论文部分内容阅读
[摘要]以LNG为燃料的航运船舶，其LNG燃料的加注方式与传统燃油为燃料的航运船舶的燃料加注方式有很大不同。本文概述了LNG储气罐加气、岸基加气、船基加气及浮仓加气等给LNG动力船舶加气的方法，并对各种方法的优缺点进行了比较。同时对加气动力源的采用方式和范围进行了适用性分析。
[关键词]LNG船舶 加气方案 加气动力源方式 比选
[中图分类号] U661.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-180-2
内河航运作为连结国际、国内两大市场及沿海、内地两个区域的运输纽带，在促进经济社会发展中发挥着无可替代的作用。江西省作为内陆省份，河流、湖泊众多，赣江、抚河、信江等大江大河汇聚到鄱阳湖，最后汇入长江，内河航运有着得天独厚的优势，在国民经济活动中，有着举足轻重的作用，随着全省经济的快速发展，内河航运也得到了极大的发展。但是，在内河航运快速发展的同时，大量的废气排放和燃油泄漏给沿江流域造成了严重污染。目前，我国内河船舶动力以轻柴油、船用柴油、重油为主要燃料，统计数据表明，我国内河船舶每百吨公里油耗比发达国家高出20%以上，能源利用效率与世界先进水平相比明显偏低。随着燃油价格的逐步攀升，内河航运的运营成本在不断增加，严重压缩了内河航运业的利润空间，加之国家对环境保护的要求，特别是对内河航运排污管理的不断加强，内河航运船舶采用更加环保清洁、经济性好的LNG为燃料来替代燃油已经成为必然，内河航运船舶将继“车改气”后又一个“船改气”的高潮。
LNG船舶使用双燃料发动机，需要船舶在配备燃油燃油仓的基础上，加装LNG储罐，而如何方便快捷、安全可靠地给LNG储罐加气则成为“船改气”发展的关键。LNG与燃油特性的不同，决定了加注燃油与加注LNG有非常大的区别，LNG加注比燃油加注更加复杂，对加气工艺管路系统有很高要求。目前针对不同情况，船舶加气主要有气罐加气、岸基加气、船基加气、浮仓加气四种方式，以下就这四种加气方法、加气动力源方式、加气管路残液处理方法进行介绍分析。
1加气方法简介
1.1LNG气罐加气
LNG气罐加气方法最为简单，即在LNG生产厂，将LNG充装入LNG低温储气罐，通过LNG槽车运至船舶停泊码头，直接给船舶加气。使用LNG气罐加气有投资小，见效快，充装地点灵活，对于内河小型船舶有较强适应性，但是由于不是LNG充装专用码头，充装工艺管线长度受河水丰、枯周期的影响较大，且安全方面的不可预见因素增加，同时对较大型船舶，该加气方法也不理想。
1.2LNG岸基加气
岸基加气方式就是建立近岸LNG充装码头，建设LNG储存设施，通过绝热保温工艺管路，为船舶加气。该方法需要有较大的前期投入，投资期较长，但是其长期收益相当于汽车加气站项目，效益显著。由于是LNG专用加气码头，其供气规模及供气保障性、安全管理方面也较其他加气方式有相当大的提高。
1.3船基加气
船基加气方式需要建造一定数量的小型LNG加气船，LNG加气船从岸上LNG储存设施获得LNG，然后对目标船进行加气，具有很强的灵活性，且可以在船舶装卸货物作业过程中进行，目前，专用加气船还没有正式批量生产，但是有少数加气趸船正在运营。
1.4LNG浮仓加气
浮仓加气类似于LNG海上接收站，需要建造建造LNG冷冻船作为LNG储备，LNG动力船可以直接靠近浮仓，连接加气管道后进行加气。适用于沿海或者水道深度较大的内河。
1.5小结
每种加气方式都存在各自的优缺点和适用范围，应用时应该综合考虑其建设成本、建设周期和适用范围。比如气罐加气只应是项目建设初期的一种临时手段，或者作为岸基、船基加气的补充形式。国内LNG加气站的建设还刚刚起步，短期内无法成规模地建成并投入使用，所以，前期“轮渡302号”、“长迅3号”等均采用气罐加气方式。
