LNG燃料动力船舶技术发展与应用概论

1、LNG燃料动力船舶技术发展与应用前言二十一世纪是人类追求美好生活、实现美丽梦想的伟大时代，也是面临诸多问题、迎接挑战的变革时代。虽然世界经济仍然在快速发展，科学技术也在飞速进步，但是人类面对的问题似乎也越来越多，如全球气候的不断恶化等环境问题、煤炭和石油等化石燃料的消耗殆尽等能源问题，这两个重大问题也是二十一世纪人类必须要解决的。因此，世界各国、各行各业都在研究和找寻有效的解决方法。对于世界界船舶工工业来说说更是如如此。我我们知道道，物流流业是仅仅次于制制造业的的石油消消费第二二大行业业，而船船舶长期期以来一一直是物物流行业业的消耗耗和排放放的“大户”。由于成成品油价价格不断断上涨，国际污污染

2、公约约日趋严严格，使使得整个个船舶工工业不得得不寻求求新的解解决之道道。船用用LNGG技术似似乎给我我们带来来了希望望，它不不仅清洁洁，而且且储量充充沛，甚甚至比石石油的储储量还要要丰富，如果应应用LNNG作为为动力，似乎同同时缓解解了上述述的两个个问题。然而，对于现现有的技技术与政政策而言言，要实实现全面面的LNNG化，我们还还有相当当长的路路要走。下面我我们对LLNG燃燃料动力力船舶技技术的现现状、发发展和应应用进行行初步的的探讨。一、发展展LNGG燃料动动力船舶舶的优势势LNG就就是 HYPERLINK /v379197.htm?ch=ch.bk.innerlink 液化化天然气气（Li

3、iqueefieed NNatuurall HYPERLINK /v306553.htm?ch=ch.bk.innerlink Gaas）的的简称。将 HYPERLINK /v4567867.htm?ch=ch.bk.innerlink 气田生产产的 HYPERLINK /v31495.htm?ch=ch.bk.innerlink 天然然气净化化处理，再经超超低温（-1662）加压压液化就就形成液液化天然然气。”LNGG主要成分分是甲烷烷，它无色色、无味味、无毒毒且无腐腐蚀性，其体积积约为同同量气态态天然气气体积的的1/6600，重量仅仅为同体体积水的的45%左右， HYPERLINK /v1

4、1039.htm?ch=ch.bk.innerlink 热值约为汽油的的1.22倍。与传统的的燃油相相比，LLNG具具有以下下优势：1.储量量丰富。20009年已已探明储储量达1188万万亿立方方米，可可至少满满足全世世界需求求1500年以上上。近几几年科学学家从深深海中发发现了“可燃冰冰”这种能能源，它它是一种种“固态”型天然然气，11体积“可燃冰冰”可分解解成1664体积积的天然然气和00.8体体积水。据统计计，地球球上“可燃冰冰”所含能能量相当当于石油油、天然然气、煤煤总和的的3倍。我国220088年底探探明天然然气储量量达到6633557亿立立方米，具有广广泛运用用天然气气的资源源基础

5、。2.经济济性好。按照目目前的油油价和LLNG价价格水平平（柴油油82000元/吨，LNGG50000元/吨），使用LLNG比比使用柴柴油节约约40%60%的燃料料费用。按热值值计算，LNGG价格只只有柴油油的600%左右右（1立立方米天天然气产产生的能能量相当当于1.2升柴柴油产生生的能量量），且且因为天天然气燃燃烧彻底底，不易易积碳，减少维维护费用用逾500%。3.环保保性好。首先，LNGG在液化化前灰尘尘、硫、水分等等杂质已已被排除除，是一一种洁净净能源；其次，与其它它化石燃燃料比，在相同同的能量量输出下下，LNNG的污污染物排排放最少少，一般般来说可可以减少少10%200%的CCO2排

6、排放量，90%的NOOX排放量量，1000%的的硫化物物和颗粒粒物排放放；最后后，天然然气燃烧烧时比较较柔和，燃烧噪噪声小。4.安全全性好。首先，天然气气燃点为为6500（柴油油为2660，汽油油为4227）；其其次，天天然气发发生爆炸炸的浓度度区间是是5-115%（柴油为为0.55-4汽汽油为11-5%）；最最后，天天然气密密度是空空气的555%，泄漏后后会直接接扩散到到空气中中，如果果加入嗅嗅剂泄漏漏时可被被及时发发现，减减少安全全隐患。5.冷能能利用。LNGG 在气气化时产产生大量量的冷能能（86608883kkJ/kkg）。在发动动机设计计或改装装时可以以给予考考虑，持持别船舶舶制冷和

7、和空调、渔船冷冷冻和冷冷藏等方面给予予利用。LNG与与CNGG、LPPG的区区别：1. CCNG是是压缩天天然气(CommpreesseedNaaturralGGas)。目前在在汽车上上应用较较多，技技术也较较成熟。它是天然然气加压压并以气气态储存存在容器器中（20MMPa），它与管管道天然然气的组组分相同同，CNGG的体积积能量密密度约为为汽油的的26%。LNGG的组成成比CNNG更纯纯净，不不含水分分，因而而LNGG的排放放性能要要优于CCNG。2.LPPG是液化石石油气(LiqqueffieddPettrolleummGass)。经常容容易与LLNG混混淆，其其实它们们有明显显区别。LP

8、GG的主要要组分是是丙烷（超过995%），还有有少量的的丁烷。LPGG在适当当的压力力下以液液态储存存在储罐罐容器中中，常被被用作炊炊事燃料料和车辆燃燃料。二、发展展LNGG燃料动动力船舶舶的背景景分析1.节能能减排的的要求。据统计计，世界界航运业业每年要要消耗220亿桶桶燃油。我国是是一个人人均占有有资源相相对贫乏乏的国家家，节能能减排责责任重大大。20010年年我国原原油消耗耗达到44.555亿吨，需进口口2亿吨吨才能满满足要求求，约为为总需求求的455%；预预计20020年年，原油油消耗将将达5.6亿吨吨，石油油对外依依存度将将提高到到60%。巨大大的原油油消费又又会促使使原油价价格保持

