船用LNG领域国际标准现状

李睿男，吴笑风，刘铁英，吴顺平，曾学兵

（1. 中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100101；2. 中国船级社武汉规范研究所，武汉 430022；3. 成都安迪生测量有限公司，成都 611731）

0 引言

海上LNG产业涉及多个领域，包括石油生产与储运、船舶设计建造、港口工程、海洋工程、海上航运等。相比传统燃油，液化天然气（liquefied natural gas，LNG）具有污染低、碳排放量低的优点。随着国际社会对船舶减排的高度重视，造船国家正逐步加强对船用LNG技术和有关配套技术的研究，并相应完善有关法规与标准，这其中就包括研发和完善LNG动力船舶、LNG加注系统的有关标准。

1 船用LNG需求分析

近年来，随着国际社会对船舶温室气体排放、空气污染等议题的重视，各国加大了对清洁能源（包括风电、太阳能、LNG、氢能、岸电、生物燃料等）的推广与研究力度。针对船用LNG领域，使用LNG作为燃料能够在一定程度上降低 CO2排放量，并且可以减少 NOX和 SOX的排放。在排放控制区（Emission Control Area，ECA）航行时，适合使用船用LNG。

尽管现有的船舶能效设计指数（energy efficiency design index，EEDI）计算方法对清洁能源的考虑还不够完备，但是这一系列问题已经引起了国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）的关注。目前，各国已针对现有EEDI计算方法提出了一系列建议，未来可能进一步推广清洁能源的使用，或将涉及LNG动力船型。另外，尽管有关提案中提出了零碳技术或将影响现有燃料种类，但是就中短期来看，LNG动力船舶仍将具有较好的潜力，这与其本身的经济性、便利性密不可分。

目前，已有多个国家和地区积极尝试LNG动力船舶，其中以北欧、美国、日本和韩国为主[1]。韩国大力发展LNG船舶[2]，已具备较强的市场竞争力。我国在这一领域起步相对较晚，近几年虽逐步加强有关研究，并取得了一定的成绩，但与日本、韩国、北欧一些国家还存在不小的差距。

2 船用LNG配套技术

船用LNG配套技术主要可分为以下2类：

1）船舶动力类，以 LNG燃机或混合动力燃机为主；

2）液化天然气加注技术类，主要与岸基、海上的液化天然气加注站基础设施有关。

2.1 船舶液化天然气加注与接收

目前，液化天然气加注基础设施的不足[3]是制约船用LNG技术发展的一个因素。基础设施多为岸基，很难满足船舶开展远海航运的需要。尽管近年来已有一些公司[4]开展了海上LNG加注的尝试，但在规模上始终存在较大的差距。长远来看，随着LNG动力船舶数量的逐渐增加，发展海上LNG加注基站或将成为可能，相关基础设施或将以生产集群的形式为远航船舶提供燃料动力，并为海工行业带来新一轮发展机遇。

船舶液化天然气加注方式包括槽车加注、岸基式加注站加注、加注趸船加注、整体换罐、加注船加注和海上浮式设施6种[5]。这类燃料加注目标船舶既包括近海和远海船舶，也包括内河船舶[6]。

海上液化天然气接收终端通常包括卸货码头、卸船系统、液化天然气储罐、再气化装置、外输管网系统、蒸发器处理装置、储槽防真空补气系统、安全保护系统和维修保养系统等[7]。

2.2 船舶液化天然气动力系统

早在21世纪初期，已有发达国家积极尝试使用了LNG动力船舶，这类船舶普遍为近海工作船、客轮和货船等。根据有关学者的观点，使用LNG燃料的船舶在航行距离上会短于一般燃油船舶[8]，这会对LNG动力船舶执行远洋任务造成一定的不便，然而对于近海、内河船舶，LNG动力船舶则较为适用。

