LNG动力船简介
随着船舶排放标准的日益提高,LNG动力船舶得到了越来越多的船东青睐。船用LNG主要有单一使用LNG燃料和使用双燃料发动机两种型式。L
随着船舶排放标准的日益提高,LNG动力船舶得到了越来越多的船东青睐。船用LNG主要有单一使用LNG燃料和使用双燃料发动机两种型式。LNG运输船普遍采用单一的LNG作为主要能源,而其它商船大多采用双燃料发动机。
目前几乎所有的LNG运输船均采用蒸汽轮机动力装置,该系统的基本原理是在主锅炉中采用LNG作为燃料,利用主锅炉产生的蒸汽驱动蒸汽透平(turbine,涡轮),进而推动螺旋桨和发电机组。
蒸汽轮机的整体热效率较低,仅为20%-30%,不到低速柴油机的一半。但对LNG运输船而言,由于货物运输过程中会产生大量的BOG(boiled off gas,蒸发气)可以作为推进燃料,所以无需过多考虑发动机的热效率问题。蒸汽轮机技术成熟可靠性高,日常维护的频率和成本都很低,来自货舱的BOG可以直接当作主锅炉的燃料,避免了采用内燃机需要的增压、加热等设备。
而对其它商船而言,LNG作为主要燃料的话,不仅要考虑经济性,续航力也是个不小的问题,主要原因是LNG储罐及相关设施布置困难。燃油舱可以见缝插针地布置在船舶的大部分位置,而LNG储罐形状较规则,通常为圆筒形,综合考虑安全因素后,通常只能布置在甲板、生活区域等露天位置,大小也容易受限制,单个储罐一般小于500m³。采用双燃料主机和发电机,燃油和LNG结合使用,可以较好地解决续航力的问题。
双燃料发动机可以在燃油模式和LNG模式间自由切换,燃油模式下与普通燃油发动机类似,在LNG模式下,由于天然气燃点比燃油高,双燃料发动机在喷入燃气的同时喷入少量燃油(作为引燃油),待燃油压缩自燃后再引燃天然气。
LNG燃料罐
除去LNG运输船,现有的LNG动力船全部采用C型燃料罐,因其耐压能力高、设计制造技术成熟。虽然IGC(国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则)中规定C型液舱不需次屏壁。但需要强调的是:IGC规则的要求针对的是运输罐,LNG运输罐在液面以下没有开口,基本无泄漏的风险,所以不考虑泄漏。而LNG燃料罐液面以下有多个开口,须考虑泄漏的可能。据统计,LNG泄漏事故中70%由于接头、阀件的泄漏导致,所以要着重考虑接头、阀件等的泄漏可能。
正是由于上述原因,LNG燃料罐采用的是C型双层真空罐,内外壳材质通常为耐低温不锈钢,中间为真空绝缘。在两端各有一个马鞍形支座,为了减小罐体弯矩,支座一般位于距端部1/4L处。为了避免承受船体载荷,一端为固定支座,另一端为活动支座。
考虑接头、阀件等可能泄漏,通常将LNG燃料罐的接头、阀件、汽化器设置在气密的冷箱内。冷箱不仅可以容纳泄漏的LNG,控制LNG的扩散,还可以减小阀件、接头等泄漏源的危险区域范围,有利于船舶布置。
为了保护船体结构不受低温影响,燃料罐和冷箱通过耐低温环氧连接。
燃料罐中的液化气,需要经过气化、加热、增压以后,才能进入双燃料主机燃烧,具体内容后面再介绍。
因为LNG具有清洁、经济的特点,LNG动力是未来船舶发展的方向之一。下图为概念型LNG动力船,仅供欣赏。
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