9、持高位，提升船船舶运营营成本。因此，原油短缺缺会制约约我国经经济的发发展，还还会严重重威胁国国家的能能源安全全。随着原油油的消耗耗，随之之带来的的就是排排放污染染。据统统计，世世界航运运业每年年要排放放超过112亿吨吨二氧化化碳，约约占全球球总排放放量6%。为应应对世界界气候变变化出台台的环保保法规，规定了了船舶污污染防治治、减少少排放的的标准和和时限。近年来来，国际际海事组组织（IIMO）加强了了对海上上船舶排排放的强强制性规规定，如如果各国国都执行行IMOO的排放放强制性性规定的的话，55-100年后世世界上用用于近海海贸易的的船只大大多数都都会使用用LNGG作为船船用燃料料。在我国物物流

10、业是是仅次于于制造业业的石油油消费第第二大行行业，全全行业石石油制品品消耗占占全国的的34%左右，二氧化化碳排放放量占118.99%，并并且这一一比例仍仍逐年上上升。而而船舶长长期以来来一直是是我国物物流行业业的消耗耗和排放放“大户”，以我我国内河河为例，目前内内河船舶舶柴油机机每年产产生的NNOX、SOOX和颗粒粒等污染染物约1100万万吨，占占港口区区域总量量的500%以上上。因此此，以技技术创新新为先导导，大力力提升船船舶动力力装置的的节能减减排能力力，走绿绿色船舶舶动力发发展之路路已成为为贯彻落落实科学学发展观观、建设设节能型型社会的的必然选选择。2.降低低噪声的的要求。船员长长期工作

11、作和生活活在船上上，强烈烈的噪音音使船员员精神疲疲劳，工工作效率率下降，严重时时影响身身心健康康，危及及航行安安全。220世纪纪80年年代，由由于航运运业的蓬蓬勃发展展，国际际社会普普遍关注注船舶舱舱室的噪噪音问题题，相关关研究较较多，也也促使了了我国一一系列规规范的出出台。之之后一段段时间，随着造造船技术术的成熟熟，舱室室噪音得得到一定定控制，关注度度逐渐降降低，国国内相关关研究也也日趋减减少。然然而，目目前的船船舶动力力装置普普遍采用用的是高高噪音的的柴油机机，而且且随着人人们对工工作、生生活环境境舒适度度的要求求日益提提高，作作为影响响船员生生活质量量和工作作质量的的主要因因素之一一，噪

12、音音问题不不容忽视视。大型型远洋船船舶的技技术标准准和相关关规范要要求较高高，且在在机舱均均设置隔隔音效果果很好的的集控室室，一般般能够满满足我国国运输输船舶舱舱室噪音音标准及运运输船舶舶舱室噪噪音测量量方法的要求求。而内内河小型型船舶多多采用高高噪音的的中、高高速柴油油机作为为动力装装置，且且有很多多小船根根本没有有集控室室，轮机机人员长长期暴露露在高噪噪音的冲冲击之下下，长此此以往，听力严严重受损损，身心心健康无无法保障障。现代代船用柴柴油机普普遍采用用高增压压，其增增压器转转速可达达200000rrpm以以上，对对气流的的作用可可产生剧剧烈的高高频噪音音，是柴柴油机最最大的噪噪音源；而柴

13、油油机气缸缸内的剧剧烈燃烧烧(爆压压可高达达20MMPa)，亦会会发出强强烈噪音音；四冲冲程柴油油机进、排气阀阀周期性性的启闭闭，也会会发出刺刺耳的敲敲击声。3.国家家高度重重视。国国家“十二五五”发展规规划把节节能减排排作为重重要战略略目标之之一，各各行各业业提出了了严格的的节能减减排目标标。同时时，温家家宝总理理在哥本本哈根全全球气候候大会上上向世界界承诺到20220年前前CO2排放量量比20005年年减少440%-45%。船舶舶燃料作作为耗能能和碳排排放大户户，必然然会成为为改造重重点。20111年1月月国务院院正式颁颁布关关于加快快长江等等内河水水运发展展的意见见，将将内河水水运发展展

14、上升为为国家战战略，提提出了我我国内河河水运的的发展目目标，明明确要求求利用110年左左右的时时间，建建成畅通通、高效效、平安安、绿色色的现代代化内河河水运体体系。国国家船检检总局也也表示，国家船船检总局局和地方方各级船船检部门门将一如如既往地地支持和和关注LLNG船船舶的实实践和推推广。同年33月，交交通部发发布关于于贯彻国务院院关于加加快长江江等内河河水运发发展的意意见的的实施意意见，明明确指出出要着力力构建绿绿色内河河水运体体系。各各地市也也纷纷推推出贯彻彻国务务院关于于加快长长江等内内河水运运发展的的意见的实施施意见，都把利利用绿色色能源作作为以后后发展的的重点。根据交通通运输部部规划

15、，“十二五五”期间，我国新新节能减减排技术术的应用用试点将将逐步增增加，内内河柴油油和LNNG混合合动力船船舶技术术正是其其中的试试点新技技术之一一。20012年年1月，海事局局又专门门下发通通知，对对LNGG燃料动动力船舶舶改造试试点工作作进行明明确。在在渔业领领域，根根据农业业部渔业业船舶检检验局的的发展规规划，“十二五五”期间，我国将将全力提提升渔船船装备技技术水平平，推动动渔业船船舶向现现代安全全、节能能、环保保、经济济型方向向发展转转变。用LNGG代替柴柴油作船船舶燃料料，符合合国家“十二五五”发展规规划和科科学发展展观的总总体要求求，且能能带来经经济效益益，必将将成为国国家大力力支

