐底設(shè)置一個(gè)底座，保證儲(chǔ)罐的穩(wěn)定和安全。此外，如果儲(chǔ)罐位于和廚房或起居室旁，需要在相鄰的一側(cè)設(shè)置隔離空倉(cāng)。同時(shí)LNG的氣化器的安裝位置要離生活空間較遠(yuǎn)，如果受到船體空間的限制，也需要在規(guī)則允許的情況下來(lái)合理的利用空間。

（2）將儲(chǔ)罐防止在儲(chǔ)罐倉(cāng)內(nèi)。如果漁船較大，具有足夠的空間進(jìn)行儲(chǔ)罐的放置，并且具有較大的作業(yè)區(qū)域，對(duì)于液化天然氣燃料具有較大需求時(shí)，可以采用設(shè)置儲(chǔ)罐倉(cāng)的方式來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)罐的放置。必須要重視LNG儲(chǔ)罐的安全和消防問(wèn)題，采取必要的安全措施。在儲(chǔ)罐放置的位置必須要安裝可燃?xì)怏w探測(cè)器，必要時(shí)還要在機(jī)艙內(nèi)安裝，船艙內(nèi)可燃?xì)怏w探測(cè)器的數(shù)量需要在兩個(gè)以上。還可以在機(jī)艙和儲(chǔ)罐艙內(nèi)安裝軸流防爆風(fēng)機(jī)，該設(shè)施能夠在可燃?xì)怏w泄露，并且濃度升高至天然氣的爆點(diǎn)時(shí)開(kāi)啟聲光報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)始排風(fēng)換氣，從而保證船艙內(nèi)的安全。另外，為了能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的起火危險(xiǎn)，需要在儲(chǔ)罐為位置以及機(jī)艙內(nèi)放置數(shù)臺(tái)干粉滅火器。

2.2動(dòng)力裝置的改造技術(shù)

LNG漁船動(dòng)力裝置和普通漁船的動(dòng)力裝置相比，最大的區(qū)別就是其應(yīng)用柴油-LNG雙燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，而柴油-LNG雙燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)也是LNG漁船動(dòng)力系統(tǒng)的核心。LNG漁船的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在漁船的不同狀態(tài)下使用的燃料有所區(qū)別，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者停車(chē)工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)以柴油為燃料，而在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其使用柴油來(lái)引燃天然氣-空氣混合氣體的方式進(jìn)行工作。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)70%的燃料來(lái)自于天然氣，從而降低漁民的燃料成本，保證人們的經(jīng)濟(jì)利益。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)也能以純柴油作為燃料進(jìn)行工作，這是因?yàn)殡p燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)上是基本相同的。LNG漁船的柴油和LNG混燃系統(tǒng)如圖1所示。

LNG漁船的動(dòng)力系統(tǒng)和一般漁船的動(dòng)力系統(tǒng)相比存在幾方面的特點(diǎn)，首先，由于天然氣以液態(tài)的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中，因此在使用以前需要進(jìn)行氣化的環(huán)節(jié)，將液態(tài)天然氣氣化后進(jìn)行使用。其次，由于天然氣具有的燃燒特性，因此需要在燒燒系統(tǒng)中配置必要的安全設(shè)施，如阻火器等。

2.3LNG燃料儲(chǔ)存技術(shù)

在將天然氣儲(chǔ)存到天然氣之前需要進(jìn)行凈化處理，具體的措施是通過(guò)壓縮升溫、以及混合制冷劑共同作用，將其中含有的氮?dú)?、二氧化碳、水、硫化物和固體雜質(zhì)等除去，凈化完成之后將天然氣以液態(tài)形式儲(chǔ)存在低溫儲(chǔ)存罐中（液體溫度-162攝氏度、儲(chǔ)存罐壓強(qiáng)0.3～0.6 MPa）。

LNG的儲(chǔ)存罐主要有四部分構(gòu)成，分別為外殼、內(nèi)膽、絕熱層和外部接口。其中。儲(chǔ)存罐的內(nèi)罐一般由耐低溫的鋁合金或者不銹鋼制成。9% Ni 鋼是LNG儲(chǔ)罐制造時(shí)常使用的鋼材，這種鋼材是典型的低碳馬氏低溫鋼。這種鋼材的低溫韌性非常好，并且具有很好的焊接性能，在使用這類鋼材進(jìn)行500 mm 以下結(jié)構(gòu)的焊接時(shí)可以不進(jìn)行預(yù)熱處理，而且焊接之后也不需要進(jìn)行熱處理來(lái)消除熱應(yīng)力。在通過(guò)這種鋼材來(lái)制作LNG儲(chǔ)罐時(shí)，由于鋼材的特性，一般采取氬弧焊進(jìn)行焊接。這類鋼材能夠保證LNG儲(chǔ)罐在受到劇烈的沖擊之后，也不會(huì)出現(xiàn)天然氣的泄露，這保證了船舶在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因?yàn)轭嶔ず突蝿?dòng)等因素導(dǎo)致天然氣的泄露，保證漁船的安全。而如果儲(chǔ)罐出現(xiàn)了泄露，罐內(nèi)天然氣也會(huì)迅速溢出并且快速蒸發(fā)，也不會(huì)對(duì)船上工作人員造成傷害。

在LNG儲(chǔ)罐安裝時(shí)一般會(huì)同時(shí)安裝冷箱，并且將儲(chǔ)罐的頭、閥件、汽化器等裝置放置在氣密的冷箱內(nèi)，冷箱能夠起到圍堵泄露的天然氣、控制可燃?xì)怏w擴(kuò)散和安全防護(hù)的作用。冷箱能夠容納大量的泄露氣體，并且將懲蒸發(fā)出來(lái)的可燃?xì)怏w控制在氣密的空間之內(nèi)，并且能夠通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)將蒸發(fā)的天然氣排放出去，冷箱排氣系統(tǒng)的排氣口會(huì)具有一定的高度，這使得蒸發(fā)的可燃?xì)怏w很難和明火接觸，從而防止發(fā)生火災(zāi)。此外，冷箱該能夠防止人們的操作失誤、以及出現(xiàn)機(jī)械損傷。

3.結(jié)論

LNG漁船以天然氣作為動(dòng)力源，能夠?yàn)闈O船提供強(qiáng)大的動(dòng)力，而天然氣作為一種清潔能源，能夠減少漁船運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的污染，還能夠改善漁民的工作環(huán)境。此外，由于天然氣價(jià)格較低還能夠提高漁民的經(jīng)濟(jì)效益，與傳統(tǒng)的柴油漁船相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，而且還符合國(guó)家保護(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，因此需要進(jìn)一步加強(qiáng)LNG漁船改造技術(shù)的研發(fā)，使LNG漁船的性能得到提升，更好的為漁民服務(wù)，促進(jìn)我國(guó)漁業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]付海泉，屈晟，尹丹霓.利用中小型船舶運(yùn)輸LNG的可行性[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2012， 31（11）：845-849.

[2]黃海波.LNG船舶配置再液化裝置可行性分析[J].中國(guó)水運(yùn)月刊，2009，20（1）：9-11.

[3]黃文超，趙新穎，朱陳程.LNG漁船相關(guān)技術(shù)分析[C].2013水產(chǎn)科技論壇.2013.

[4]張文孝，高國(guó)棟，楊春光.等.LNG在漁船動(dòng)力裝置上應(yīng)用的研究?jī)?nèi)容展望[J].電子制作，2013（2）：165-166.