国内关于LNG动力船的国家标准缺失，目前已经出台的一些相关文件仅起到了指导性作用，且缺乏具体操作层面的规定。具体到内河LNG船舶的制约因素包括：一是涉及的管理部门多，包括海事、船检、消防、船闸、港口等，管理法规和技术标准尚不健全。二是尚未在内河沿线建设LNG采购、储存、运输、供应一体化的物流与供应网络。有关加注站建设、加注方法、供应与储存的稳定性、安全性、加注便捷性等技术及标准也有待研究，所以目前对内河船只进行“油改气”工作的对象，只能是活动范围和区域相对固定的船只，如挖沙船等。三是有关双燃料动力船的配套服务，包括改造设备制造、改造船厂资质认定、技术服务、改造资金也存在问题。
推广应用LNG动力船是一项复杂的系统工程，单靠航运企业自身的能力是无法完成的，要从准入、运行安全管理、新建和改造船舶的检验、船员培训、LNG供应等各个环节进行系统规划，制定一套完整的管理法规和技术标准。这样企业在实际操作中才能有法可依。
根据试点经验，国家要统一规划长江等内河LNG燃料供应体系建设，积极支持具有资质的单位在长江等内河沿线建设网点布局合理的LNG卫星供应站、水上加注站、输送管廊；需要配套的水域岸线、土地等相关资源，需要地方各级政府与港航管理部门积极大力支持。还要尽快研究出台内河水路LNG运输的相关技术及政策，推进船舶燃用天然气的发展。
可喜的是，有消息称，国家正在加紧编制LNG动力船舶相关行业标准及技术标准，并有望于近期出台。届时，LNG动力船或将能畅行于江河湖海。
2加气动力源方式
2.1自增压加气
对于使用LNG气罐加气方式，即在加气过程中将储气罐的增压液相口与气相口相通，使少量LNG从增压口流出并气化后，从气相口流回罐内，从而增加气罐内部压力，使气罐与加气船舶储气罐保持一定的压差，使得LNG在压差驱动下，流入受气船舶储气罐，增压程度通过调压增压口流出的LNG的量进行调节。当气罐内压力过大时，可通过安全阀泄压。
在加气开始阶段，为防止下船舶储气罐进液引起LNG的蒸发速度过快，造成储气罐压力快速升高，导致压差减少，加气困难，需采取上进液喷淋方式进液，使储罐内温度快速降低到LNG储存温度，此时开启下进液阀门，开始上下同时进液。
此种方法操作简单，但是加气速度慢，仅适用于采用气罐加气，且加气量小的小型船舶。
2.2泵送加气
对于拥有较大储气罐的大型船舶、以及采用岸基、船基加气方式的情况下，自增压加气方式难以满足加气速度的要求，因此必须采用低温潜液泵的泵送方式进行加气，即在岸基、船基LNG储罐内安装潜液泵，以泵送的形式进行快速加气，其过程与自增压加气过程类似——先开上进液，当船舶储气罐温度降低到一定程度后，开始上下同时进液，加快进液速度。
LNG在加注过程中，需要长度不同的管路连接加气罐和船舶储气罐，加气结束后，管路中会有一定量的残留液体可采用连接管加放空旁路先放空，再分开与船舶储气罐的法兰接口的方式，或者采用氮气吹扫对管路进行惰化处理的方式更加安全。
3结语
江西省是一个河流纵横、湖泊众多的省份，发展LNG船舶加气业务必定有着广阔的市场发展前景。对于LNG动力船舶，选择合适的加气方式进行LNG燃料的加注非常重要，在不同的市场发展阶段采用相适应的加气方式是所有有意在内河船舶“油改气”过程中抓住商机的投资者所必须认真研究的课题，以上对目前几种基本LNG燃料加装方式和加装过程中的动力源的分析和介绍，总结归纳了各自的优缺点及选择标准，为内河船舶“油改气”这一新的市场领域发展提供了初步的方案，这一领域国家规范、技术、安全监督管理都值得仔细深入研究，加气方式和工艺技术肯定也会随着市场发展不断创新。
参考文献
[1]周淑慧，沈鑫等.LNG在我国内河水运领域的运用探讨[J].中石油天然气股份有限公司规划总院.