16、持的的产业项项目。可可以预见见，以天天然气为为主导的的中国绿绿色海运运时代即即将开启启。4.渔船船领域需需求。我我国是世世界上渔渔船最多多的国家家，现拥拥有渔船船达1006万艘艘以上，约为全全世界渔渔船总量量的255%，渔渔船功率率总和超超过16600万万kw，而海洋洋渔船总总能耗约约占整个个渔业能能耗的770%，渔船燃燃料的费费用约占占渔业捕捕捞成本本的755%。近近年来，尽管国国家出台台的柴油油补贴政政策对渔渔船补贴贴进入常常态化，但高起起的油价价和高油油耗，使使得渔民民们难以以接受，造成渔渔船被迫迫停港现现象非常常普遍，渔民生生产生活活也面临临较大困困难。与与此同时时，燃油油的大量量消耗

17、，带来的的污染物物的排放放较高。作为绿绿色能源源的天然然气，具具有储量量丰富，价格低低廉，运运输方便便，使用用安全等等优点，替代柴柴油在渔渔船等领领域推广广使用，将推进进渔船节节能减排排，促进进渔民持持续增收收，对促促进渔船船的现代代化发展展将会起起到重要要的作用用。农业部渔渔业船舶舶检验局局与中海海石油气气电集团团公司签签署“绿色能能源框架架协议”。根据据协议要要求，中中海油改改造了天天津北塘塘渔港的的20条条渔船，并与220122年111月133日对拥拥有“柴油-LNGG”双动力力的津塘塘渔0338088和津塘塘渔0338200渔船进进行了试试航，这这是国内内首批接接受“油改气气”改造的的

18、渔船。下一批批30艘艘渔船的的改造施施工即将将在北塘塘渔港进进行，预预计20012年年内改造造完成。农业部部渔业船船舶检验验局20012年年确定的的渔船液液化天然然气（LLNG）动力改改造计划划提出，到20020年年，要使使适用于于LNGG动力的的渔船柴柴油消耗耗量中的的70%被LNNG代替替。5.LNNG动力力船舶改改造相关关规范要要求。任任何产业业的发展展离不开开政策规规范的指指导和约约束，由由于LNNG动力力船舶产产业发展展时间短短，因此此目前与与LNGG动力船舶舶制造、改造和和检验的的相关政政策、规规范不多多，但国国际海事事组织、船级社社和国内内海事部部门仍制制定了相相关的规规范来促促

19、进该产产业的健健康快速速发展，相关规规范见表表1。表1 LLNG动动力船舶舶相关规规范序号规范名称称颁布时间间颁布单位位1双燃料料发动机机系统设设计与安安装指南南20077中国船级级社CCCS2气体燃燃料动力力船检验验指南20100中国船级级社CCCS3散装运运输液化化气体船船舶构造造与设备备规范20055中国船级级社CCCS4内河散散装运输输液化气气体船舶舶构造与与设备规规范20088中国船级级社CCCS5有关船船上天然然气燃料料发动机机装置安安全性的的临时指指南20099IMO海海事安全全委员会会MSCC6LNGG燃料动动力试点点船舶关关键设备备技术要要求20122中国海事事局7LNGG燃

20、料动动力试点点船舶技技术要求求20122中国海事事局8LNGG燃料动动力船舶舶应用安安全研究究项目组组织与实实施方案案20122中国海事事局气体燃料料动力船船舶除满满足以上上技术要要求外，尚应满满足国国内航行行海船法法定检验验技术规规则（20111）或或内河河船舶法法定检验验技术规规则（20111）的的相关要要求。三、双燃燃料动力力船舶的的发展1.低速速双燃料料发动机机的发展展目前，全全球推出出的低速速双燃料料发动机机仅有瓦瓦锡兰的的RTXX5型和和曼恩（MANN）的MME-GGI型发发动机，处于试试验测试试阶段。另外，日本三三菱重工工（MHHI）和和韩国现现代重工工（HHHI）也也开始启启动

21、这一一技术。早在19973年年，在被被瓦锡兰兰兼并之之前的著著名低速速机供应应商-瑞瑞士苏尔尔寿公司司就已为为LNGG船“维纳托托尔”号配备备了一台台低速双双燃料77RNMMD900型发动动机。220100年秋季季瓦锡兰兰正式启启动低速速双燃料料发动机机研制，20111年22月进行行RTXX5新型型低速双双燃料发发动机的的测试工工作。早在19994年年，作为为占有全全球800%低速速机市场场份额的的巨头曼曼恩就开开始低速速双燃料料发动机机的研发发工作。20111年55月188日，曼曼恩在哥哥本哈根根举行了了ME-GI型型双燃料料发动机机的发布布仪式。宣称，新型主主机可较较传统柴柴油机减减少23

22、3%的二二氧化碳碳排放，而NOOX、SOOX排放分分别能减减少800%和990%。20112年44月，曼曼恩在哥哥本哈根根又举行行第二次次ME-GI型型发动机机测试展展示会，宣称，韩国现现代重工工和日本本三井造造船将分分别生产产该机型型的原型型机，此此举意味味着MEE-GII型发动动机向商商业化方方面迈进进了重要要一步。预计220122年111月，韩韩国现代代重工将将生产11台8SS70MME-GGI型机机，而三三井造船船则将在在20113年下下半年生生产1台台6S770MEE-GII型机。20122年6月月，日本本三菱重重工（MMHI）着手开开发一款款低速双双燃料船船用二冲冲程发动动机（UU

23、EC-LSGGI：1110000-1180000kww,D=6000mm）预计220155年推出出。20012年年6月，韩国现现代重工工（HHHI）推推出Hiimseen HH35/40GGV型单单气体燃燃料发动动机，作作为一台台发电用用动力装装置出现现在中东东的第一一范例，也可用用于商船船、近海海工程设设施与钻钻井平台台。目前前，HHHI在柴柴油发动动机市场场上占据据了355%份额额，20012年年计划115%用用于以气气体为燃燃料的发发动机替替代。2.中速速双燃料料发动机机的发展展与低速双双燃料发发动机相相比，中中速双燃燃料发动动机的发发展明显显领先。一方面面，中速速机一般般作为中中小型船

