所谓LNG混合动力就是在船舶现有柴油机的基础上,增加一套LNG供气系统和柴油LNG双燃料电控喷射系统,通过电子转换开关,可实现单纯柴油燃料状态下和油气双燃料状态下两种运行模式,将船舶单一的柴油动力改造为柴油LNG双燃料动力,通过采用LNG部分替代柴油燃料,达到节省燃油和降低排放的双重目的。

    “蓝色动力”的特点

     2009年8月,由江苏省宿迁市地方海事局牵头,联合江苏蓝色船舶动力有限公司等8家单位成立了“LNG在运输船舶上应用”的项目研究组。2010年上半年,进行了实船试验,改装后的试验船已在京航运河安全行驶了1万多公里,各项技术指标基本达到设计标准,取得了实船试验的成功。2011年3月,研发单位又对其技术实施了二次升级,升级后的技术较之前具有更充分的燃料燃烧效率、更安全的监测与处置系统和更智能的操控性能。

     船舶采用柴油LNG双燃料动力后,柴油的平均替代率达到60%至70%,可实现硫氧化合物减排85%~90%,二氧化碳减排15%~20%,同时,噪声污染、烟尘、废油水排放也大大降低。据测算,江苏苏北运河上3万艘船舶经过改造,使用柴油LNG双燃料动力后,每年可减排硫氧化合物3.1万吨,氮氧化合物 3.2万吨,二氧化碳37.5万吨。

     目前,京杭运河载重2000吨的干货船,平均每年每艘船消耗柴油60吨,而采用柴油LNG双燃料动力后,约消耗42吨LNG和18吨柴油,至少能节省燃料费用15万元。一般情况下,船舶改造成本在两年内通过燃料费用的节省就能收回。如果在京杭运河营运的3万艘船舶都推广使用“蓝色动力”,那么每年将节约燃料费用45亿元。

     以柴油为燃料的船舶机舱油污重、噪音大,改装双燃料动力后,油污、烟尘和噪音都大幅下降,船员的工作生活环境得到很大改善。同时,由于装备了智能化的安全监测与处置系统,一旦有可燃气体泄露,就会自动报警,自动切断天然气管路,启动防爆通风机,隔开储罐与舱室和机舱,确保船舶运营安全和船员生命安全。此外,采用LNG燃料,即使船舶发生沉没事故,也不会出现由于使用柴油燃料导致大面积水域污染的现象。

     京杭运河江苏段年船舶通过量超过2亿吨,货运量超过1亿吨。未来3至5年,如果该技术被运河推广应用,将吸引投资20多亿元用于设立研发改装生产基地,并推动运河沿线油气站布置,大大促进节能环保产业发展。如果在全国内河、沿海推广应用该技术所产生的经济和生态效益不可估量。

     实船改装的核心技术

     据了解,2010年6月18日,项目组召开了船用柴油LNG混合动力项目实船试验图纸设计及设计说明内审会议。会议通过实船改装设计,并确定一艘名为“苏宿货1260号”干货船为试验船,柴油机型号为X6170ZC-19,改装安装以及调试在宿迁上坝船厂。

     首先,船体改造。针对试验船船体本身的特点,进行了LNG储罐位于船体尾部的空闲区,设计了一个高度为76厘米的底座。底座与甲板是焊接连接,储罐与底座是螺栓连接。储罐相邻厨房和起居室的一侧都加了一道隔离空仓。储罐顶部是敞开的。气化器占用了部分盥洗室的空间。

     其次,船用柴油LNG混燃系统。根据船的空间特点安装连接了船用柴油LNG混燃系统,依次为:LNG储罐、气化器、气体流量计、电动截止阀、不锈钢管路、阻火器、减压稳压阀、喷射阀、柴油机。

     第三,安全与消防。在LNG储罐位置安装了2个可燃气体探测器,在机舱内安装了4个可燃气体探测器。在机舱两侧顶部位置安装了两台轴流防爆风机。一旦有可燃气体泄露,浓度达到天然气燃爆点的20%就进行声光报警,并自动启动轴流风机进行强制排风换气。如果浓度达到燃爆点的40%,则自动切断电动截止阀。上述动作过程全部是自动控制。另外在储罐位置和机舱内各摆放了两台干粉灭火器。

     最后,电路改造。根据船用发电电压不稳定的特点进行了稳压和电压逆变等设计,确保满足控制系统和轴流风机用电的需要。

     2010年8月8日,实船试验试航开始,经过了200多个小时的空载和满载3000吨试验表明,采用柴油LNG混合动力技术后,动力性能和原来基本保持一致,完全能够满足原船的要求;柴油的平均替代率为60%~70%,按当时市场价计算,燃料费用的节省为20%~30%;环保性能大为改善,据《中国石油和石化工程研究会》咨询报告显示,使用LNG,硫氧化合物100%减排,氮氧化合物减排80%~90%,二氧化碳也减排10%~15%。同时,烟尘、废油水的排放都大为降低,噪声也有所降低。

     2010年8月25日,试验船正式交付给船东使用,转入常态运行。截止2010年12月31日,航程已达6000公里。

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