內(nèi)河lng燃料動力船舶機艙形式對比與選擇

1、<p>　　內(nèi)河LNG燃料動力船舶機艙形式對比與選擇</p><p>　　摘 要：三種類型的LNG動力機艙，因規(guī)范要求和船舶用途不同，所適用的船型也不同，就新建內(nèi)河貨船來講，本質(zhì)安全型機艙更加適合。而ESD防護式機艙更適合對電力需求較大的船舶，增強安全型機艙則更適合于進行LNG動力改造的船舶。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：LNG燃料 動力系統(tǒng) 船舶安全 </p>

2、<p><b>　　前言 </b></p><p>　　LNG（Liquefied Natural Gas 液化天然氣）作為一種清潔、高效的能源，越來越受到青睞，供應(yīng)量以每年12%的速度增長。在船舶行業(yè)，許多船東也正在使用或計劃使用LNG燃料作為船舶動力。 </p><p>　　LNG動力在船舶行業(yè)，可運用的范圍非常廣泛，根據(jù)《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》（以下

3、簡稱《規(guī)范》），除了客船和危險品運輸船外，均可使用。但LNG經(jīng)過氣化后，是一種可燃?xì)怏w，當(dāng)達(dá)到一定濃度范圍，就存在爆炸的危險，因此LNG燃料動力船舶的機艙安全性尤為重要。為使LNG危害發(fā)生的風(fēng)險和影響降至最低，《規(guī)范》提供了三種機艙布置的形式，分別是“本質(zhì)安全型”、“ESD防護式”、“增強安全型”。 </p><p>　　鑒于內(nèi)河貨船的特點，在設(shè)計時，LNG氣罐一般會被布置在開敞甲板處，LNG在經(jīng)過氣化后，經(jīng)由氣

4、體管路輸送至機艙，然后進入氣體燃料發(fā)動機內(nèi)部。本文針對這種供氣方式的內(nèi)河貨船，就上述三種機艙布置形式的對比與選擇展開討論。 </p><p>　　規(guī)范允許的機艙形式 </p><p>　　本質(zhì)安全型機艙：其布置使機艙在任何情況下（正常和異常情況）均處于氣體安全狀態(tài)。 </p><p>　　ESD防護式機艙：其布置使機艙在正常情況下處于氣體安全狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)氣體燃料泄露

5、等異常情況時，非防爆設(shè)備和機械自動關(guān)閉，防爆設(shè)備和機械運行。 </p><p>　　增強安全型機艙：通過加強機艙通風(fēng)、增加可燃?xì)怏w探測覆蓋、提高機艙內(nèi)供氣管路焊接要求等措施增強安全水平。 </p><p>　　規(guī)范對三種機艙布置形式的要求 </p><p>　　雙壁管：系指有內(nèi)管和外管組成的，主要用于向氣體燃料發(fā)動機供氣的管路。內(nèi)管之間充滿壓力高于氣體燃料壓力的惰性

6、氣體或按規(guī)范有關(guān)要求進行通風(fēng)。 </p><p>　　三種機艙布置形式的特點和選擇 </p><p>　　1、本質(zhì)安全型機艙 </p><p>　　本質(zhì)安全型機艙可采用氣體燃料發(fā)動機或雙燃料發(fā)動機，機艙內(nèi)的氣體管路（包括閥件控制單元）采用雙壁管或通風(fēng)導(dǎo)管進行氣密環(huán)圍，當(dāng)雙壁管（或通風(fēng)導(dǎo)管）內(nèi)發(fā)生氣體泄露時，內(nèi)外管之間自動沖灌氮氣，以此保證機艙始終處于氣體安全狀態(tài)。

7、</p><p>　　相對于其他形式的機艙，其優(yōu)缺點是：通風(fēng)排量小，無需設(shè)置大排量防爆風(fēng)機；可以接受較大供氣管路壓力，發(fā)動機選擇有優(yōu)勢；機艙為本質(zhì)安全，內(nèi)部電氣設(shè)備可不必為防爆型；雙壁管（或通風(fēng)導(dǎo)管）的安裝工藝復(fù)雜。對于新建貨船，在設(shè)計時有一定的靈活性，采用本質(zhì)安全型機艙則是一個合適的選擇。 </p><p>　　2、 ESD防護式機艙 </p><p>　　ESD

8、防護式機艙可采用氣體燃料發(fā)動機或雙燃料發(fā)動機，機艙內(nèi)的氣體管路可不設(shè)氣密環(huán)圍，發(fā)動機/發(fā)電機布置在2間或多間機艙內(nèi)，當(dāng)任何一間機艙內(nèi)的燃料供應(yīng)被切斷時，其余機艙維持至少40%的推進功率和電力供應(yīng)。機艙內(nèi)盡可能少的容納僅為維持發(fā)動機正常工作的設(shè)備，焚燒爐、惰性氣體發(fā)生器和燃油鍋爐等不應(yīng)布置在機艙內(nèi)。 </p><p>　　相對于其他形式的機艙，其優(yōu)缺點是：“雙/多機艙、容納設(shè)備少”的布置適合電力推進的內(nèi)河貨船；“雙

9、/多機艙”的設(shè)置增加了船舶布置的設(shè)計難度和建造成本。鑒于對機艙布置的要求，ESD防護式更加適合于采用電能為動力的船舶，但在由機械能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為機械能的過程中，增大了能源的消耗，因此，相對貨船來講，ESD防護式機艙更加適用于對電能需求較大的船舶，如絞吸式挖泥船等類似的工程船。 </p><p>　　3、增強安全型機艙 </p><p>　　增強安全性機艙僅適用于采用雙燃料發(fā)動機的內(nèi)河貨

