來源：中國船舶集團(tuán) 日期：2021-10-20 字體：
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隨著我國“碳達(dá)峰”“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的確立，船舶工業(yè)對減少污染和溫室氣體排放的重視達(dá)到前所未有的高度，船舶節(jié)能環(huán)保技術(shù)尤其是清潔燃料技術(shù)正日益展現(xiàn)出巨大的市場潛力。
今天的科普船舶，船次方就來說一說船舶動力的“明星”——液化天然氣（LNG）燃料。
大家熟知的中國船舶“綠巨人”天團(tuán)就是LNG雙燃料系統(tǒng)的超大型集裝箱船，相比其他動力，LNG做燃料有何優(yōu)勢？LNG超低溫，但卻易燃易爆，怎么讓它“老實(shí)”干活呢？……
中國船舶集團(tuán)七〇八所民船部高級工程師 鄭健為您解答。
LNG燃料比傳統(tǒng)燃油好在哪兒？還有其他更環(huán)保的燃料嗎？
隨著船舶尾氣氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳等環(huán)保減排的要求，常規(guī)燃油動力船舶逐漸難以勝任。
LNG主要成分是甲烷，是目前應(yīng)用最廣泛的低碳清潔能源之一，相比于燃油，可以減排氮氧化物90%以上，硫氧化物99%，固體顆粒物99%，二氧化碳20%以上。在應(yīng)對2030年“碳達(dá)峰”以及更加嚴(yán)苛的環(huán)保要求，LNG屬于現(xiàn)階段最佳替代燃料選擇之一。
為進(jìn)一步滿足2060年“碳中和”的目標(biāo)，船舶行業(yè)潛在的替代燃料包括：氨燃料、氫燃料、生物甲醇等多種潛在選擇，但目前均為探索階段，遠(yuǎn)未達(dá)到LNG燃料這種市場供應(yīng)成熟、經(jīng)濟(jì)性好的程度。
備注:“碳達(dá)峰”就是我國承諾在2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達(dá)到峰值之后再慢慢減下去；而到2060年，針對排放的二氧化碳，要采取植樹、節(jié)能減排等各種方式將之抵消掉，這就是“碳中和”。
純LNG燃料船比雙燃料船、多燃料船更先進(jìn)嗎？
相比于燃油/LNG雙燃料船舶，采用純LNG燃料動力的船舶沒有任何燃油，更加清潔環(huán)保。當(dāng)然，沒有燃油作為LNG的備用燃料，對LNG燃料系統(tǒng)要求會更加嚴(yán)格，除需兩套獨(dú)立LNG燃料系統(tǒng)作為冗余備份外，對安保系統(tǒng)的要求也更加嚴(yán)苛。
多燃料船舶一般用于運(yùn)輸特定貨物的船舶，同時(shí)以燃油、LNG或者運(yùn)輸貨物作為燃料，比如乙烷運(yùn)輸船、LPG運(yùn)輸船、甲醇運(yùn)輸船等均可以以貨物作為燃料。
看來純LNG燃料真是船舶動力的一支生力軍！
了解了LNG燃料的優(yōu)勢，下面來說說它的安保系統(tǒng)。為何單獨(dú)說安保？因?yàn)長NG燃料的危險(xiǎn)系數(shù)極高，沒有什么比安全穩(wěn)定更重要的了。
這些風(fēng)險(xiǎn)的具體表現(xiàn)是？安保系統(tǒng)又是如何起作用的？
LNG燃料是零下160多度的易燃易爆品，不要說轉(zhuǎn)換為動力，即便是普通運(yùn)輸，安全問題都是重中之重。
LNG專門存儲在耐低溫的容器內(nèi)，小容積通常采用雙層不銹鋼的真空罐儲存。（如下圖）
LNG燃料在充裝、儲存、供應(yīng)和利用環(huán)節(jié)都有風(fēng)險(xiǎn)，主要集中在“三點(diǎn)一線，四大部件”上：即氣罐處所、機(jī)器處所、充裝處所三個點(diǎn)和管系一線，以及發(fā)動機(jī)、氣罐、熱交換設(shè)備和中央控制單元四大部件上。具體表現(xiàn)為低溫燃料泄漏、可燃?xì)怏w泄漏、燃料罐超壓、燃料罐液位過高導(dǎo)致液體熱膨脹溢流、火災(zāi)、通風(fēng)失效、供氣溫度壓力異常等等。安保不到位會導(dǎo)致極其嚴(yán)重的后果。
安保系統(tǒng)用于出現(xiàn)上述緊急情況下，可提供可靠、準(zhǔn)確、及時(shí)的安全保護(hù)切斷，使LNG燃料系統(tǒng)及船舶處于安全、合適的保護(hù)狀態(tài)，避免危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大。
看完這些隱患，真心覺得安保系統(tǒng)真是必備神器！
結(jié)合最近七〇八所自主研發(fā)設(shè)計(jì)的LNG燃料系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)和LNG燃料控制及安保系統(tǒng)，成功完成了液氮低溫聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，已達(dá)到實(shí)船應(yīng)用水平。船次方對LNG燃料控制及安保系統(tǒng)
