LNG動(dòng)力船簡(jiǎn)介
隨著船舶排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高,LNG動(dòng)力船舶得到了越來(lái)越多的船東青睞。船用LNG主要有單一使用LNG燃料和使用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)兩種型式。L
隨著船舶排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高,LNG動(dòng)力船舶得到了越來(lái)越多的船東青睞。船用LNG主要有單一使用LNG燃料和使用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)兩種型式。LNG運(yùn)輸船普遍采用單一的LNG作為主要能源,而其它商船大多采用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

目前幾乎所有的LNG運(yùn)輸船均采用蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置,該系統(tǒng)的基本原理是在主鍋爐中采用LNG作為燃料,利用主鍋爐產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽透平(turbine,渦輪),進(jìn)而推動(dòng)螺旋槳和發(fā)電機(jī)組。
蒸汽輪機(jī)的整體熱效率較低,僅為20%-30%,不到低速柴油機(jī)的一半。但對(duì)LNG運(yùn)輸船而言,由于貨物運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的BOG(boiled off gas,蒸發(fā)氣)可以作為推進(jìn)燃料,所以無(wú)需過(guò)多考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率問題。蒸汽輪機(jī)技術(shù)成熟可靠性高,日常維護(hù)的頻率和成本都很低,來(lái)自貨艙的BOG可以直接當(dāng)作主鍋爐的燃料,避免了采用內(nèi)燃機(jī)需要的增壓、加熱等設(shè)備。

而對(duì)其它商船而言,LNG作為主要燃料的話,不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性,續(xù)航力也是個(gè)不小的問題,主要原因是LNG儲(chǔ)罐及相關(guān)設(shè)施布置困難。燃油艙可以見縫插針地布置在船舶的大部分位置,而LNG儲(chǔ)罐形狀較規(guī)則,通常為圓筒形,綜合考慮安全因素后,通常只能布置在甲板、生活區(qū)域等露天位置,大小也容易受限制,單個(gè)儲(chǔ)罐一般小于500m3。采用雙燃料主機(jī)和發(fā)電機(jī),燃油和LNG結(jié)合使用,可以較好地解決續(xù)航力的問題。
雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可以在燃油模式和LNG模式間自由切換,燃油模式下與普通燃油發(fā)動(dòng)機(jī)類似,在LNG模式下,由于天然氣燃點(diǎn)比燃油高,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在噴入燃?xì)獾耐瑫r(shí)噴入少量燃油(作為引燃油),待燃油壓縮自燃后再引燃天然氣。


LNG燃料罐
除去LNG運(yùn)輸船,現(xiàn)有的LNG動(dòng)力船全部采用C型燃料罐,因其耐壓能力高、設(shè)計(jì)制造技術(shù)成熟。雖然IGC(國(guó)際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則)中規(guī)定C型液艙不需次屏壁。但需要強(qiáng)調(diào)的是:IGC規(guī)則的要求針對(duì)的是運(yùn)輸罐,LNG運(yùn)輸罐在液面以下沒有開口,基本無(wú)泄漏的風(fēng)險(xiǎn),所以不考慮泄漏。而LNG燃料罐液面以下有多個(gè)開口,須考慮泄漏的可能。據(jù)統(tǒng)計(jì),LNG泄漏事故中70%由于接頭、閥件的泄漏導(dǎo)致,所以要著重考慮接頭、閥件等的泄漏可能。

正是由于上述原因,LNG燃料罐采用的是C型雙層真空罐,內(nèi)外殼材質(zhì)通常為耐低溫不銹鋼,中間為真空絕緣。在兩端各有一個(gè)馬鞍形支座,為了減小罐體彎矩,支座一般位于距端部1/4L處。為了避免承受船體載荷,一端為固定支座,另一端為活動(dòng)支座。
考慮接頭、閥件等可能泄漏,通常將LNG燃料罐的接頭、閥件、汽化器設(shè)置在氣密的冷箱內(nèi)。冷箱不僅可以容納泄漏的LNG,控制LNG的擴(kuò)散,還可以減小閥件、接頭等泄漏源的危險(xiǎn)區(qū)域范圍,有利于船舶布置。
為了保護(hù)船體結(jié)構(gòu)不受低溫影響,燃料罐和冷箱通過(guò)耐低溫環(huán)氧連接。

燃料罐中的液化氣,需要經(jīng)過(guò)氣化、加熱、增壓以后,才能進(jìn)入雙燃料主機(jī)燃燒,具體內(nèi)容后面再介紹。
因?yàn)長(zhǎng)NG具有清潔、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),LNG動(dòng)力是未來(lái)船舶發(fā)展的方向之一。下圖為概念型LNG動(dòng)力船,僅供欣賞。

更多內(nèi)容關(guān)注公號(hào):船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析








