摘要：隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，航運(yùn)為社會(huì)生活帶來(lái)便利的同時(shí)，船舶燃料燃燒排放物也對(duì)環(huán)境造成了影響，本文針對(duì)長(zhǎng)江航行船舶柴油動(dòng)力燃燒對(duì)環(huán)境造成的影響，提供了一種解決方法，即采用清潔能源（LNG）作為傳統(tǒng)能源的替代，從而改善船舶運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境的破壞。本文重點(diǎn)從清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)改造技術(shù)以及改造實(shí)施方案方面進(jìn)行了探究，并對(duì)清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，綜合分析了船舶清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)改造的技術(shù)可行性與可實(shí)施性，為未來(lái)船舶動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展提供了一種思路。

關(guān)鍵詞：柴油;LNG;LNG供氣系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：B959文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2018）06-0121-02

Study on the Retrofit Technology and Application of the Clean Energy Power System for Ships in the Yangtze River

CHEN Jingke*

（China Gezhouba Group Machinery Shipping Co.， Ltd.， Hubei Yichang， 443007， China）

Abstract：With the development of shipping industry， shipping of life bring convenience for the society at the same time， ship fuel combustion emissions also has an impact on the environment， based on the Yangtze river ships diesel combustion the effects on the environment， provides a solution， namely the use of clean energy （LNG） as an alternative to traditional energy so as to improve the ship operation in the process of damage to the environment. This paper mainly from the reconstruction of clean energy power system technology and the implementation of inquiry， and the clean energy power system and compares the advantages and disadvantages of the traditional energy system， comprehensive analysis of ships and the clean energy power system reformation feasibility and practical technology， Marine power system technology for the future development provides a train of thought.

Keywords：Diesel oil; LNG; LNG supply system

引用：陳經(jīng)科. 長(zhǎng)江內(nèi)河船舶清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)改造技術(shù)與應(yīng)用研究[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì)， 2018， 7（6）： 121-122.

Cite：CHEN Jingke. Study on the Retrofit Technology and Application of the Clean Energy Power System for Ships in the Yangtze River[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 121-122.

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，物流業(yè)發(fā)展迅速，航運(yùn)是長(zhǎng)江沿線重要的物流手段，航運(yùn)物流給社會(huì)帶來(lái)便利的同時(shí)，船舶燃料燃燒產(chǎn)生的排放物對(duì)物流線造成了大的污染，在此背景下，國(guó)家層面提出了“氣化長(zhǎng)江”打造綠色黃金水道的概念。

“氣化長(zhǎng)江”的手段則是改變船舶動(dòng)力源，由傳統(tǒng)純?nèi)加腿紵淖優(yōu)槿加?天然氣（LNG）混合然后產(chǎn)生動(dòng)力，并最終達(dá)到純天然氣燃燒產(chǎn)生動(dòng)力，通過(guò)改變船舶動(dòng)力系統(tǒng)燃燒介質(zhì)，達(dá)到降低燃燒排放、減少污染的目的。本文將以長(zhǎng)江某標(biāo)準(zhǔn)船型動(dòng)力系統(tǒng)改造方案為依托，詳細(xì)闡述內(nèi)河船雙燃料動(dòng)力系統(tǒng)改造技術(shù)及其推廣應(yīng)用前景。

1 ?船舶動(dòng)力系統(tǒng)改造技術(shù)

1.1? 船舶主動(dòng)力LNG供氣系統(tǒng)技術(shù)介紹

（1）LNG供氣系統(tǒng)組成

船舶主動(dòng)力LNG供氣系統(tǒng)共包含儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)、進(jìn)氣控制系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)以及電氣監(jiān)控系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖1）。

（2）LNG供氣系統(tǒng)原理介紹

儲(chǔ)罐中 LNG 經(jīng)過(guò)儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)氣化器氣化后，燃?xì)鉁囟群蛪毫颈３制椒€(wěn)，分別進(jìn)入燃?xì)庵Ч苤校?jīng)過(guò)進(jìn)氣控制系統(tǒng)中燃?xì)忾y單元（GVU）中的濾器過(guò)濾再由調(diào)壓閥調(diào)整為所需壓力后到達(dá)氣軌中，由氣軌中的電磁噴射閥通過(guò)進(jìn)氣支管直接將燃?xì)鈬娚涞矫總€(gè)氣缸燃燒室中參與燃燒。

