英国威廉希尔公司

　　随着我国“碳达峰”“碳中和”战略目标的确立，船舶工业对减少污染和温室气体排放的重视达到前所未有的高度，船舶节能环保技术尤其是清洁燃料技术正日益展现出巨大的市场潜力。

　　今天的科普船舶，船次方就来说一说船舶动力的“明星”——液化天然气（LNG）燃料。

　　大家熟知的中国船舶“绿巨人”天团就是LNG双燃料系统的超大型集装箱船，相比其他动力，LNG做燃料有何优势？LNG超低温，但却易燃易爆，怎么让它“老实”干活呢？……

　　英国威廉希尔公司：七〇八所民船部高级工程师 郑健为您解答。
 
　　LNG燃料比传统燃油好在哪儿？还有其他更环保的燃料吗？

　　随着船舶尾气氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳等环保减排的要求，常规燃油动力船舶逐渐难以胜任。

　　LNG主要成分是甲烷，是目前应用最广泛的低碳清洁能源之一，相比于燃油，可以减排氮氧化物90%以上，硫氧化物99%，固体颗粒物99%，二氧化碳20%以上。在应对2030年“碳达峰”以及更加严苛的环保要求，LNG属于现阶段最佳替代燃料选择之一。

　　为进一步满足2060年“碳中和”的目标，船舶行业潜在的替代燃料包括：氨燃料、氢燃料、生物甲醇等多种潜在选择，但目前均为探索阶段，远未达到LNG燃料这种市场供应成熟、经济性好的程度。

　　备注:“碳达峰”就是我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去；而到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式将之抵消掉，这就是“碳中和”。

　　 纯LNG燃料船比双燃料船、多燃料船更先进吗？

　　相比于燃油/LNG双燃料船舶，采用纯LNG燃料动力的船舶没有任何燃油，更加清洁环保。当然，没有燃油作为LNG的备用燃料，对LNG燃料系统要求会更加严格，除需两套独立LNG燃料系统作为冗余备份外，对安保系统的要求也更加严苛。

　　多燃料船舶一般用于运输特定货物的船舶，同时以燃油、LNG或者运输货物作为燃料，比如乙烷运输船、LPG运输船、甲醇运输船等均可以以货物作为燃料。

　　看来纯LNG燃料真是船舶动力的一支生力军！

　　了解了LNG燃料的优势，下面来说说它的安保系统。为何单独说安保？因为LNG燃料的危险系数极高，没有什么比安全稳定更重要的了。

　　 这些风险的具体表现是？安保系统又是如何起作用的？

　　LNG燃料是零下160多度的易燃易爆品，不要说转换为动力，即便是普通运输，安全问题都是重中之重。

　　LNG专门存储在耐低温的容器内，小容积通常采用双层不锈钢的真空罐储存。（如下图）

　　LNG燃料在充装、储存、供应和利用环节都有风险，主要集中在“三点一线，四大部件”上：即气罐处所、机器处所、充装处所三个点和管系一线，以及发动机、气罐、热交换设备和中央控制单元四大部件上。具体表现为低温燃料泄漏、可燃气体泄漏、燃料罐超压、燃料罐液位过高导致液体热膨胀溢流、火灾、通风失效、供气温度压力异常等等。安保不到位会导致极其严重的后果。

　　安保系统用于出现上述紧急情况下，可提供可靠、准确、及时的安全保护切断，使LNG燃料系统及船舶处于安全、合适的保护状态，避免危险进一步扩大。

　　看完这些隐患，真心觉得安保系统真是必备神器！

　　结合最近七〇八所自主研发设计的LNG燃料系统试验样机和LNG燃料控制及安保系统，成功完成了液氮低温联调试验，已达到实船应用水平。船次方对LNG燃料控制及安保系统
进行了详细了解。

　　 请问LNG燃料系统试验样机是做什么用的？

　　为LNG燃料罐、LNG燃料系统、LNG燃料控制及安保系统做整体联调测试，是统筹一切的存在，而这一整套系统已经完全属于我国自主研发的技术！

　　原来为了安保试验，还要专门设计一套机器……

　　 LNG燃料为什么要用液氮做试验？

　　LNG燃料为零下160多度低温液体，且具有易燃易爆特性，试验阶段直接采用LNG燃料那可太危险了。但LNG燃料系统又属于低温深冷系统，必须在低温条件下才能完成实际功能的测试与设计验证，而液氮为负196度的低温不燃液体，就成为了LNG燃料的完美代替试验介质。

　　为“挺身而出”的液氮点个赞！

　　 常温与低温的联调试验分别对实船应用有什么帮助？

　　我们知道，任何实验或测试，都有着严谨的步骤和规范，不能走捷径。

　　常温联调试验就像低温试验前的“模拟考试”，就是为了避免直接低温试验时发生风险。

　　低温联调试验是模拟船上真实情况测供气系统的各项功能，试验的成功标志着验证设计的各项指标合格，证实了系统的可靠性，具备了从样机到实际产品转化的条件，达到实船应用的水平。

　　这段话理解就是，模拟考取得优异成绩，高考就离清华北大不远喽！

　　 安保系统“零故障”属于什么样的存在？

　　首先，“零故障”在国内已属领先水平。安保系统属于LNG燃料系统安全部分的重要组成部分，也是船东、船厂、船级社检验的关键环节，其它环节也许会出现少许的缺陷或BUG，但安保系统必须要求可靠。安保系统“零故障”表明硬件质量可靠、软件成熟度高，达到实船应用水平。

　　安全，必须做到万无一失！

　　消息中说，七〇八所全新开发的LNG燃料控制系统可实现LNG罐内压力的精准调控，确保日常加注与供气全周期BOG零排放，请问BOG零排放是什么意思？

　　LNG属于低温液体，LNG罐体在自然环境会持续漏热，加注期间通过外部管道也会带入大量热量，这些都会导致罐内LNG液体升温并产生蒸发气（boil-off gas），也就是BOG。
　　BOG的合理控制与处理，避免BOG直接排放到大气中，是LNG燃料系统的关键之一，BOG零排放意味着除紧急情况以外，在船舶正常的加注、供气、停泊等运营期间LNG罐不对外排放任何BOG，既避免燃料的浪费、降低风险，也避免甲烷温室气体的排放，保护环境。

　　连蒸发气都不放过，优秀！

　　 LNG燃料优势明显又可控，我们是不是要大力推广？

　　是的，我们的目标是先从国内内河LNG动力船舶着手，进行升级换代。船舶航行在城市之间，排出的尾气直接关系到居民健康，而且我国内河船舶数量庞大且整体较为落后，相比于海船对人民的健康危害更大、更直接。后续还会进一步推广至全国沿海、近海及远洋船舶上。

　　期待更多“绿色”船舶荡漾在碧水清波上……



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