[2]咎宪生，张兴芝.用于LNG船的ME-GI型双燃料智能内燃机[J].航海技术，2006（02）.
[3]张涛，高彩魁，罗明星.LNG船国产化研究[J].天然气工业，2010年07期.
[关键词]LNG船舶 加气方案 加气动力源方式 比选
[中图分类号] U661.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-180-2
内河航运作为连结国际、国内两大市场及沿海、内地两个区域的运输纽带，在促进经济社会发展中发挥着无可替代的作用。江西省作为内陆省份，河流、湖泊众多，赣江、抚河、信江等大江大河汇聚到鄱阳湖，最后汇入长江，内河航运有着得天独厚的优势，在国民经济活动中，有着举足轻重的作用，随着全省经济的快速发展，内河航运也得到了极大的发展。但是，在内河航运快速发展的同时，大量的废气排放和燃油泄漏给沿江流域造成了严重污染。目前，我国内河船舶动力以轻柴油、船用柴油、重油为主要燃料，统计数据表明，我国内河船舶每百吨公里油耗比发达国家高出20%以上，能源利用效率与世界先进水平相比明显偏低。随着燃油价格的逐步攀升，内河航运的运营成本在不断增加，严重压缩了内河航运业的利润空间，加之国家对环境保护的要求，特别是对内河航运排污管理的不断加强，内河航运船舶采用更加环保清洁、经济性好的LNG为燃料来替代燃油已经成为必然，内河航运船舶将继“车改气”后又一个“船改气”的高潮。
LNG船舶使用双燃料发动机，需要船舶在配备燃油燃油仓的基础上，加装LNG储罐，而如何方便快捷、安全可靠地给LNG储罐加气则成为“船改气”发展的关键。LNG与燃油特性的不同，决定了加注燃油与加注LNG有非常大的区别，LNG加注比燃油加注更加复杂，对加气工艺管路系统有很高要求。目前针对不同情况，船舶加气主要有气罐加气、岸基加气、船基加气、浮仓加气四种方式，以下就这四种加气方法、加气动力源方式、加气管路残液处理方法进行介绍分析。
1加气方法简介
1.1LNG气罐加气
LNG气罐加气方法最为简单，即在LNG生产厂，将LNG充装入LNG低温储气罐，通过LNG槽车运至船舶停泊码头，直接给船舶加气。使用LNG气罐加气有投资小，见效快，充装地点灵活，对于内河小型船舶有较强适应性，但是由于不是LNG充装专用码头，充装工艺管线长度受河水丰、枯周期的影响较大，且安全方面的不可预见因素增加，同时对较大型船舶，该加气方法也不理想。
1.2LNG岸基加气
岸基加气方式就是建立近岸LNG充装码头，建设LNG储存设施，通过绝热保温工艺管路，为船舶加气。该方法需要有较大的前期投入，投资期较长，但是其长期收益相当于汽车加气站项目，效益显著。由于是LNG专用加气码头，其供气规模及供气保障性、安全管理方面也较其他加气方式有相当大的提高。
1.3船基加气
船基加气方式需要建造一定数量的小型LNG加气船，LNG加气船从岸上LNG储存设施获得LNG，然后对目标船进行加气，具有很强的灵活性，且可以在船舶装卸货物作业过程中进行，目前，专用加气船还没有正式批量生产，但是有少数加气趸船正在运营。
1.4LNG浮仓加气
浮仓加气类似于LNG海上接收站，需要建造建造LNG冷冻船作为LNG储备，LNG动力船可以直接靠近浮仓，连接加气管道后进行加气。适用于沿海或者水道深度较大的内河。
1.5小结
每种加气方式都存在各自的优缺点和适用范围，应用时应该综合考虑其建设成本、建设周期和适用范围。比如气罐加气只应是项目建设初期的一种临时手段，或者作为岸基、船基加气的补充形式。国内LNG加气站的建设还刚刚起步，短期内无法成规模地建成并投入使用，所以，前期“轮渡302号”、“长迅3号”等均采用气罐加气方式。