与此同时，我国正着力开发双燃料轮机，即使用LNG混合动力。根据有关学者的文章[9]，LNG双燃料动力船每年可以为船舶运营企业减少 15%左右的燃料费，并减少80%左右的排放污染。尽管LNG动力船舶的经济与环保潜力较大，但是LNG动力船舶的设计建造具有一定的技术难度[10]，主要存在于安全可靠性方面，涵盖发动机与燃料供应、气罐的管理、管路连接与保护、报警系统等。IMO已于2017年正式生效《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则（IGF）》，该规则作为强制性法规，旨在规范船舶使用低闪点燃料，并对船舶设计、燃料围护系统、材料与管路设计、燃料加注与供应、动力装置、消防防爆、监测控制等内容给出了明确的要求。

2.3 船舶液化天然气储存技术

该部分技术主要适用于 LNG运输船舶，船舶LNG储运过程中涉及较多安全性问题，如LNG液体泄漏、天然气扩散等[11]。由于LNG储存于低温环境，汽化过程中将吸收大量热量，容易对船体及人员造成较大危害；同时，LNG是易燃、易爆介质，如遇明火或将造成爆炸。为避免上述危险，这类船舶需配备较为复杂的系统，包括安全系统（如应急切断系统、气体探测系统、消防系统、燃料围护系统等）、货舱系统、装卸系统、控制系统等[12]。

3 船用LNG领域国际标准现状

这里主要对国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）的有关国际标准进行梳理。ISO/TC8成立于1945年，负责船舶建造和营运过程中设计、建造、结构、舾装、设备、方法、技术以及海洋环境保护相关的国际标准制修订工作。截至2019年6月，与船用LNG有关的国际标准见表1，可分为以下3类。

3.1 船舶液化天然气加注、卸载有关国际标准

1）ISO/AWI 23448 LNG燃料流量计要求。根据IMO对于数据采集系统的要求，需要对船舶温室气体排放量进行统计，该标准旨在明确LNG燃料流量计的检测环境与检测要求，用于测量船舶所接收的LNG量，该标准目前正处于立项阶段。

2）ISO 19636：2019液化天然气运输船纵倾和倾斜度测定用测斜仪的一般要求。该标准用于液化天然气燃料输送过程中船舶测斜，以保证测量的精度要求。目前，该标准已正式发布。

3）ISO 21593液化天然气燃料干式接头技术要求。LNG加注干式接头主要用于船舶LNG燃料加注或传输管路，以在最小的泄漏量下实现快速连接和脱离功能。接头配合连接的两端都带有自密封阀板，脱离后可实现快速关闭，有效地防止了LNG燃料的泄漏，避免发生意外或者对环境造成污染。目前，该标准已正式发布。

表1 ISO/TC8船用液化天然气领域国际标准

3.2 船舶液化天然气储存有关国际标准

1）ISO 18154：2017液化天然气船液货舱安全阀设计和试验要求。该标准对于安全阀设计、测试和检查提出要求。这些安全阀用于LNG运输船液货舱，以保持油箱内压力低于允许的最大工作压力。目前，该标准已正式发布。

2）ISO/DIS 23430船用液化天然气储罐用高锰奥氏体薄带技术条件。该标准对于厚度小于6 mm的船用液化天然气储罐的钢板提出了要求。该标准处于正在研制状态。

3）ISO 21635：2018船用液化天然气储罐用高锰奥氏体钢技术条件。该标准对于厚度大于等于6 mm的船用液化天然气储罐的钢板提出了要求。该标准处于正在研制状态。

3.3 船舶液化天然气动力有关国际标准

1）ISO/CD 22548船用液化天然气燃料气供应系统（FGSS）性能试验规程。该标准规定了燃料气供应系统的压力、流量、温度和系统稳定性等特性的试验方法。该标准处于正在研制状态。

2）ISO/CD 22547液化天然气燃料气供应系统（FGSS）高压泵性能试验规程。该标准对在船舶燃料气供应系统中用电动机驱动的、用于输送液化天然气的辅助装置的泵进行规定，提出了泵和相关装置的标准试验程序。目前，该标准正在研制。

4 结论

2019年，国际海事组织第七十四届会议上提出开启第四次船舶温室气体减排战略研究，船用LNG将受到更多重视。与此同时，国内方面需要更多关注在LNG加注安全性、LNG基础设施建设、LNG船舶动力、LNG储罐钢材等方面的新研究成果，以更多参与相关国际标准研制。