24、船舶的推推进主机机或发电电机使用用，功率率相对较较小，燃燃料需求求量也较较少，船船舶燃料料携带问问题易解解决。另另一方面面，由于于中速双双燃料发发动机有有能够广广泛应用用于沿海海和内河河船舶的的前景预预期，发发展受到到更多的的关注。目前，全球推推出中速速双燃料料发动机机的制造造商有瓦瓦锡兰、曼恩、卡特彼彼勒等。其中，瓦锡兰兰遥遥领领先，共共推出三三种机型型，并获获得大量量订单；曼恩发发展相对对落后，但也推推出两种种机型，有部分分订单；卡特彼彼勒只处处于起步步阶段。瓦锡兰截截至20012年年5月底底，已为为1000艘LNNG船提提供了550DFF双燃料料发动机机，加上上目前的的手持订订单，使使用

25、该机机型的LLNG船船占到了了LNGG船队总总量的四四分之一一。推出出的机型型还有334DFF、200DF，应用范范围扩展展到小型型货船、渡船、拖船、船用发发电机和和陆用发发电机，瓦锡兰兰已交付付了7220台双双燃料发发动机。曼恩于220077年才通通过511/600DF中中速双燃燃料发动动机的最最后测试试，并首首次用于于船舶领领域，并并为西班班牙航运运公司的的LNGG船提供供了5台台8L551/660DFF双燃料料发动机机。之后后也为陆陆用和发发电用提提供了双双燃料发发动机。20112年55月，获获得两台台8L551/660DFF和两台台9L551/660DFF订单（俄罗斯斯现代商商船公司司

26、）。卡特彼勒勒于20011年年底推出出旗下MMAK品品牌的双双燃料发发动机MMAK M466DF，该机型型正在德德国罗斯斯托克卡卡特彼勒勒发动机机厂进行行试验，预计首首台将于于20114年交交付。 与欧洲洲船用发发动机生生产商相相比，亚亚洲主要要造船国国的制造造商目前前均未能能推出中中速双燃燃料发动动机。韩韩国方面面，虽然然现代重重工自主主品牌得得的Hiimseen中速速机已取取得巨大大成功（20115年55月），但也仅仅是推出出了Hiimseen品牌牌的气体体发动机机，尚未未能进一一步拓展展至双燃燃料发动动机。目目前，采采取合作作方式与与瓦锡兰兰合资成成立了瓦瓦锡兰现现代发动动机公司司，生产

27、产瓦锡兰兰50DDF双燃燃料发动动机，同同时引进进许可生生产曼恩恩的MEE-GII低速双双燃料发发动机。3.我国国双燃料料发动机机的发展展受限于较较为落后后的船用用柴油机机研发技技术，我我国目前前尚未推推出中速速或低速速船用双双燃料发发动机，但在促促进内河河船舶使使用双燃燃料动力力上依旧旧取得了了不错的的进展。长航集集团、中中兴恒河河投资集集团和富富地石油油控股集集团联合合开展的的“长江绿绿色物流流创新工工程”，以及及中国船船级社和和中国石石油联合合推进的的“气化长长江”等项目目，都致致力于我我国内河河船舶的的“油改气气”。船舶“油油改气”的原理理是：在在不更换换船舶发发动机的的条件下下，将柴

28、柴油-LLNG双双燃料系系统加装装到船舶舶上，将将柴油、LNGG按一定定比例混混合供给给发动机机，由LLNG提提供主要要动力，而柴油油用于点点燃压缩缩状态下下LNGG的引燃燃燃料和和部件的的润滑剂剂，一旦旦LNGG使用完完毕或因因故不能能及时填填充或燃燃气系统统出现故故障，船船舶仍可可以在纯纯柴油下下运行。20110年以以来，我我国成功功“油改气气”的内河河船舶不不断增多多，典型型案例有有：（1）220100年8月月，由江江苏宿迁迁海事局局牵头、北京油油陆集团团出资研研发的改改造船330000吨级的的“苏宿货货12660号”，在京京杭运河河苏北段段成功试试航。（2）220100年8月月，由湖湖

29、北西蓝蓝天然气气公司与与武汉轮轮渡公司司合作改改造的“武拖轮轮3022号”在武汉汉试水成成功。（3）220111年3月月，由中中国长航航集团、中兴恒恒河投资资集团和和富地石石油控股股集团共共同推进进的改造造船“长讯三三号”散货船船试航成成功。（4）220111年4月月，由中中石油昆昆仑能源源公司承承担并组组织研发发的满载载排水量量50000吨的的改造船船在安徽徽芜湖举举行试航航仪式。（5）220111年122月，由由山东昆昆仑胜利利能源公公司与山山东济宁宁市轮船船公司合合作改造造的“鲁济宁宁货25535号号”首航成成功。（6）220133年4月月，安徽徽省首艘艘LNGG燃料动动力试点点船舶“红

30、日1166”轮，顺顺利取得得船舶检检验证书书，成为为自我国国船舶实实施LNNG燃料料动力试试点改造造以来，首艘取取得船检检验证书书的船舶舶。20011年年4月77日，“红日1166”完成改改造后，正式下下水试航航，在试试运营的的2年中中，该船船未出现现任何故故障，总总体运行行平稳，取得良良好经济济和社会会效果。该船220122年100月100日通过过国家海海事局组组织的专专家审核核，并随随后取得得LNNG燃料料动力试试点船舶舶核准通通知。20113年44月，对对照LLNG燃燃料动力力试点船船舶关键键设备技技术要求求和LNGG燃料动动力试点点船舶技技术要求求，经经实船检检验，该该船顺利利获得船船

31、检机构构签发的的LNGG试点船船舶检验验证书。船舶的“油改气气”技术中中，LNNG的替替代率可可达600-900%，系系统改造造成本大大致为115-1100万万元左右右（一年年内可以以收回），值得得注意的的是，虽虽然在没没有解决决双燃料料发动机机的情况况下，推推进内河河船舶使使用双燃燃料依旧旧取得了了进展，但船舶舶可能在在某些工工况下面面临动力力不足问问题，同同时冷能能也没有有被充分分利用。除了内河河船舶“油改气气”取得了了一定进进展外，在双燃燃料发动动机改造造、拓展展、研制制和开发发方面，我国目目前也做做了大量量有益的的探索工工作，代代表性的的有：（1）中中石油旗旗下的济济柴动力力总厂自自主