進(jìn)行了詳細(xì)了解。
請問LNG燃料系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)是做什么用的？
為LNG燃料罐、LNG燃料系統(tǒng)、LNG燃料控制及安保系統(tǒng)做整體聯(lián)調(diào)測試，是統(tǒng)籌一切的存在，而這一整套系統(tǒng)已經(jīng)完全屬于我國自主研發(fā)的技術(shù)！
原來為了安保試驗(yàn)，還要專門設(shè)計(jì)一套機(jī)器……
LNG燃料為什么要用液氮做試驗(yàn)？
LNG燃料為零下160多度低溫液體，且具有易燃易爆特性，試驗(yàn)階段直接采用LNG燃料那可太危險(xiǎn)了。但LNG燃料系統(tǒng)又屬于低溫深冷系統(tǒng)，必須在低溫條件下才能完成實(shí)際功能的測試與設(shè)計(jì)驗(yàn)證，而液氮為負(fù)196度的低溫不燃液體，就成為了LNG燃料的完美代替試驗(yàn)介質(zhì)。
為“挺身而出”的液氮點(diǎn)個贊！
常溫與低溫的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)分別對實(shí)船應(yīng)用有什么幫助？
我們知道，任何實(shí)驗(yàn)或測試，都有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟襟E和規(guī)范，不能走捷徑。
常溫聯(lián)調(diào)試驗(yàn)就像低溫試驗(yàn)前的“模擬考試”，就是為了避免直接低溫試驗(yàn)時(shí)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。
低溫聯(lián)調(diào)試驗(yàn)是模擬船上真實(shí)情況測供氣系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，試驗(yàn)的成功標(biāo)志著驗(yàn)證設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)合格，證實(shí)了系統(tǒng)的可靠性，具備了從樣機(jī)到實(shí)際產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的條件，達(dá)到實(shí)船應(yīng)用的水平。
這段話理解就是，模擬考取得優(yōu)異成績，高考就離清華北大不遠(yuǎn)嘍！
安保系統(tǒng)“零故障”屬于什么樣的存在？
首先，“零故障”在國內(nèi)已屬領(lǐng)先水平。安保系統(tǒng)屬于LNG燃料系統(tǒng)安全部分的重要組成部分，也是船東、船廠、船級社檢驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其它環(huán)節(jié)也許會出現(xiàn)少許的缺陷或BUG，但安保系統(tǒng)必須要求可靠。安保系統(tǒng)“零故障”表明硬件質(zhì)量可靠、軟件成熟度高，達(dá)到實(shí)船應(yīng)用水平。
安全，必須做到萬無一失！
消息中說，七〇八所全新開發(fā)的LNG燃料控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)LNG罐內(nèi)壓力的精準(zhǔn)調(diào)控，確保日常加注與供氣全周期BOG零排放，請問BOG零排放是什么意思？
LNG屬于低溫液體，LNG罐體在自然環(huán)境會持續(xù)漏熱，加注期間通過外部管道也會帶入大量熱量，這些都會導(dǎo)致罐內(nèi)LNG液體升溫并產(chǎn)生蒸發(fā)氣（boil-off gas），也就是BOG。
BOG的合理控制與處理，避免BOG直接排放到大氣中，是LNG燃料系統(tǒng)的關(guān)鍵之一，BOG零排放意味著除緊急情況以外，在船舶正常的加注、供氣、停泊等運(yùn)營期間LNG罐不對外排放任何BOG，既避免燃料的浪費(fèi)、降低風(fēng)險(xiǎn)，也避免甲烷溫室氣體的排放，保護(hù)環(huán)境。
連蒸發(fā)氣都不放過，優(yōu)秀！
LNG燃料優(yōu)勢明顯又可控，我們是不是要大力推廣？
是的，我們的目標(biāo)是先從國內(nèi)內(nèi)河LNG動力船舶著手，進(jìn)行升級換代。船舶航行在城市之間，排出的尾氣直接關(guān)系到居民健康，而且我國內(nèi)河船舶數(shù)量龐大且整體較為落后，相比于海船對人民的健康危害更大、更直接。后續(xù)還會進(jìn)一步推廣至全國沿海、近海及遠(yuǎn)洋船舶上。
期待更多“綠色”船舶蕩漾在碧水清波上……
| 策 劃：船次方工作室X七〇八所
| 通訊員：鄭 健/段雪瓊
| 責(zé) 編：王 琦
| 校 對：高紅梅
| 審 核：項(xiàng) 麗/甘豐錄
