内河LNG燃料动力船舶改造技术研究

徐自旭

摘 要：在社会的不断发展中，为了满足目前“绿色环保低碳减排”的社会发展理念，需要采用LNG燃料来对船舶的动力系统进行改造，以此来实现内核运输中低碳绿色的发展要求。本文结合LNG燃料安全性、环保性和经济性的主要特点，针对目前我国双燃料动力船舶的实际改造特点，在对其实际问题进行分析的基础上，对内核LNG燃料动力传播改造技术进行研究。

关键词：内河 LNG燃料 动力船舶 改造技术

1前言

在传统的内河动力船舶燃料使用方面，我国目前的燃料利用技术并不成熟，针对这样的情况，我国在2011年的时候提出了实现内河水运绿色发展的具体要求，根据这样的要求，需要利用相应的情节能源，在满足船舶动力系统运行的基础上，来对其进行改造。目前在内河动力船舶系统燃料的应用当中，使用最为广泛的为LNG燃料，由于其经济、环保和安全的使用特点，使航运行业对其的重视程度逐渐提高，并且开始在对LNG燃料分析研究的基础上，来对动力船舶进行改造和使用。

2.LNG燃料的主要特点

LNG主要指的是液化天然气，其主要成分为甲烷，LNG的形成较为简单，只需要将气田中所生产的天然气进行净化处理，再经过超低温的常压液化就形成了液化天然气。目前世界所探测的天然气总产量较为丰富，在2009年的时候，已探明总量为188万亿m，而我国的天然气总产量同样较为丰富，这就为天然气的管广泛应用提供了较为稳定的基础，与传统的船舶动力系统燃料相比较，LNG燃料具有以下几种优势和特点：

1.1安全性

LNG燃料主要是有天然气经过超低温的常压而形成，一般被储存到圆柱体真空不锈钢罐当中，与传统的燃料相比较，LNG具有较大的安全性。首先，液化天然气的燃点为650℃，而传统的柴油燃料燃点为220℃，也就是说，液化天然气不容易被引燃，其次，天然气的最低爆炸浓度在5%左右，也就是说空气中天然气的含量达到5%才会引起爆炸，而柴油的最低爆炸浓度为0.5%，通过这样的比较可以发现，天然气具有较大的安全性。最后，由于天然气的密度为空气的55%，在泄露之后会直接扩散到空气当中，经过特殊手段能够及时发现天然气的泄露，这样就减少了安全隐患的出现。

1.2环保性

天然气虽然是化石燃料中的一种，但是却是化石燃料中最为清洁的燃料，与其它的化石燃料相比较，具有极高程度的环保性，在输出相同能量的情况下，天然气的污染排放物最少。在另外一个方面，天然气具有较好的适应性，在实际燃烧的过程中噪音较小，热力传播速度快，其中没有任何碳粒，这样会在一定程度上提高船舶发动机的整体寿命。

1.3经济性

在对船舶的动力系统进行改造的过程总，需要对系统的控制设备和相应的进气结构进行改造，一般情况下，在改造完成之后，船舶的动力系统不仅能够使用传统的柴油燃料，同时也能使用LNG清洁能源。在经过改造之后的动力系统采用智能化控制，这样可以保证燃气机在实际工作时候保持相对的稳定。针对2010年的“轮渡302号”为例，在对其动力系统进行改造之后可以发现，1m天然气产生的能量相当于1.2L柴油所产生的能量，通过这样的情况可以看出，LNG燃料具有极高的经济性。