在整個(gè)管路中，通過(guò)儲(chǔ)罐供氣系統(tǒng)氣化器后的燃?xì)饪偨刂归y和GVU 中的氣控截止閥來(lái)控制燃?xì)獾耐〝啵⑴浜贤笟忾y排除管中的殘留氣體。運(yùn)行雙燃料工況時(shí)，選擇機(jī)艙控制箱上的燃?xì)?燃油旋鈕或者駕駛室控制箱上的燃?xì)?燃油旋鈕，控制箱中的 ECU 單元對(duì)采集到的柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、控制系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)滿足雙燃料工況時(shí)，打開(kāi)相應(yīng)支路上 GVU 中的氣控截止閥，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)和供油提前角，通過(guò)每個(gè)電磁噴射閥按順序依次直接噴入燃燒室，在燃燒室內(nèi)被引燃的柴油點(diǎn)燃后燃燒做功，電子調(diào)速器控制高壓油泵，減少燃油供應(yīng)量，由燃?xì)獠糠执嫒加?，達(dá)到節(jié)約能源的效果。進(jìn)入燃?xì)饽Ｊ綍r(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī) ECU（電控單元）根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速及噴油量判斷負(fù)責(zé)大小和工況，根據(jù)上止點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)控制各個(gè)氣缸的噴射時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)噴射模式。

電氣控制系統(tǒng)是整個(gè)供氣系統(tǒng)的重要一環(huán)。系統(tǒng)主要包括安全監(jiān)控部分、發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分和輔助控制部分，主要作用是對(duì)整個(gè)供氣系統(tǒng)的安全進(jìn)行監(jiān)控，并控制發(fā)動(dòng)機(jī)及其輔助系統(tǒng)和設(shè)備工作。

1.2? 船舶主動(dòng)力LNG供氣系統(tǒng)改造實(shí)施方案

（1）船體改造

由于新增加一套供氣系統(tǒng)，存在氣體儲(chǔ)罐布置以及結(jié)構(gòu)船體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的問(wèn)題，在船體改造過(guò)程中主要涉及以下方面。

儲(chǔ)罐罐體安裝基座布置。由于LNG具有揮發(fā)性，且存在與空氣混合后燃燒或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，因此，氣體儲(chǔ)罐需布置在露天區(qū)域，一般布置在船體尾部露天甲板區(qū)域，儲(chǔ)罐通過(guò)安裝在甲板上的基座進(jìn)行固定。儲(chǔ)罐布置區(qū)域船體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。由于儲(chǔ)罐自重較重，會(huì)造成船體結(jié)構(gòu)局部壓力增大，所以需要對(duì)儲(chǔ)罐安裝區(qū)域內(nèi)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)處理。儲(chǔ)罐布置區(qū)域附近艙室防火布置。由于LNG氣體具有揮發(fā)性和可燃性，因此，在儲(chǔ)罐安裝區(qū)域附近艙室需“A-60級(jí)防火分隔”處理，避免艙室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)氣體產(chǎn)生影響。儲(chǔ)罐安裝區(qū)域設(shè)置防撞墻。設(shè)置防撞墻主要目的是避免船舶在裝卸貨作業(yè)過(guò)程中，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行誤碰撞，從而產(chǎn)生罐體內(nèi)氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）輪機(jī)及系統(tǒng)改造

