3000t级货船柴油LNG混合动力改造.docx

第31卷第5期江苏船舶V01．31No．52014年10月JIANGSU SHIP0ct．20143 000 t级货船柴油．LNG混合动力改造5-2虎1，王颖2(1．江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江212003；2．淮安新奥燃气有限公司，江苏淮安223002)摘要：以3 000 t级京杭运河柴油一LNG混合动力改造试点船舶为研究对象，在不改变机体结构和燃烧方式的前提下，通过对船用柴油机加装双燃料系统，使其能够在混合动力模式下运行，从而获得理想的动力性能、经济性和排放的环保性。同时介绍了LNG储存、汽化和供气等主要气体系统，分析了混合动力船舶对防火分隔、消防、监控、防爆保护等要求与处理方法，探讨了逃逸气体的控制方式，希望能在摸索LING船舶应用方面提供一些参考：关键词：货船；柴油；液化天然气；混合动力中图分类号：U674．13文献标识码：A0引言能源紧缺和发动机尾气对气候环境的影响问题已成为世界范围内影响经济社会发展的重大问题，交通运输行业是能源消费和温室气体排放的重要领域之一，2011年《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》中提出要建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系，运输效率和节能减排能力显著提高。我国内河船舶长期以来一直以柴油动力为主。近年来石油资源日益短缺，国际油价不断上涨，导致内河水运行业成本不断攀升，燃料费用有时甚至超过船舶营运总成本的60％，并且大部分船舶柴油机的尾气排放难以满足海事与环保组织愈加苛刻的排放要求，因此使用清洁燃料是一个很好的突破日。液化天然气LNG是一种清洁、高效的能源，其最主要的优点是对环境特性好。采用LNG燃料可以减少t0％～20％的CO：排放量，90％的NO。排放量，100％的硫化物和颗粒物排放。国外二十世纪七十年代开始研究压缩天然气CNG在汽油机上的应用，继而扩展到柴油机。目前在陆地车用方面，我国汽油机改烧天然气已有成熟的技术，但对船舶柴油机燃用天然气燃料的研究尚处于起步阶段，广泛使用LNG燃料仍存在不少技术收稿日期：2014-01-22作者简介：于全虎(1974一)，男，高级T．程师，主要从事船舶动力装置的科研与设计工作；王颖(1976一)，男，主要从事车船用油改气技术市场开发与营运管理工作。瓶颈，特别是对涉及到的安全性、可靠性等一系列问题缺乏系统性分析与研究。本文所述船舶为按国家海事局[2012]第48号文批准的柴油一LNG混合动力改造试点船舶。在目前国内相关专业船舶设备配套尚不完善，技术上处于摸索、试验阶段的情况下，大量调研了相关行业如燃气企业和设备厂等，通过对船舶动力系统进行技术改造，使其能够在混合动力模式下运行，获得理想的动力性能、经济性和排放的环保性。1船舶概况3 000 t级京杭运河柴油一LNG混合动力货船为双机、双桨，钢质内河干散货船，主要营运于京杭运河江苏段水域，载运各种干杂货物。货舱区域为双底、双壳。货舱区双层底及舷舱甲板、舷侧采用纵骨架式，舷舱单底采用横骨架式，机舱、艏舱、艉舱采用横骨架式结构形式。该船总布置情况如图l所示。本船主要技术参数为：总长75m垂线间长71．85m型宽15m型深4．2 m设计吃水3．5 111【总吨1 597最大载货量3 000 t【主机型号／数量Z6170ZLC．18、Z6170ZLCZ．18／2设计航速13 km／h航区A级万方数据2江苏船舶第31卷一萱■I一研，旷立蕊”一l如一；一煮萝一}i一甄图13000t级京杭运河柴油一LNG混合动力货船总布置示意图2 LNG储存系统阀和1个遥控截止阀，能在燃料充装作业的控制位置操作遥控阀。目前采用LNG罐车运输至指定码LNG气体燃料储存在容积为10 m3的双层高真头对船舶储罐进行充装的方法。船舶在加注燃料空填充式C型独立LNG储罐内。时，燃料供应装置和燃料供应站之间的管路应进行2．1 LNG储气罐处所等电位连接。根据本船的总体布置以及营运航行区域内的航表1 LNG低温液体储气罐主要技术参数道特点，结合规范和法规的要求，LNG气罐处所设项目参数置于主甲板尾部开敞空间。为便于LNG储气罐的【作压力／MPa0．8布置，在满足船员生活和居住条件的前提下，适当缩设计压力(MAWP)／MPa1．0短了甲板室长度，生活舱室后甲板空间足够放置储1=作温度／oC一162气罐。在面向储罐的舱室后围壁外侧加设一档肋位设计温度／℃一196长度的空舱，以满足气罐处所防火分隔要求。几何容积／m310．532．2 LNG气体燃料的围护绝热材料高真空多层绝热LNG低温液体储气罐主要技术参数见表1。储充装系数0．90气罐依托船甲板作为支撑，储气罐下方的尾甲板上设有与主甲板焊接在一起的钢制基座，储气罐鞍座3 LNG汽化和供气系统与基座采用螺栓紧同连接。LNG储气罐设有压力释放系