32、研发发推出了了20000、330000系列高高速双燃燃料发动动机，应应用于石石油钻探探动力。20111年55月，济济柴投资资10亿亿元在武武汉江夏夏区兴建建新能源源船用发发动机生生产基地地，规划划投产后后年销售售额500亿元。20112年33月，济济柴与中中国长江江航运集集团签署署战略合合作协议议，将为为其1446艘330000-1000000载重吨吨的新建建或现有有内河船船舶提供供或改造造成LNNG双燃燃料动力力。（2）淄淄博柴油油机总公公司，在在原船用用柴油机机的基础础上，以以中国船船级社气体燃燃料动力力船检验验指南、钢钢制海洋洋渔船建建造规范范等为为主要研研发依据据，开发发了Z1170、

33、2100系列船船用双燃燃料发动动机。（3）220122年7月月，江苏苏韩通船船舶重工工开始建建造5万万载重吨吨的双燃燃料散货货船，预预计20014年年交付。（4）220122年100月，中中国船舶舶重工集集团7111所签签订了两两艘10000吨吨运输船船的双燃燃料改造造合同。（5）220122年100月，中中国北车车大连机机车车辆辆有限公公司推出出一款国国内最先先进的双双燃料船船用发动动机，它它是在原原有的662400型柴油油机的基基础上进进行系统统研发而而成，天天然气替替代率可可达800%。（6）220122年5月月，天津津塘沽水水产局与与中海石石油气电电集团贸贸易分公公司完成成了“渔船LL

34、NG及及柴油双双燃料改改造试验验示范项项目”协议签签署，将将对北塘塘50艘艘渔船进进行油气气混合动动力改造造。111月份已改造完完成200艘，成成为全国国首批油油气混合合动力渔渔船，为为全国“LNGG能源上上渔船”战略提供供示范。(7)我我国五大大燃气公公司（新新奥燃气气、港华华燃气、华润燃燃气、中中国燃气气、中油油燃气）均已在在LNGG船用市市场取得得一定成成果。其其中，华华润燃气气首艘LLNG-柴油混混合动力力船舶已已于20013年年1月77日试航航，中油油燃气也也于20012年年在赣江江等流域域完成55艘LNNG船舶舶改装并并投入运运营，另另有100艘船舶舶正在改改装阶段段。四、LNNG

35、混合合动力系系统所谓LNNG混合合动力就就是在船船舶现有有柴油机机的基础础上，增增加一套套LNGG供气系系统和柴柴油LNNG双燃燃料电控控喷射系系统，通通过电子子装换开开关，可可实现单单纯柴油油燃料状状态下和和油气双双燃料状状态下两两种运行行模式，将船舶舶单一的的柴油动动力改造造为柴油油LNGG双燃料料动力，通过采采用LNNG部分分替代柴柴油燃料料，达到到节省燃燃油和降降低排放放的双重重目的。1.LNNG混合合动力的的特点船舶采用用LNG-柴柴油双燃燃料动力力后，柴柴油的平平均替代代率达到到60%至80%，可实现现硫氧化化合物减减排855%990%，二氧化化碳减排排15%200%，同同时，噪噪

36、声污染染、烟尘尘、废油油水排放放也大大大降低，船员的的工作生生活环境境得到很很大改善善。同时时，由于于装备了了智能化化的安全全监测与与处置系系统，一一旦有可可燃气体体泄露，就会自自动报警警，自动动切断天天然气管管路，启启动防爆爆通风机机，隔开开储罐与与舱室和和机舱，确保船船舶运营营安全和和船员生生命安全全。此外外，采用用LNGG燃料，即使船船舶发生生沉没事事故，也也不会出出现由于于使用柴柴油燃料料导致大大面积水水域污染染的现象象。2.现有有柴油动动力到LLNG混混合动力力的改装装首先是船船体改造造。针对对试验船船船体本本身的特特点，将将LNGG储罐放放置于船船体尾部部的空闲闲区，并并设计一一个

37、底座座（700-800厘米）。底座座与甲板板是焊接接连接，储罐与与底座是是螺栓连连接。储储罐相邻邻厨房和和起居室室的一侧侧都要增增加一道道隔离空空仓。储储罐顶部部是敞开开的。气气化器可可占用部部分盥洗洗室的空空间。其次是船船用LNNG-柴柴油混燃燃系统。根据船船的空间间特点设设计、安安装、连接船船用LNNG-柴柴油混燃燃系统，依次为为：LNNG储罐罐、气化化器、气气体流量量计、电电动截止止阀、不不锈钢管管路、阻阻火器、减压稳稳压阀、喷射阀阀、柴油油机。第三是安安全与消消防。在在LNGG储罐位位置应安装22个可燃燃气体探探测器，在机舱舱内应安装44个可燃燃气体探探测器。在机舱舱两侧顶顶部位置置应

38、安装2台轴流流防爆风风机。一一旦有可可燃气体体泄露，浓度达达到天然然气燃爆爆点的220%就就进行声声光报警警，并自自动启动动轴流风风机进行行强制排排风换气气。如果果浓度达达到燃爆爆点的440%，则自动动切断电电动截止止阀。上上述动作作过程全全部是自自动控制制。另外外在储罐罐位置和和机舱内内各摆放放了两台台干粉灭灭火器。最后是电电路改造造。根据据船用发发电电压压不稳定定的特点点要进行稳稳压和电电压逆变变等设计计，确保保满足控控制系统统和轴流流风机用用电的需需要。3.LNNG混合合动力的的推广应应用大量试验验和研究究表明，LNGG-柴油油双燃料料动力技技术已经经初步具具备了推推广应用用的条件件。为

