双燃料动力船：想要爱你并不容易 ｜ 航运界

　　事件

　　今年10月8日，世界首艘23000TEU双燃料动力集装箱船“达飞雅克·萨德”号命名交付。该船采用了我国自主研发制造的全球最大功率双燃料动力W12X92DF型主机，既能使用燃气又可兼顾燃油，无论远海航行还是近海航道航行，均可依靠天然气提供动力。

　　【世界首艘23000TEU双燃料动力集装箱船】

　　专家表示，在超大型集装箱船上使用LNG为主燃料的双燃料动力系统，在全球业界尚属首创。其最大优势是能满足全球最严格排放标准，与传统燃油集装箱船相比，可减少20%的碳排放、85%的氮氧化物排放与99%的硫排放，大大减少对环境的污染。

　　在绿色节能日益成为主流旋律的今天，航运业面临的压力越来越大。面对节能减排的压力，LNG（液化天然气）船以及双燃料动力船舶有望成为未来航运业的主力角色，我国应该抓住机遇大力发展。如下图所示的2017年5月份LNG动力船舶航行图。

　　作为船用燃料，LNG可以降低15%－20%二氧化碳的排放，降低98%以上的硫氧化物排放、减少85%－90%氮氧化物，且着火点和爆炸极限高于柴油（柴油着火点260℃,爆炸极限0.5－4.1%，天然气着火点650℃，爆炸极限4.6－14.57%）。因其属低温液体，泄漏时自然气化快，LNG不会对水体造成巨大的危害）。所以采用液化天然气作为船燃料，是航运业降低成本、安全环保的一条路径。

　　LNG双燃料动力船简介

　　近年来，随着船舶LNG动力技术的不断发展成熟，其应用也不再局限于渡船等小型船舶，逐渐向散货船、油船、集装箱船、汽车运输船等大型船舶扩展。除LNG运输船外，其他商船通常采用LNG双燃料主机和发电机，将燃油和LNG结合使用，能够较好地解决续航力问题。2016年11月，南通中远川崎向挪威船东欧洲联合汽车运输公司交付全球首制4000车位LNG双燃料汽车运输船；2020年10月，沪东中华为法国达飞集团建造的世界首艘23000TEU双燃料动力集装箱船也已顺利交付。

　　4000PCTC

　　23000TEU

　　据克拉克森数据显示，截至2020年7月底，全球LNG双燃料船为573艘，同比2019年增加13%；在手订单360艘，同比增长16.5%。在手双燃料船订单占全球在手订单的比重（以GT计）从2019年6月的15.4%提高到23.1%。同期苏伊士油轮的船队数量增速仅为1.7%。2019年，VLCC（大船集团）、苏伊士型油船（广船国际）、好望角型散货船（现代重工）和Newcastlemax型散货船（外高桥造船）领域都迎来了首批LNG动力双燃料船订单。

　　目前投入运营及在建的LNG双燃料船中，数量最多的是客渡轮、海工船舶、集装箱船和油轮（见下表所示）。在三大主力船型中，液货船是使用LNG动力最多的船型，在这其中，化学品、成品油船是使用LNG动力最多的船型，其次是阿芙拉型油船。

　　数据来源：克拉克森

　　LNG双燃料动力船主要技术特点

　　LNG双燃料动力船与传统燃油动力的主要区别在LNG双燃料供气系统。LNG双燃料供气系统包括：LNG燃料储存系统、LNG燃料加注系统、燃气供应系统、燃气主机。LNG具有低温破坏性、快速挥发性和爆炸危险性等特点，出于安全考虑，以LNG作为燃料的动力船舶在结构布局、机电设备选型和安装上都不同于普通船舶。如下图所示：

　　1.LNG燃料储存系统

　　燃料储存系统通常称燃料围护系统（气罐）。燃料围护系统与LNG船货物围护系统分类相似，分为薄膜、半薄膜型和独立气罐型。薄膜、半薄膜型气罐集成在船体中，压力一般情况下小于0.025MPa，最大不超过0.07 MPa；薄膜型气罐不够气密，需要次屏障，对压力变化非常敏感，需要保压，优点是能较好地适应于船体结构。

