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LNG未来船舶燃料“新宠”
时间:2011年08月30日   作者:佚名  点击次数: 【字体:

Since LNG price is less than marine diesel,supply is stable and it can substantially reduce marine emissions, the number of LNG-fueled ships is estimated to increase continuously in the next 5-10 years; the market share of LNG-fueled ships is expected to reach 1 0%~ 15% in the next 10 years. 

7月20-22日,“中国绿色船舶技术峰会”在上海召开,18位演讲嘉宾和120余位代表参加了此次会议。演讲过程中,来自国际船东协会、国际海事组织及中国、挪威、美国、日本、韩国等国船级社的嘉宾围绕“节能、减排和环保”各抒己见,LNG(液化天然气)被频频提及,显示出这一新兴船用燃料的光明前景。 

与会专家表示,鉴于船用燃油价格存在上涨空间,加上国际法规对海运环保的要求越来越严格,LNG作为船用燃料的优势在逐步显现:与船用柴油与重油相比,其价格较低;能够使二氧化碳等废气及颗粒物的排放量大幅减少;不仅如此,LNG的长期供给稳定。而在技术层面,不仅新建船舶可以使用LNG,在航船舶也能够通过改装,使用LNG或者采用LNG/柴油双燃料。因此,未来5-10年间,以LNG为燃料的船舶的数量将持续增加;预计10年后,以LNG为燃料的船舶所占的市场比例有望达到10%-15%。 

现有船舶改装技术可行

现有船舶要以LNG或者LNG/柴油为燃料,则必须加装LNG储存舱等装置。TGE Marine公司一一一家总部位于德国、从事船舶气体处理系统及储罐供应业务的企业负责人表示,通常情况下,在船舶改装过程中,加装的主要装置为LNG储罐和气体处理系统。此外,船上还需安装一些辅助系统,如气体加热系统、惰气系统、通风系统、遥控阀门及安全系统、自控系统等。典型的船舶使用LNG方案为:LNG通过气体处理系统气化天然气通过主控阀供给燃气发动机进而使船舶获得动力。 

与会专家介绍,最易于改装的船型包括LPG船、近海成品油船/化学品船,改装难度较大的船型为客船、渡船、集装箱船,难度更大的船型则为大型集装箱船、散货船和超大型油船(VLCC)等远洋船舶。目前,在船舶“油改气”项目过程中,最大的挑战主要有两点:一是如何布置好储罐以及其他气体燃料系统的子系统;二是燃料系统如何满足船舶二冲程或四冲程主机的工作要求。举例来说,曼柴油机与透平公司的ME-GI双燃料发动机在燃用天然气的模式下,需要气体以250-315巴(barg)的高压注入则在船舶改装的过程中就需要考虑在储罐中加装罐内增压泵及罐外的高压泵,则LNG通过加压后,再经过高压气化器和高压加热器处理,最终供给发动机。 

据了解在一些已经实施的船舶改装项目中,主机厂商也积极参与相关工作,确保项目顺利完成。目前TGE Marine正与挪威船级社(DNV)、曼恩柴油机与透平公司等合作,开展德同“Reederei Stefan Patjens”号5000TEU集装箱船的改装项目,项目在2012年完成后,该船将成为全球首艘使用液化天然气燃料的集装箱船。 

新船型积极采用LNG燃料

DNV可谓应用LNG燃料的“先锋”,在2001年就率先制定了LNG燃料有关的船舶规范。在此次峰会上,DNV介绍了与日本大岛造船有限公司联合开发的“ECO-Ship 2020”项目。该项目的第一阶段已经结束,完成了敞舱口散货船的概念设计。该型船集成了多项创新解决方案,其中最引人注目的便是该船是一艘完全使用LNG、不使用其他任何燃料也不使用电力推进系统的商船。该船配备有4个C型高压储存仓,共能储存LNG3000立方米。罗尔斯.罗伊斯公司为该船提供了2台四冲程中速燃气发动机单机功率为4000千瓦。加上应用了废热回收、空气润滑等其他节能技术,该船满足IMO Tier III废气排放标准要求,其硫化物排放量为零,氮氧化物排放量可下降90%,二氧化碳的排放量可下降50%以上。 

此外DNV还在此次会议上展示了另一款未来船型:营运于澳大利亚至中国航线的环保概念矿砂船(The eco¬friendly ore carrier) “Ecore”号。该船使用了灵活的燃料方案采用了曼柴油机与透平公司的二冲程ME-GI燃气发动机,能够使用柴油机与天然气两种燃料。值得关注的是,该船采用了优化的设计方案,只设1个置中的货舱,其C型LNG储罐则位于船尾的驾驶舱下,这一方案有助于充分利用船体空间,确保LNG储罐不会占用货舱空间及减少货运量。 