3.我国内河LNG燃料动力船舶改造的发展现状

目前我国LNG燃料动力改造技术的发展已经有着40多年的发展历史，但是与其它技术先进的国家相比，我国的改造技术并不成熟。在20世纪90年代，我国内河沿岸的污染情况较为严重，针对这样的情况，需要对船舶的动力系统进行改造，但是这样的改造情况并不理想，改造之后的船舶只能在供气方便的航道上运行。在2001年起，经过改造的船舶动力系统中柴油的替代率达到了70%，这也就代表着LNG燃料动力船舶改造技术进入了一个全新的发展期。但是就目前的情况来看，虽然LNG燃料改造技术发展较为迅速，但是实际经过改造并投入使用的船舶并不多，其主要原因体现在这样几个方面：首先是目前我国水上加气站的配置不能满足相应的改造要求，这就制约了LNG燃料动力船舶的实际应用。另外LNG燃料动力船舶的安全级别要求较高，初始投资成本较大，也就是说在普通船舶的建立成本较小，处于对成本的考虑，目前LNG动力船舶的应用并不多。最后，LNG燃料动力改造在我国仍然属于新兴行业，技术并不成熟，相应的管理和研究然采较少，相应的改造服务企业也较少，这在一定程度上限制了LNG动力船舶的改造和使用。

4.LNG燃料动力船舶的改造技术要点

4.1LNG燃料储存罐的选取和安装

一般情况下，内河船舶的整体吨位较小，发动机功率同样较小，所以可以选取独立储气罐来对LNG燃料进行储存，这样的独立气罐具有耐压性好，安装难度小的有点。在对其进行安装的过程中，需要根据船舶的实际特点来对气罐的安装位置进行选取，一般情况下由于内河船舶中空间有限，所以可以将LNG储气罐安装在尾甲板上，这样的安装位置不仅不影响船舶货物的存放，另外在LNG发生泄漏的时候，可以直接扩散到空气当中，保证了船舶的安装性，最后，在甲板上对其进行安装的成本较低，安装流程较为简单。

4.2对发动机进行改造

LNG动力船舶的发动机改造一般可以包括更换新型发动机和对旧发动机进行改造等两种方法。在对旧发动机进行改造的过程中，可以在保留原先柴油机的基础上，增加燃气供应系统和电子控制系统，在进气总管上安装混合器，并且将供气管道与混合器进行连接，储气罐中的天然气可以顺着供气管道进入混合器，经过气化、净化等一系列的过程之后形成可燃气体进入气缸，然后进行燃烧使用，这样的改造方法最终形成的是柴油-LNG双燃料动力系统，其中的电子控制系统主要是最发动机中的喷气量和喷油量等相关参数进行控制，通过对温度传感器和压力传感器的安装，可以将发动机的实施工作情况以电子信號的方式传给电子控制器，以此来保证发动机能够安装实际要求进行做功。在进行实际改造的过程中，需要注意在发动机的排气管位置安装防爆安全阀，确保所排出的气体不会对人体造成伤害，并且根据实际情况安装抽风机，在发动机停止工作之后对气管中可能存在的可燃气体进行扫除。

4.3加气方式

在进行改造之后，相应的燃料供给方式会发生一定程度的改变，一般情况下，这样的加气方式主要体现在以下几个方面：首先是岸基加气，这样的加气方式最为普遍和规范，也就是说在岸上建立LNG加气罐，设置相应的加气装置，以此来对船只进行加气。另外一种是船基加气，这样的加气方式主要是利用水上加气船来进行加气，这样的加气方式能够减少岸基加气中管廊输送气体的环节，但是这种加气方式在实际运用的过程中，由于加气船在水中的稳定性不高，可能会对LNG燃料的储存和加气造成一定的影响。撬基加气，撬基加气属于岸上加气的一种，主要是采用撬装的方式，这样的加气方式适用于临时加气的场所，根据实际情况可以将加气罐放置于岸上的任何场所。吊装加气，吊装加气主要是将LNG储气罐吊到船的上方进行加气，这样的加气方式适用于河岸较少的地区，加气的对象主要是耗气量较少同时航程固定的船舶，一般为观光船只。

5.结束语

LNG燃料动力船舶改造技术正在不断的发展当中，根据LNG燃料安全、环保和经济的特点，这样的改造技术会广泛的应用在将来的内河船舶运行当中，具有极大的发展空间。

参考文献：

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