　　独立气罐型细分为A、B、C三种类型：A型平面结构组成的菱柱形货舱、B型平面结构组成的棱柱形货舱、B型回转球形(Moss) 、C型独立型压力容器。C型应用偏向于中小型船舶，薄膜型应用偏向于大型船舶。如下图所示。LNG燃料储罐船上布置分为两种形式，分别是位于开敞甲板上和位于围蔽处所内，布置时应考虑气罐本身的设计、气体的泄漏、通风、消防和机械保护等因素。

　　2.LNG燃料加注系统

　　LNG加注站用于向LNG储罐内充装燃料，带充装接口和回气功能，一般位于舷侧的露天甲板上，应保证有足够的自然通风。若设置到围蔽或半围蔽处所，应进行风险评估，且必须经过船级社同意。LNG的加注方式主要分为三种模式：车到船（truck to ship--TTS），船到船（ship to ship--STS），港到船（port to ship--PTS）。这些加注模式各有优缺点，可以根据港口自身发展情况进行应用。

　　3.燃气供应系统

　　LNG燃气供应系统包括：气罐连接处所（气罐主阀、蒸发器/气化器、热交换器、主燃料阀等）、气体阀件单元（GVU）和相关气体管路等。气罐连接处所的法兰、阀等可能存在泄漏源的连接装置未布置在开敞甲板时，必须封闭在气罐连接处所内，即“冷箱”。GVU内部设有各种气体燃料调节阀控制阀和安全监控装置等，这些阀件一般为气动控制，管路通常采用双壁气体管路。

　　4.LNG双燃料主机

　　LNG发动机分为混烧发动机、双燃料发动机、单一气体燃料发动机。混烧发动机建造、改造简单，成本较低，但是排放性能较差，总能耗会有所增加；双燃料发动机使用燃料灵活，排放性能得到极大改善，但成本相对较高；单一气体燃料发动机，减排效果最好，但船上应用布置难度较大。现阶段，双燃料发动机在大型船舶上的应用受到了越来越多船东的青睐，国内双燃料发动机厂家主要有沪东重机、玉柴、广柴、淄柴等，国外主要有曼恩、瓦锡兰等。下图为燃气发动机的发展历程。

　　LNG双燃料动力船存在的主要问题

　　国内LNG燃料动力应用始于2009年，起步较晚。虽然在国家一系列强有力政策的扶持下得到了发展，但在推广应用中仍然遇到了诸多障碍，严重制约了LNG燃料动力船舶的发展规模。

　　1.LNG双燃料动力船前期投资较大。初期政策所给予的资金补贴和LNG相对于柴油的价格优势，是推动LNG动力船舶快速发展的主要动力。随着政府补贴的相应减少、国际油价的下跌和LNG价格的攀升，以及设计、工艺水平不高等影响，其相对于柴油的运营成本优势正逐步丧失。

　　2.加注码头数量不足和分布不合理。专业维修队伍短缺、配件采购困难、费用高、周期长，以及政策与管理的失调，严重影响了LNG燃料动力船舶的发展。近年来，虽然欧洲、新加坡、日本、韩国等国家、地区，纷纷加强LNG加注基础设施的建设，但是距离供气网络的形成还有较大差距。

　　3.LNG燃料动力在船舶上应用目前还处于起步阶段，相关技术标准不够健全，技术、法规有待于进一步研究和完善，在船舶建造、改造当中难免会出现规范指导盲区或对法规理解不一致的情况，增加了船舶建造成本，影响了建造完工时间。与国外相比，国内LNG燃料动力系统技术水平不高，技术不成熟，运行过程中还时常发生系统故障等。

　　发展展望

　　当前，全球减排和低碳的趋势已将航运业推到风口浪尖。国际海事组织的限硫、限硝规则倒逼航运业改进技术或采用替代能源的抉择，将有助于LNG燃料动力的推广应用。相比传统油料动力船船，发展LNG动力船既符合国家能源战略，又符合节能减排需要。

　　随着国家支持政策的不断完善和技术水平的不断进步，我国船舶业必将迎来LNG动力船高速发展的黄金时期。因此，建议生产企业、航运企业、科研院所、政府机构等应进一步加强协作，加大对LNG动力船舶市场和应用的投入，实现LNG能源应用船舶产业链的良好运作。

　　来源：中国远洋海运e刊汇编整理