39、迅迅速把科科研成果果转化为为现实生生产力，还需进进一步做做好以下下几个方方面的工工作。一是开展展加气站站规划。为满足足LNGG-柴油油双燃料料动力船船舶加气气的需求求，需在在港口和和沿河布布置加气气站。据据悉，中中石油及及港华燃燃气有限限公司共共同投建建的3条条LNGG加气趸趸船有望望在20013年年6月左左右下水水试航，为来往往船舶加加气。预预计20013年年期间，国内将将建成约约10座座水上加加气点，且长江江沿线未未来共规规划布局局30000个船船舶加气气点。二是研究究制定相相关技术术标准。目前，中国船船级社已已经完成成气体体燃料动动力船舶舶检验指指南，国家220122年也颁颁布了LNGG

40、燃料动动力试点点船舶关关键设备备技术要要求和和LNNG燃料料动力试试点船舶舶技术要要求，江苏蓝蓝色船舶舶动力有有限公司司编制了柴油-LNGG双燃料料动力系系统操作作手册和船船员安全全作业及及维护须须知。为顺利利实现LLNG在在船舶上上的应用用及推广广，还将将进一步步研究制制定相关关技术标标准，主主要包括括两个方方面：一一是进一一步完善善规范、标准体体系。全全力推进进气体体燃料动动力船舶舶检验指指南的的出台；加快推推进改装装船厂评评估和船船舶设施施设备产产品的认认证认可可；进一一步完善善并颁布布船员操操作指南南，开展展船员培培训和发发证工作作。二是是实现船船舶改造造技术标标准化。进一步步优化储储

41、罐及管管路设计计，针对对不同类类型、不不同吨位位的船舶舶，提出出不同的的设计方方案，并并制定相相关的施施工工艺艺流程，实现设设计、施施工的规规范化和和标准化化。三是研究究出台相相关扶持持政策。在试点点推广初初期，研研究出台台相关扶扶持政策策，主要要包括三三个方面面：一是是资金扶扶持。研研究通过过建立专专项补助助资金、政府贴贴息、过过闸费减减免等方方式，在在推广初初期对柴柴油-LLNG双双燃料动动力改装装船舶给给予适当当资金扶扶持。二二是土地地政策支支持。在在港口和和沿河加加气站点点、LNNG储备备库等基基地的土土地征用用中给予予适当政政策支持持。三是是建立项项目工作作协调机机制。针针对加气气站

42、的布布点规划划和立项项审批、船舶设设施设备备和船员员发证等等方面工工作，采采取集中中处理和和一站式式处理等等方式，简化程程序。据挪威船船级社统统计，截截至20011年年底，全全球有222艘LLNG动动力船舶舶已在商商业化运运营。到到20115年，全球以以LNGG为燃料料的新船船订单将将达到5500艘艘，到220200年将升升至数千千艘。五、目前前LNGG船动力装装置介绍绍LNG船船是载运运LNGG的专用用船舶，它在航航行的过过程中需需要充分分的利用用蒸发的的天然气气，相对对于其他他类型的的船舶而而言，LLNG船船在LNNG动力力技术研研究上是是比较成成熟的，这里就就以LNNG船为为例来介介绍几

43、种种LNGG动力装装置。1.蒸汽汽轮机蒸汽轮机机占据今今天全球球LNGG船推进进系统的的主流，主要原原因为：LNGG船舶的的航速要要求一般般较高，蒸汽轮轮机输出出功率大大，可以以满足LLNG船船对大功功率推进进系统的的要求；同时系系统功率率裕量较较大、可可靠性较较高，可可以满足足交货时时效性的的要求；在蒸汽汽轮机系系统中LLNG蒸蒸发汽或或重油均均可用作作锅炉的的燃料，也可以以采用一一定比例例混合燃燃烧方式式，LNNG蒸发发汽可以以得到很很好的利利用；在在只燃烧烧蒸发汽汽时排出出的排放放物也较较为清洁洁；维护护不是很很频繁且且费用也也相对较较低；主主锅炉和和蒸汽透透平结合合的主推推进系统统有效

44、地地解决了了蒸发汽汽的安全全利用问问题；LLNG的的应用技技术在相相当长的的时期内内只被少少数几个个发达国国家所掌掌握，同同时市场场长期处处于供过过于求的的状态，LNGG价格较较低，蒸蒸汽轮机机系统的的整体经经济性较较好。而而其他主主推进系系统方案案相对地地都或多多或少存存在一些些技术瓶瓶颈，成成了作为为LNGG船主推推进系统统的障碍碍。经过过几十年年的发展展，蒸汽汽轮机系系统在某某种程度度上说已已成为LLNG船船的标准准主动力力系统。蒸汽轮机机推进系系统主要要由锅炉炉、蒸汽汽轮机和和齿轮减减速传动动装置组组成。其其工作原原理是锅锅炉产生生的蒸汽汽通过蒸蒸汽涡轮轮机将热热能和压压力势能能转换成

45、成动能驱驱动涡轮轮转子转转动，经经减速装装置减速速后带动动螺旋桨桨转动，从而推推动船舶舶前进。锅炉配配备货物物LNGG蒸发气气和燃油油两套燃燃料供给给系统。锅炉可可以单独独燃烧蒸蒸发气或或燃油，也可以以两种燃燃料同时时使用。其工作作原理如如图1所所示。蒸汽轮机机保养费费用相对对较低，维修频频次少，应用记记录表明明系统具具有很高高的可靠靠性。蒸蒸发汽获获取量取取决于船船舶设计计及其工工作环境境条件，通常自自然蒸发发率设计计为015左右，有些正正在营运运的船舶舶蒸发率率可低到到0110左左右。在在压载航航行时，可得到到的蒸发发汽量只只有满载载航行时时的100500，具具体比例例取决于于货舱留留有用