除了上述船型,近期DNV还在研发环保型VLCC。据称,该船将配备双燃料发动机;为配合使用LNG燃料,还将安装两个C型储罐,每个储罐的容积将达13500立方米。德国劳氏船级社(GL)近期公布的“阿芙拉型油船优加” 设计概念也为安装天然气储罐预留了空间,可采用天然气燃料。此外,罗尔斯•罗伊斯公司推出的环保型船舶设计理念(Enviroship Concept),也把LNG作为集装箱概念船等船型的燃料。 

气体发动机技术较为成熟

在船舶动力系统领域,国际几大发动机生产商经过多年的技术研发,其产品已经能够满足船舶应用LNG燃料的需要。在此次会议上,瓦锡兰集团、曼柴油机与透平公司分别介绍了其双燃料发动机技术。 

瓦锡兰集团目前推出了包括20DF,34DF和50DF型机在内的DF系列机,并已成功在多艘船舶上应用。据介绍,与燃油模式相比,处于燃气模式的DF发动机可使船舶的一氧化碳排放量减少75%,二氧化碳排放量减少20%,氮氧化物的排放量减少80%,并实现硫化物的零排放,从而满足国际海事组织(IMO )Tier III标准。目前,DF 双燃料发动机已成功应用在LNG船、近海供应船、FPSO、化学品船等船型上,其累计商业应用的时间已经超过了150万小时。而瓦锡兰自2005年至今获得的船用发动机订单巾DF双燃料发动机的订单占比达到了45%。 

曼发动机与透平公司则在其传统ME-C发动机的基础上,研发出了型号相对应的ME-GI系列低速二冲程双燃料电喷发动机。今年5月18日,该公司在其位于哥本哈根的柴油机研发中心举行了ME-GI双燃料发动机的首发仪式。ME-GI发动机能够燃用任何比例的天然气和柴油,甚至能燃用液化石油气或重油,可用作LNG船、LPG船、集装箱船等多种商用船舶的主推进系统。 其中在4T50ME-X型发动机基础上研发成功的4T50ME-GI燃气发动机 进行了一系列海试,已通过了各项性能验证测试。此外,DNV的环保概念矿砂船“Ecore”号就使用了2台该公司的6S60ME-C8.2-GI型双燃料发动机。 

除了上述两家企业罗尔斯•罗伊斯公司则于2007年开始推出卑尔根船用燃气发动机,并实船应用到挪威5艘近海客渡船上。该型机可以减少92%的氮氧化物以及23%的二氧化碳的排放,并能完全消除硫氧化物及颗粒物,其燃料消耗效率可在现有双燃料发动机的基础上提高8%。 

采用小型LNG船进行燃料补给 

船舶尤其是大型远洋船舶如何进行LNG燃料补给是海事界十分关注的问题,目前,海上供气装置的缺乏是制约海运行业推广使用LNG的一大瓶颈。就目前成功的一些船舶改装项目和一些以LNG为燃料的概念船的设计方案来看,在缺少海上供气装置的条件下船舶供气是一种较为可行的方案。 

根据目前挪威的一些成功案例,以LNG为燃料的船舶在靠泊,可通过岸上的管道补充燃料;而当船舶在海上营运时,则可遇过小型的LNG船来实现燃料补给。不仅如此,一些新概念船型也采取类似的供气方案。此次 DNV介绍的环保概念矿砂船“Ecore”号就采用了类似的解决方案,有燃料供给船来为该船提供液化天然气和燃油补给。“Ecore”号的LNG储量为4000立 方米燃料供给船通过直径6-8英寸的软管进行供给补给时间为9-15小时。 

以LNG为燃料不仅能够使船舶符合IMO Tier III等废气排放标准,也是帮助船舶满足EEDI的一个有效途径,且海事业现有技术已能够满足船舶使用LNG的要求。为此,有业内人士预测,到2015年,以LNG为燃料的船舶有望增加到800-I000艘。目前一些国际组织已准备起草LNG燃料补给船相关接口、操作方面的规范、标准。而根据DNV等机构的预测,今后悔上LNG补给装置也有望进一步增加。可以预计,在这些利好因素的推动下,未来LNG燃料在海运业的应用范围将会得到不断拓展。 

来源:船舶经济贸易

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