LNG船用技术及其绿色性的研究

LNG船用技术及其绿色性一、船用LNG在中国的发展：目前，国内船用LNG利用基本处于空白领域，我国内河航运燃料以柴油动力为主，尚未将LNG燃料应用于船用领域，但近两年LNG行业内一些技术领先公司已经尝试将LNG船用燃料作为LNG行业未来发展的一个重要方向，已有多种型号的船舶主流柴油机已经进行台架测试，并通过了国家相关部门组织的鉴定验收，证明了技术和经济上的可行性。此外在政府“节能减排”政策指引下，内河船改装LNG燃料将成为重点发展领域。二、能源属性：LNG动力船舶所采用的能源类型主要是LNG，即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。相对于目前船舶主要采用的能源——柴油来说，LNG是一种清洁的能源，采用LNG燃料可以减少10%～20%的CO2排放量，90%的NOX排放量，100%的硫化物和颗粒物排放。而且，LNG燃料主机不需要安装润滑油清洁设备，内部环境较好。三、LNG的优势：安全性：1、LNG的燃点为650比汽油的427和柴油的260燃点高很多；2、LNG的密度为0.47左右，气化后的密度只有空气的一半左右，稍有泄露即挥发扩散；3、LNG爆炸极限4.7~15%、比汽油的1~5%、柴油的0.5~4.1宽，更难达到爆炸条件；由此可见，LNG汽车比汽油、柴油汽车更安全环保性：1．天然气中几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生的二氧化碳少于其他化石燃料；2．据资料显示，使用天然气作为船舶燃料相比起柴油作燃料，一氧化碳可以减少排放90%、无二氧化碳、粉尘排放；3.天然气在液化前必须经过严格的预净化，因而LNG中的杂质远远低于LPG、CNG,船舶使用其作燃料尾气排放可基本达到零排放经济性：1．LNG的价格比汽油、柴油低得多；2．LNG燃烧完全，不产生积碳，不稀释润滑油，能有效减轻零件磨损，延长主机使用寿命。经测算，1立方米LNG气体近似于1到1.1公升(汽、柴)油。目前柴油均价6元/公升，天然气按照4.5元/立方米计算，如果按照70%的替代率来算，一年大约节省19.23万元。而改装成本船用LNG装置约5万元/套，船用储罐及汽化器约为13万元/套，共计18万元/套，12个月就能收回改装成本。四、LNG动力系统目前的成功应用LNG燃料早在1964年就开始应用于LNG运输船，但直到2000年才开始应用于其他类型船舶。据统计，2000～2010年全球采用LNG作为燃料的船舶共22艘（不包括LNG运输船）。目前，建造最多的LNG燃料船舶是渡船，其中包括车/客渡船、滚装船、客滚船等，因为这些船舶多属于短途沿海航行，下面介绍几种LNG动力系统的船舶。1.世界首艘LNG燃料渡船图4-1LNG燃料渡船“M/FGlutra”号LNG储存在2个真空、珍珠岩绝热不锈钢低温储气罐中，每个LNG储气罐容积约为32m3，最大填充率为85%。储气罐的外层是不锈钢容器，该容器为双壁结构，中间填充矿物纤维。不锈钢容器可以防止LNG逸出，还避免低温液体对船体钢板的冷却侵蚀。对于气体系统的要求之一是当船舶以最高速度与码头发生碰撞时不会出现任何损坏。2个储气罐设置在位于主甲板下的两个独立舱室，每个舱室还配有蒸发器，蒸汽通过双管输送至压力为4bar的主机舱。2.瓦锡兰65000吨级LNG燃料旅游船图4-2瓦锡兰65000吨级豪华旅游船图4-365000吨级豪华旅游船双燃料推进布置图船上安装3个465m3的瓦锡兰LNGPacs储气罐，LNG每天消耗量为45t，自持力为12天。35米长的C型储气罐安装在游泳池甲板下面的舱壁甲板上，这种布置既不影响水密舱壁，还能够通过船尾户外甲板进入舱室。该船装有2台瓦锡兰6L50DF型和2台8L50DF型双燃料发动机，主机总功率为27300kW，LNG为主燃料，柴油为备用燃料，有2个8000kW的电动机。燃料补给站布置在船尾贮存柜附近，既减少了管路长度，又可以保证安全。由于LNG储气罐容积较大，船舶的补给将通过驳船或者小型LNG运输船完成。目前，世界探明的天然气储量非常丰富，液化天然气的现货价格仅相当于柴油的1/4到1/3。目前欧美发达国家LNG的利用率已达25%，中国虽仅为3.9%，但采用LNG的年增速达到了世界先进水平。截止目前，中国已成为世界上主要的LNG进口国，预计到2015年，LNG的年供应量将达2800-3350亿立方米。综上所述，LNG船用技术必将在不久的将来快速发展，我们也即将迎来LNG时代。