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内河柴油—LNG双燃料动力船舶应用研究 　　摘 要：如何缓解石油资源的约束“瓶颈”，破解排放污染问题，是内河运输持续发展的一项重要工作。柴油-LNG双燃料动力船舶正是在此形势下发展起来的一项先进技术，是调整交通运输能源结构，发展绿色航运的有益尝试。 关键词：柴油—LNG双燃料动力船 混燃模式 LNG储罐 我国目前LNG双燃料动力船舶应用情况 我国从九十年代开研究开发工作，目前内河船舶江苏、安徽、湖北、江西、山东等地陆续开展柴油LNG混合动力船舶的开发工作。特别是自2010年以来，苏宿货1260、红日166号、长迅3号、赣抚州货0608、武汉302号轮渡等艘船，经过双燃料改造后，分别在京杭运河和长江航线进行试验运行，与柴油燃料相比燃料成本下降20%以上，船舶尾气污染物综合指标下降50%以上，动力性、可靠性、操控性能与原机相当，得到了用户的一致认可和欢迎，为规模发展LNG船舶打下了良好的基础。下面以安徽芜湖“红日166号”船舶改造为例说明。 改造方案就是以柴油–LNG双燃料替代柴油单一燃料，在保持原有柴油机主体结构和燃烧方式不变的前提下，增加一套LNG供气系统和柴油–LNG双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，实现单纯柴油燃料状态下和油气双燃料状态下两种运行模式的转换。 该船的混燃技术改造方案由三大系统组成，即LNG储供气系统，柴油—天然气混燃电控喷射系统，消防报警系统。 1、红日166船的技术参数： 红日166船运行情况 2011年4月7日长江首艘内河柴油-LNG混合动力改造船“红日166”在芜湖市成功首航，截止到8月份共运行阳新至上海重载11航次，上海至阳新空载8航次，上海至黄石重载4航次，阳新到南京重载1航次、南京到阳新空载1航次。运行平稳，动力与原机相当，加一次气的续航里程达到4000公里。 1、主要技术指标 对原柴油机不做改动，改装简单、方便，利于推广。 随时在纯柴油和柴油-天然气混燃两种模式下切换。 混燃模式下动力与原机相当，没有动力损耗，操作性与原机相同。 混燃模式下，天然气替代60%～75%柴油，且燃料消耗按照当量热值计算不超过原机。 在混燃模式下，发动机油温、油压、水温等技术指标与原机一致。 自主知识产权的ECU和控制程序，控制精确，能满足不同客户的不同需求，操作维护简单、快捷。 2、主要安全指标 根据《气体燃料动力船检验指南》的要求以及散货船的特点，参考中国安全生产科学研究院于2010年9月对江苏《船用柴油-LNG混合动力技术项目进行定量风险分析安全评价（节选）》的结论，在保证安全的前提下，混燃船舶主要采取的是ESD防护。 LNG储罐的安装满足稳性、ESD防护和安全泄放要求。储罐处需配置电动、手动和气动紧急切断阀和安全泄放阀，保证紧急情况下，储罐出液根部阀能及时切断燃气供应，并将超过设计压力的天然气排放到船体外的大气中。 燃气管线采用06Cr19Ni10不锈钢管，管线接头主要采用全熔透焊，保证燃气管线的强度和气密性。管线上配置三联装气体互锁阀，保证在天然气发生泄漏时能及时切断燃气供应，并将管线中的天然气排放到船体外的大气中。 LNG储罐以及机舱要有燃气泄露探头和消防联动装置。当发生燃气泄漏达到1%时，低爆报警，开启排风机，排出可燃气体；当发生燃气泄漏达到2%时，高爆报警，发动机自动转为纯柴油运行，所有通往机舱的燃气管路必须遥控关闭，开启排风机和互锁气体阀排出可燃气体。 3、经济环保指标 按照当前柴油和LNG的价格，使用混燃模式行驶同使用全柴油模式行驶相比，燃料成本降低20%以上。混燃模式延长了发动机的使用寿命，机油消耗降低10%以上，降低发动机维护费用30%以上。 改装后的排放与使用柴油相比，硫氧化合物和碳烟排放降低70%以上，氮氧化合物减排35%～40%，无颗粒物排放，二氧化碳也减排20%～25%，发动机噪声降低10%以上。 改装成本和经济性、环保性测算 1、改装成本测算 2、经济性测算 对于这一混燃改造的船舶，据船舶公司统计，使用全柴油时，每艘船舶平均年消耗柴油120吨。混燃改造后按照柴油替代率平均70%。柴油价格为8500元/吨，LNG价格为6000元/吨。混燃改造后，每艘船舶年节省：120×70%×（8500-6000）=210000元，成本回收210000×3=630000元。 3、节能减排测算 用天然气70%替代柴油，每吨柴油减排0.88吨碳排放。每艘船每年替代柴油：120×70%=84吨。 每艘船每年减少碳排放：84×0.88=73.92吨。 4、社会效益 燃用双燃料时，柴油机的热负荷降低，排气烟度