国内关于LNG动力船的国家标准缺失，目前已经出台的一些相关文件仅起到了指导性作用，且缺乏具体操作层面的规定。具体到内河LNG船舶的制约因素包括：一是涉及的管理部门多，包括海事、船检、消防、船闸、港口等，管理法规和技术标准尚不健全。二是尚未在内河沿线建设LNG采购、储存、运输、供应一体化的物流与供应网络。有关加注站建设、加注方法、供应与储存的稳定性、安全性、加注便捷性等技术及标准也有待研究，所以目前对内河船只进行“油改气”工作的对象，只能是活动范围和区域相对固定的船只，如挖沙船等。三是有关双燃料动力船的配套服务，包括改造设备制造、改造船厂资质认定、技术服务、改造资金也存在问题。
推广应用LNG动力船是一项复杂的系统工程，单靠航运企业自身的能力是无法完成的，要从准入、运行安全管理、新建和改造船舶的检验、船员培训、LNG供应等各个环节进行系统规划，制定一套完整的管理法规和技术标准。这样企业在实际操作中才能有法可依。
根据试点经验，国家要统一规划长江等内河LNG燃料供应体系建设，积极支持具有资质的单位在长江等内河沿线建设网点布局合理的LNG卫星供应站、水上加注站、输送管廊；需要配套的水域岸线、土地等相关资源，需要地方各级政府与港航管理部门积极大力支持。还要尽快研究出台内河水路LNG运输的相关技术及政策，推进船舶燃用天然气的发展。
可喜的是，有消息称，国家正在加紧编制LNG动力船舶相关行业标准及技术标准，并有望于近期出台。届时，LNG动力船或将能畅行于江河湖海。
2加气动力源方式
2.1自增压加气
对于使用LNG气罐加气方式，即在加气过程中将储气罐的增压液相口与气相口相通，使少量LNG从增压口流出并气化后，从气相口流回罐内，从而增加气罐内部压力，使气罐与加气船舶储气罐保持一定的压差，使得LNG在压差驱动下，流入受气船舶储气罐，增压程度通过调压增压口流出的LNG的量进行调节。当气罐内压力过大时，可通过安全阀泄压。
在加气开始阶段，为防止下船舶储气罐进液引起LNG的蒸发速度过快，造成储气罐压力快速升高，导致压差减少，加气困难，需采取上进液喷淋方式进液，使储罐内温度快速降低到LNG储存温度，此时开启下进液阀门，开始上下同时进液。
此种方法操作简单，但是加气速度慢，仅适用于采用气罐加气，且加气量小的小型船舶。
2.2泵送加气
对于拥有较大储气罐的大型船舶、以及采用岸基、船基加气方式的情况下，自增压加气方式难以满足加气速度的要求，因此必须采用低温潜液泵的泵送方式进行加气，即在岸基、船基LNG储罐内安装潜液泵，以泵送的形式进行快速加气，其过程与自增压加气过程类似——先开上进液，当船舶储气罐温度降低到一定程度后，开始上下同时进液，加快进液速度。
LNG在加注过程中，需要长度不同的管路连接加气罐和船舶储气罐，加气结束后，管路中会有一定量的残留液体可采用连接管加放空旁路先放空，再分开与船舶储气罐的法兰接口的方式，或者采用氮气吹扫对管路进行惰化处理的方式更加安全。
3结语
江西省是一个河流纵横、湖泊众多的省份，发展LNG船舶加气业务必定有着广阔的市场发展前景。对于LNG动力船舶，选择合适的加气方式进行LNG燃料的加注非常重要，在不同的市场发展阶段采用相适应的加气方式是所有有意在内河船舶“油改气”过程中抓住商机的投资者所必须认真研究的课题，以上对目前几种基本LNG燃料加装方式和加装过程中的动力源的分析和介绍，总结归纳了各自的优缺点及选择标准，为内河船舶“油改气”这一新的市场领域发展提供了初步的方案，这一领域国家规范、技术、安全监督管理都值得仔细深入研究，加气方式和工艺技术肯定也会随着市场发展不断创新。
参考文献
[1]周淑慧，沈鑫等.LNG在我国内河水运领域的运用探讨[J].中石油天然气股份有限公司规划总院.
[2]咎宪生，张兴芝.用于LNG船的ME-GI型双燃料智能内燃机[J].航海技术，2006（02）.
[3]张涛，高彩魁，罗明星.LNG船国产化研究[J].天然气工业，2010年07期.