46、于于预冷液液货的量量、海况况和货舱舱温度的的控制等等综合因因素。对对LNGG船来说说，不管管选择何何种推进进系统，都必须须采取某某种方式式来处理理蒸发汽汽，把它它用作推推进系统统的燃料料或进行行再液化化。LNNG蒸发发汽在空空气中爆爆炸浓度度范围是是5114，释放到到大气不不但不经经济而且且非常危危险。LLNG是是在常压压下运输输的，通通常液货货舱安全全阀设定定压力为为25KKPa，真空压压力设定定为低于于大气压压1KPPa，航航行时要要避免货货舱超压压或出现现负压。图1 蒸蒸汽轮机机推进系系统原理理图安全在天天然气运运输中是是极其重重要的，蒸汽轮轮机主推推进系统统的可靠靠性、严严格的安安全操

47、作作规程以以及成熟熟的系统统设计使使得LNNG船有有极好的的安全记记录。迄迄今为止止，除发发生过个个别型号号蒸汽轮轮机齿轮轮箱过度度磨损事事故外，并无其其他重大大机损事事故报告告。LNNG船造造价高昂昂，延长长船舶使使用寿命命是降低低船舶营营运成本本的重要要措施之之一。与与其他船船舶一样样，LNNG船使使用寿命命很大程程度上取取决于船船体、货货舱和主主推进装装置的服服务寿命命。船体体、货舱舱和主推推进系统统的维护护管理是是LNGG船舶管管理的重重要环节节。根据据日本船船级社119922年的技技术简报报对防防范非自自持式液液化气船船舶事故故的反思思，通通过对229艘非非自持式式液化气气船舶的的事

48、故调调查分析析“，其其结果表表明液化化气运输输船舶的的安全系系数很高高，货舱舱发生液液化气泄泄漏的危危险性很很低。蒸汽轮机机推进系系统的主主要缺点点是：蒸蒸汽轮机机系统的的燃油消消耗率比比低速柴柴油机高高，系统统整体热热效率低低，燃料料消耗量量大。只只有当蒸蒸发汽的的价格与与燃油的的价格相相比足够够低时，此种方方案的推推进系统统在营运运的经济济性方面面才有一一定的优优势，越越过了某某一价格格的临界界点，系系统的经经济性差差的问题题便凸显显出来了了。2.燃气气轮机在LNGG船上采采用燃气气轮机推推进装置置，可采采用机械械式或电电力式。燃气轮轮机重量量较轻，无振动动、并且且可以使使用双燃燃料(使使

49、用重油油作为备备用燃料料)。它它的低效效率某种种程度上上可通过过联合循循环系统统来弥补补。然而而，燃气气轮机对对电站和和气体压压力的要要求较高高，这会会使安装装更复杂杂，费用用更为昂昂贵。罗尔斯罗伊斯斯燃气轮轮机公司司，于220022年初推推出了供供LNGG船选用用的Trrentt30型型燃气轮轮机。该该机输出出功率达达36MMW，且且重量较较轻，不不到266吨。与与蒸汽轮轮机相比比，这种种燃气轮轮机在整整个使用用期间可可以节约约营运成成本20096左左右。如如选用TTrennt300型燃气气轮机作作LNGG船主机机，船的的总长可可缩短119米，而载重重量却可可增加112，这对提提高船舶舶经济

50、效效益至关关重要。Treent330型燃燃气轮机机具有模模块化结结构等特特性，可可维修性性好，这这己成为为用户选选用船舶舶主机的的重要条条件之一一。阿尔斯通通公司和和通用动动力公司司也准备备为LNNG船提提供燃气气轮机。他们认认为，LLNG船船采用燃燃气轮机机推进可可以节省省很大的的舱内空空间和减减轻主机机重量。阿尔斯斯通公司司已向LLNG船船市场推推出了输输出功率率达177兆瓦的的GT335型燃燃气轮机机。该机机是能使使用柴油油和天然然气混合合燃料的的双燃料料发动机机，柴油油和天然然气的混混合比为为2：88。目前前船东对对这种燃燃气轮机机很感兴兴趣。通通用动力力公司生生产的LLM25500型

51、型和LMM60000型燃燃气轮机机也适合合于LNNG船，这两型型燃气轮轮机具有有可靠性性高、重重量轻、单位重重量的功功率很大大等特点点。为了了满足对对LNGG船冗余余度方面面的要求求，可在在一艘LLNG船船上可安安装两台台燃气轮轮机或采采用燃气气轮机加加余热锅锅炉或采采用燃气气轮机与与柴油机机联合动动力装置置。复合涡轮轮机组(即燃气气轮机发发动机十十蒸汽轮轮机发动动机)，是在用用燃气轮轮机燃烧烧蒸发汽汽的同时时，利用用废气能能量产生生蒸汽，驱动蒸蒸汽轮机机。这种种发动机机的燃料料效率较较一般的的蒸汽轮轮机好，而且排排放的废废气与汽汽轮发动动机相同同，是比比较清洁洁的。缺缺点是需需要高质质量的石

52、石油燃料料，并且且不能与与蒸发汽汽混合燃燃烧。将将来还可可能考虑虑与电力力推进装装置相结结合。从从环保因因素考虑虑将来有有可能会会采用此此种方案案的推进进系统。3.双燃燃料电力力推进该种推进进方式采采用双燃燃料发电电机组产产生电能能，供给给船舶推推进电动动机组，经减速速装置减减速后驱驱动螺旋旋浆转动动。在建建船舶中中，己有有LNGG船采用用此种推推进方式式，根据据其配置置的不同同有多种种型式可可供选择择，其原原理如图图2。由于双燃燃料发动动机可使使用低压压气体，在发动动机入口口处压力力在4bbar至至5baar之间间，其压压缩机组组与目前前使用蒸蒸汽轮机机推进装装置的船船舶基本本相同。基于双双

53、燃料发发动机的的电力推推进装置置的总效效率高于于40，与蒸蒸汽推进进装置的的30或者更更低相比比要好得得多。至至于选择择单桨还还是双桨桨，将基基于航线线情况及及不同的的冗余要要求而定定。发动动机的数数目及输输出功率率将由所所需的轴轴功率及及冗余度度决定。通常来来说，一一艘1335万万立方米米的LNNG船所所需功率率大约为为30唧唧，可由由4台550DFF发动机机组组成成，其MMCR输输出功率率为9550千瓦瓦缸，热效率率高达44655“1。在在转速为为5000rpmm(500Hz)或5114rppm(660Hzz)，热热效率可可达488，推推荐的装装置为88缸机或或9缸机机。多台台机使系系统具

