內(nèi)河LNG動力船舶發(fā)展現(xiàn)狀及建議

方華

摘 要：簡述內(nèi)河LNG船舶的發(fā)展現(xiàn)狀，展望其前景，探究影響LNG動力船舶發(fā)展的因素，基于制約因素，提出相應(yīng)的改造和建造以及政策上的建議。

關(guān)鍵詞：LNG動力船舶 影響因素 加注站

引言

發(fā)展長江黃金經(jīng)濟帶面臨的最大挑戰(zhàn)就是環(huán)境與發(fā)展相平衡的問題?？沙掷m(xù)發(fā)展路線是我國近年來一直在強調(diào)的政策，如何將經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護相平衡，這是一個很重要的問題。據(jù)統(tǒng)計顯示，我國內(nèi)河商船約70%集中分布于上海、南京、武漢和重慶等幾個大港，均處長江沿線。就內(nèi)河而言，船用柴油機每年排放的NOx、SOx和PM約為100萬DWT；由國家環(huán)保局統(tǒng)計，常見沿線各個港口城市NOx濃度在0.05～0.15（mg.m-3）之間，SOx濃度在0.04 ～0.10（mg.m-3）之間，致使這些城市的中心區(qū)域大氣環(huán)境指標接近或超過國家規(guī)定的大氣質(zhì)量二級指標，而且部分城市已超過三級標準，其中船用柴油機排出的SOx和NOx占中心城區(qū)總量的5%～7%，占港口總量的50%。

2011年1月國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運發(fā)展的意見》，計劃2020年我國內(nèi)河貨物運輸量達到30億噸，并同時完成1.9萬km的高等級航道。運輸貨物在大幅度提高，原油消耗量在不斷的增長，致使我國面臨的節(jié)能減排任務(wù)的難度不斷加大，大力發(fā)展高新科技，使用清潔能源才能有效解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護并存的問題。

1、 LNG國外發(fā)展現(xiàn)狀

2010年，挪威船級社為德國航運公司“Reederei Stefan Patiens”號集裝箱船進行改裝，安裝LNG裝置，最終2012年完成。在挪威水域，以LNG為燃料的船舶已經(jīng)超過了130艘次/年。表明了LNG作為燃料的優(yōu)勢及其吸引力，而且這些船舶的運行情況也十分穩(wěn)定。

最近也有消息稱，全球第一大集裝箱運輸公司——馬士基航運計劃訂購多達20艘以LNG做為燃料的新型集裝箱船，并已經(jīng)邀請韓國主要造船廠進行報價。

目前，全球以LNG為燃料的船舶（運營和正在建造的）有83艘（不包括內(nèi)河船舶），其中包括輪渡、海岸巡邏船、貨船、油輪以及平臺供應(yīng)船。并且預(yù)計到2025年，全球以LNG為燃料的船隊可達3200艘之多。并且很多配套設(shè)施在不斷的改進和完善。由此可見，發(fā)展LNG船舶是未來一段時間內(nèi)船舶行業(yè)發(fā)展的方向。

2、 LNG國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

“蘇宿貨1260”——我國內(nèi)河柴油/LNG混合動力第一船于2010年8月8日正式下水試航。該船在保護環(huán)境、發(fā)展新能源、降低運輸成本和安全上均達到了預(yù)期的期望。填補了我國航運史上的空白，自此LNG動力船舶翻開了它的新的篇章。

國內(nèi)LNG燃料動力船以改造為主，所使用的發(fā)動機主要有純LNG燃料發(fā)動機和LNG/柴油雙燃料發(fā)動機兩類。據(jù)交通部水運科學研究院統(tǒng)計，目前國內(nèi)已通過論證和頒發(fā)核準的LNG動力船只有14艘，且普遍采用混合動力。自2010年我國首艘混合動力船試航以來，相繼完成“油改氣”的船舶近20艘。

影響內(nèi)河LNG動力船舶發(fā)展的關(guān)鍵因素

1、傳動形式的影響

以LNG為燃料的動力船舶傳動形式主要分為兩種，直接傳動以及間接傳動。直接傳動是以燃燒LNG燃料的主機產(chǎn)生動力，經(jīng)過推進軸系直接將激勵傳給螺旋槳，而間接傳動則先用LNG燃料發(fā)電，通過電機傳動。

前者必須主機放在船尾，為了縮短燃料管路的長度，需將LNG儲氣罐放置于主機周邊，這樣就對整船的布局要求比較高。后者由于采用的是電機傳動的形式，所及LNG主機的布置就要相對自由，而且電機扭矩快速響應(yīng)，操作靈活、方便，機動性能好，噪音低，但其造價過高。

2、 柴油機的改造與新造

我國船用LNG發(fā)動機主要有改造和新建兩種形式，改造機為“混燒模式”，而新造機則包括“混燒”和純LNG兩種模式。目前內(nèi)河中有大量的船舶，在短時間內(nèi)很難更新?lián)Q代，但為了能達到節(jié)能減排的目的，在國家和多地地方政府的支持下，對以前的柴油機進行改裝，以滿足使用雙燃料的燃燒。