增設(shè)一套供氣系統(tǒng)，包含儲(chǔ)罐、LNG供氣管路系統(tǒng)、LNG加熱管路系統(tǒng)、LNG系統(tǒng)閥件控制管路系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于LNG氣體供氣。增設(shè)氣罐區(qū)域內(nèi)水霧消防系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)置可以對(duì)氣罐區(qū)域內(nèi)LNG泄漏進(jìn)行稀釋，減少火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)，同時(shí)可以在外界溫度過(guò)高時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行噴淋降溫。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，將原柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改造為柴油--LNG混合動(dòng)力型發(fā)動(dòng)機(jī)。該項(xiàng)技術(shù)改造由專業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家進(jìn)行，船舶進(jìn)行改造時(shí)主要負(fù)責(zé)將原柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更換為雙燃料混合發(fā)動(dòng)機(jī)，以及更改后相應(yīng)管路系統(tǒng)的更改。

（3）電氣系統(tǒng)改造

增設(shè)一套監(jiān)控系統(tǒng)，在機(jī)艙、雙臂管以及氣罐區(qū)域安裝可燃?xì)怏w固定式探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)LNG氣體在傳輸過(guò)程中泄漏進(jìn)行監(jiān)控。增設(shè)一套氣體控制系統(tǒng)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分和輔助控制部分，主要作用是對(duì)整個(gè)供氣系統(tǒng)的安全進(jìn)行監(jiān)控，并控制發(fā)動(dòng)機(jī)及其輔助系統(tǒng)和設(shè)備工作。

2 ?船舶清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施的優(yōu)勢(shì)與不足分析

2.1? 船舶清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施優(yōu)勢(shì)分析

（1）減少排放，降低污染。采用清潔能源（LNG）動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)，柴油替代率達(dá)60%～80%，可實(shí)現(xiàn)SO_X減排85%～90%，CO₂減排15%～20%，同時(shí)，噪音污染、煙塵、費(fèi)油水排放也大幅降低，既可減少對(duì)環(huán)境的污染，又改善船員工作環(huán)境;

（2）經(jīng)濟(jì)性好。1m?LNG燃量值約為1.1～1.2升柴油，1m?LNG價(jià)格約為1升柴油價(jià)格3/4，綜合性分析，LNG燃料經(jīng)濟(jì)性相比較柴油燃料可節(jié)省30%～40%。

2.2? 船舶主動(dòng)力系統(tǒng)改造存在的問(wèn)題分析

船舶主動(dòng)力系統(tǒng)改造目前在技術(shù)方面已經(jīng)攻克，相應(yīng)的配套設(shè)備均有成熟技術(shù)以及設(shè)備配套制造廠家，但在長(zhǎng)江水域內(nèi)航行船舶進(jìn)行都動(dòng)力系統(tǒng)改造主要面臨以下難點(diǎn)：

（1）LNG加氣配套設(shè)施不完善。由于船舶受空間限制，增設(shè)氣體儲(chǔ)罐容積有限，導(dǎo)致續(xù)航能力不足，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，如長(zhǎng)江水域船舶改為混合動(dòng)力推進(jìn)后，為滿足船舶航行需要，需在長(zhǎng)江沿途每間隔100公里布設(shè)一個(gè)加氣站，但目前長(zhǎng)江沿線加氣站布置數(shù)量無(wú)法滿足。

（2）相應(yīng)規(guī)范不完善。海事管理部門尚未提供LNG動(dòng)力船在航行過(guò)程中相應(yīng)管理規(guī)范，例如如何安全規(guī)范通過(guò)水利大壩等水上固定設(shè)施建筑物，既為大壩等水上建筑物管理者造成困惑，也為船舶駕駛者帶來(lái)了不便。

3? 結(jié)束語(yǔ)

“氣化長(zhǎng)江、綠色航行”是保護(hù)長(zhǎng)江、保持生態(tài)的一項(xiàng)大的措施，LNG作為船舶動(dòng)力能源的實(shí)施，將極大的解決船舶航行對(duì)長(zhǎng)江流域環(huán)境的污染，文中探究的內(nèi)河船清潔能源動(dòng)力系統(tǒng)改造技術(shù)對(duì)未來(lái)船舶綠色建造技術(shù)提供了一種思路，隨著相應(yīng)規(guī)范制度的健全以及配套設(shè)施設(shè)備的完善，該技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用，并為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)一份力量。

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