54、有有良好的的冗余特特性，同同时也具具有良好好的机动动性，适适应不同同的运营营模式要要求，如如机动操操纵、在在港口等等待、装装载及卸卸货等。在海上上和港口口中可进进行灵活活的预防防性维护护，这对对蒸汽装装置或者者说大型型二冲程程发动机机都是不不可能的的。图2 双双燃料电电力推进进系统原原理图近年来的的研究表表明，最最有利的的方案就就是使用用强制蒸蒸发汽以以代替燃燃油。这这种推进进方式冗冗余度高高，操作作灵活，可以保保证LNNG船具具有较高高的可靠靠性；提提高了热热效率，具有低低排放的的特性。4.双燃燃料推进进系统双燃料发发动机(燃油和和蒸发气气)的发发展己经经使有效效利用蒸蒸发气成成为可能能，双

55、燃燃料发动动机是从从重油柴柴油机发发展而来来。因此此双燃料料发动机机推进装装置也是是现代LLNG船船一个具具有强有有力竞争争力的选选择。该该装置的的系统简简图见图图3。双燃料发发动机是是一种经经过特殊殊改造的的可直接接燃烧LLNG蒸蒸发汽和和燃油的的内燃机机，有高高压型和和低压型型两种。高压型型双燃料料内燃机机在喷射射少量的的点火柴柴油后，即可将将船上蒸蒸发的LLNG气气体高压压喷射进进入燃烧烧室燃烧烧；低压压型双燃燃料柴油油机可将将船上蒸蒸发的LLNG气气体以较较低的压压力(约约4baarccm2)喷射进进入燃烧烧室，在在轻油点点火下燃燃烧。前前者使用用高压LLNG管管路有泄泄漏的危危险，后

56、后者则需需要额外外配置点点火装置置。据有有关资料料，在挪挪威近海海项目中中，在小小型LNNG船上上推进系系统有直直接采用用了双燃燃料发动动机作为为主推进进装置，但此系系统需要要和蒸发发汽氧化化装置配配套使用用。当前，天天然气一一柴油双双燃料二二冲程和和四冲程程发动机机己经面面市，使使双燃料料发动机机作为液液化天然然气(LLNG)船推进进主机的的构想变变为现实实。瓦锡锡兰500DF型型柴油机机就是一一种以天天然气和和柴油作作为燃料料的双燃燃料发动动机。在在正常工工作时，仅使用用9的的天然气气和1的燃油油混合燃燃料，只只有在天天然气系系统出现现故障时时，才切切换到燃燃油状态态。在预预燃室中中喷入燃

57、燃油启动动发动机机。与常规动动力装置置相比，使用这这种双燃燃料发动动机不但但最大限限度地利利用了蒸蒸发汽燃燃料，而而且大大大降低了了燃油的的消耗和和运营成成本，可可节约燃燃料200330，提高发发动机的的效率。在一艘艘13.5万立立方米LLNG船船上，MMAN BWW柴油机机公司对对烧重油油的蒸汽汽轮机与与烧重油油和天然然气的双双燃料发发动机进进行了比比较，后后者每年年可为船船东节约约2500万美元元左右的的费用“1。同同时，双双燃料发发动机具具有很低低的排放放，其氮氮氧化物物的排放放量只相相当于普普通柴油油机的11100，二氧氧化碳的的排放也也相当低低。由于于双燃料料发动机机可以在在气体燃燃

58、料和液液体燃料料两种模模式下交交替工作作，而且且两种模模式是自自动切换换，在停停止气体体燃料供供应时，发动机机不会停停止运行行，而是是自动切切换到液液体燃料料模式。随着船船舶动力力装置的的不断发发展，双双燃料发发动机以以其可使使用两种种燃料、重量轻轻、制造造成本较较低等优优点将成成为今后后LNGG船主推推进装置置的一个个重要选选择。图3双燃燃料发动动机推进进装置系系统图瓦锡兰双双燃料发发动机配配有精确确的电子子控制设设备，将将布置在在柴油机机各位置置上的传传感器联联系在一一起，对对各种参参数如负负载、转转速、燃燃烧特性性、废气气排放温温度等进进行监控控，控制制系统对对输入的的信号与与系统设设定

59、的数数值进行行分析比比较，立立即对天天然气供供气压力力、供气气量、供供气正时时和空燃燃比进行行调整，以满足足负荷要要求或其其它工作作条件，如避免免敲缸和和熄火。因此当当气体质质量，周周围环境境温度变变化时，所有的的缸在任任何条件件下都有有最佳的的性能。LNG货货物蒸汽汽对瓦锡锡兰6LL50DDF发动动机是一一个很好好的燃料料，唯一一需要考考虑的是是气体组组成的变变化，即即氮气在在蒸发汽汽中的含含量。通通常，氮氮对发动动机不是是有害的的，发动动机吸入入的空气气中氮含含量就高高达788，不不过，因因为它是是惰性气气体，对对燃烧没没有贡献献，蒸发发汽的能能量(热热值)比比纯甲烷烷低。LLNG蒸蒸发汽

60、中中氮的含含量可能能会高达达蒸发汽汽体积的的30%，尤其其是在航航程开始始时。这这对瓦锡锡兰6LL50DDF发动动机来说说不是一一个问题题，控制制系统会会很好地地调节功功率输出出，平抑抑波动。瓦锡兰兰双燃料料发动机机的热效效率可达达465，它在陆陆地上累累计己有有相当数数量的运运行时间间，对用用于海上上来说己己趋于成成熟。换换句话说说，一切切都己准准备好，是其向向LNGG船主推推进装置置进军的的时候了了。六、国外外LNGG动力船舶舶的几个个实例1.世界界首艘LLNG燃燃料渡船船挪威作为为LNGG生产大大国，为为了提高高挪威气气体燃料料技术和和获得良良好的环环境效应应，19996年年挪威议议会决