目前國內(nèi)的“混燒”型雙燃料改造機，多采用總管進氣裝置，部分機型采用支管多點噴射。而在改裝過程中，為了控制改裝成本，一般會保留原型機的供油管路系統(tǒng)，且原型機的結(jié)構(gòu)不變，僅在原型機的基礎(chǔ)上增加一套燃氣供應(yīng)系統(tǒng)和一套燃氣控制系統(tǒng)，然后通過調(diào)試及標定，實現(xiàn)雙燃料的正常燃燒即可。但在這種簡略的改造之后，實際測試發(fā)現(xiàn)，其NOx的排放并沒有得到改善，簡單的改造并沒有發(fā)揮LNG燃料的燃燒特性，沒有發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢。此外，LNG的逃逸現(xiàn)象也很嚴重?？偣苓M氣式的改造機，由于維持原機配氣相位不變，在氣門疊開期間，不可避免地產(chǎn)生天然氣逃逸。大量的天然氣逃逸，不僅造成嚴重的HC排放，而且不利于改善燃料經(jīng)濟性。

對于新造機，國內(nèi)的雙燃料機型均采用“混燒”模式，為了不犧牲純?nèi)加湍Ｊ降男阅?，廠家不會對原機進行大幅度的優(yōu)化和調(diào)整。對于純氣體機，則會對發(fā)動機結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵零部件、工作參數(shù)等進行全面的優(yōu)化。設(shè)計精良的純氣體機在排放性能方面將優(yōu)于雙燃料機，但由于其技術(shù)要求和成本均比較高，這些技術(shù)則很難短時間在國產(chǎn)小型機上普及，更別談大型純氣體機了。

3、LNG船舶加注站

LNG動力船加注類型主要分為：槽車碼頭或換罐加注、船基加注和岸基加注。罐車加注是指由岸上LNG罐車向水中船舶加氣。而對于小型漁船、貨船、渡輪等也可采用換瓶方式。岸基加注是指在海岸線碼頭建立LNG的終端接收站，然后通過低溫保冷管線向船舶加注LNG。船基加注是通過LNG運輸船對LNG動力船進行船對船加注，類似于燃油船對船加注模式，這種方式有較強的靈活性，不需要固定地點，尤其是對于不能進港的超大型集裝箱船或油輪特別適用。

關(guān)于內(nèi)河LNG動力船舶發(fā)展的相關(guān)建議

目前，社會各方越來越關(guān)注環(huán)境的變化，各種政策法規(guī)都在制定和完善之中。在建設(shè)長江黃金經(jīng)濟帶和江海直達項目的大背景下，國家將焦點轉(zhuǎn)向了內(nèi)河航運，發(fā)展LNG動力船舶在節(jié)能減排的背景下應(yīng)運而生。以LNG為燃料，柴油的平均替代率達到60%～70%，可實現(xiàn)SOx減排85%～9 0%，CO2減排15%～20%。與此同時，煙塵、噪聲污染等影響大大減低。在采用LNG雙燃料后，以一艘長江載重2000t的干貨船為例，每年至少能節(jié)省燃油費用15萬元。由此可見，LNG動力船舶的未來發(fā)展一片光明。endprint

1、 對主機改造工作的建議

采用支管多點順序噴射。支管電控多點順序噴射相對于總管進氣方式能更精確的控制燃氣供應(yīng)量，便于空燃比的精確控制，提高發(fā)動機的熱效率，降低NOx和PM的排放。同時能避免LNG逃逸的情況發(fā)生，這種方法應(yīng)該被提倡和運用。

建議采用雙燃料燃燒模式，這種模式可以大大減少柴油的使用量，有利于減少SOx排放，并且較純氣體機的研發(fā)成本低，并且在燃燒時能保存柴油的燃燒特性，保證在使用LNG燃料時，其動力特性不會減弱。

2、加注站的建設(shè)及布局

評估分析不同種類和不同尺寸船舶加注模式的適用性和安全性。對不同水域加注站模式的適用性和安全性進行探討，制定LNG水上加注站的設(shè)計、建造和檢驗標準提出建議。為了滿足內(nèi)河LNG動力船舶的續(xù)航性能，需在內(nèi)河沿線建立不同等級的加注站，需開展LNG加注站布點規(guī)劃。

3、加快制定相應(yīng)法規(guī)和政策

為了順利實現(xiàn)LNG在船舶上的安全應(yīng)用，應(yīng)加快研究制定相關(guān)技術(shù)標準，進一步完善規(guī)范、標準體系。實現(xiàn)船舶改造技術(shù)的標準化，針對不同類型、不同噸位的船舶提出不同的改造、建造方案。對油氣儲罐進行統(tǒng)一的標準制定，以防止油氣儲罐安全事故的發(fā)生。

國家和地方政府應(yīng)加大對LNG動力船舶的改造與建造的投入，對進行改造的船主進行技術(shù)和資金的支持，在近幾年的使用中制定一些優(yōu)惠政策，以此來打開內(nèi)河LNG動力船舶的市場，加速市場的完善。

總結(jié)

內(nèi)河船舶的基數(shù)很大，老舊船舶偏多，在越來越嚴厲的排放標準的面前，急需更新?lián)Q代。這使得LNG動力船舶的推廣與使用的市場和前景比較廣闊，與此同時，對我國改善環(huán)境質(zhì)量、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排有很大的幫助，對我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義，其經(jīng)濟效益也將日益凸顯。

盡管目前內(nèi)河LNG動力船舶尚處于起步階段，相關(guān)技術(shù)仍待完善和提高，法律法規(guī)還不成熟，但隨著國家和社會各界的重視，在內(nèi)河航運，LNG燃料動力船將迎來它的春天。

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（ 作者單位： 重慶市涪陵區(qū)港航管理局）endprint