10、船，機艙內(nèi)的供氣管路可不必設(shè)氣密環(huán)圍，但接頭處必須采用對接、全焊透的形式。除風(fēng)機、探測器、報警器、照明裝置應(yīng)為防爆型外，其他設(shè)備可與普通貨船機艙的安全要求一致。當(dāng)探測到氣體泄露時，發(fā)動機自動切換至燃油模式。相對于其他形式的機艙，其優(yōu)缺點是：機艙構(gòu)造與普通貨船相類似，制造工藝相對簡單、方便，易于被船東接受；大部分機艙設(shè)備不必采用防爆型，降低了設(shè)備安裝難度；通風(fēng)配量大，需配置大排量防爆風(fēng)機；僅適用于采用雙燃料發(fā)動機的內(nèi)河貨船，有一定的局限性

11、。 </p><p>　　隨著LNG在船舶行業(yè)的推廣，其清潔、經(jīng)濟的特點將更加突出，將會有更多的船東加入到使用LNG的行列，而增強安全型機艙的設(shè)備布置與普通貨船更接近，采用這種設(shè)計進行雙燃料改造，會更方便、快捷。 </p><p>　　新建內(nèi)河貨船的本質(zhì)安全型機艙布置方案 </p><p>　　1、方案船舶主要信息 </p><p>　　方案

12、船為航行于A、B航區(qū)的內(nèi)河鋼質(zhì)自航散貨船，艏艉為單底、單甲板結(jié)構(gòu)，設(shè)有升高甲板，貨艙區(qū)域為雙底、雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)。設(shè)計裝載運輸積載因數(shù)介于0.45-0.833m3/t（不包含0.45）的貨物，如黃砂、干濕礫石等散裝貨物及其他袋裝、包裝貨物。 </p><p><b>　　2、 氣罐布置 </b></p><p>　　氣罐可布置于開敞甲板，也可布置于圍壁/半圍壁處所內(nèi)，對于內(nèi)

13、河貨船來說，布置于開敞甲板有以下幾方面的原因：內(nèi)河貨船定員少，甲板室艙室簡單，可以提供足夠的空間布置氣罐；內(nèi)河貨船大多采用尾排氣，不會對氣罐的充裝、放泄產(chǎn)生影響；不必設(shè)置專用的氣罐儲存艙室和配套設(shè)備，節(jié)省了建造成本；節(jié)省干舷甲板下的空間，可有效增大貨艙艙容；相對于布置于圍壁/半圍壁處所，建造工藝簡單。對于方案船，氣罐布置于尾部頂棚甲板（二層甲板），節(jié)省主甲板面積，同時也不妨礙駕駛室向后的視線。 </p><p>

14、<b>　　3、機艙布置 </b></p><p>　　內(nèi)河船舶機艙的布置應(yīng)根據(jù)其船舶特點進行設(shè)計，方案船采用以下形式：推進方式：內(nèi)河船航道相對較窄，船舶密度大，靠港也比較頻繁，因此操縱性要求較高，大多數(shù)內(nèi)河船采用雙機形式；燃油艙設(shè)置：目前長江沿岸的加氣站數(shù)量和分布還不完善，部分加氣站仍采用槽車加氣，純氣體機的使用還存在一定限制，因多數(shù)LNG動力船舶采用油氣混燃模式，機艙仍設(shè)置常規(guī)燃油艙；結(jié)

15、構(gòu)布置：大型內(nèi)河船舶機艙多數(shù)采用雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)形式以提供防碰安全型和結(jié)構(gòu)強度。 </p><p>　　本方案船機艙亦采用上述比較普遍的形式。 </p><p>　　4、機艙內(nèi)供氣管系及雙壁管通風(fēng)管系 </p><p>　　供氣管路的通風(fēng)進氣口和出氣口均位于居住甲板后部的開敞處所，盡可能的減小對甲板室起居服務(wù)處所的影響，同時也便于通風(fēng)設(shè)備的安裝。 </p>

16、<p>　　為了便于對雙壁管內(nèi)的可燃?xì)怏w進行探測，出氣口位于進氣管路一側(cè)，對于進氣管路，雙壁管外管延伸至主甲板上一層甲板（居住甲板后部開敞處所），并連接至風(fēng)機。雙壁管外管還可做適當(dāng)?shù)暮喕哼M氣管路在主機之前的部分可為一根管路，在進入主機前一份為二，出氣管路在機艙外可合二為一，并可與內(nèi)管分離。 </p><p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　

17、1、LNG動力船舶機艙形式選擇 </p><p>　　因規(guī)范要求和船舶用途不同，根據(jù)上述分析，三種類型的LNG動力機艙所適用的船型也不同，其中：本質(zhì)安全型機艙：適用于各類常規(guī)推進方式貨船，如：散貨船、集裝箱船等。上述方案也說明了其可行性。ESD防護式機艙：適用于對電力需求較大的船舶，LNG燃料發(fā)動機可作為船舶電站的原動機，如：電力推進船舶、部分電力驅(qū)動的工程船等。增強安全型機艙：適用于現(xiàn)有的，需進行LNG動力改造

18、的船舶。 </p><p>　　2、LNG動力船舶推廣建議 </p><p>　　LNG作為一種清潔能源在環(huán)境保護上的作用有目共睹，雖然目前LNG動力船舶的規(guī)范、法規(guī)、政策都已比較完善，但新建的LNG動力船舶數(shù)量卻很少，根據(jù)皖江地區(qū)的情況，建議：繼續(xù)加大對LNG動力主機的研發(fā)，提高低負(fù)荷工況（50%額定功率）下的運行穩(wěn)定性和燃料消耗并擴展功率段覆蓋范圍；繼續(xù)對于新建LNG船舶進行資金補貼，