摘　要：探讨船舶油改气的技术方案，以及几种船舶LNG加气方式(岸基LNG加气、水上LNG加气站加气、动力LNG加气船加气、应急加气)。分析船舶油改气后的经济效益和环境效益，介绍了LNG船舶的安全性及安全措施。

关键词：LNG船舶；  油改气；  柴油—LNG双燃料

Discussion on Technical Scheme and Economy for Conversion from Oil to Gas for Ships

Abstract：The technical scheme for conversion from oil to gas for ships and several LNG refueling modes for ships including shore-based LNG refueling，on-the-water LNG station refueling，LNG-powered ship refueling and emergency refueling are discussed．The economic and environmental benefits after conversion from oil to gas for ships are analyzed．The security and safety measures of LNG-powered ships are introduced．

Keywords：LNG-powered ship；conversion from oil to gas；diesel．LNG dual fuel

1　概述

进入21世纪，气候变化问题已成为影响人类社会发展和全球政治经济格局的重大战略课题，交通运输作为能源消费和温室气体排放的重点行业之一，是推进节能减排工作的重要领域。因此，在水运交通方面推广清洁能源对低碳运输、保护水质具有十分重要的作用和意义。

使用液化天然气(LNG)作为内河船舶燃料，在优化能源结构、保障能源安全、减少污染物排放、促进环境可持续发展、降低船舶运营成本等方面都具有不可比拟的优势^[1]。本文就船舶油改气的改装技术方案及优越性进行探讨。

2　船舶油改气改装技术方案

柴油船舶改装分为两种，其燃料分别是LNG单燃料或柴油—LNG双燃料。为了提高船舶的经济性，国内柴油机厂纷纷进行LNG单燃料发动机技术的研究，LNG单燃料发动机技术逐渐成熟，国内广柴、玉柴等公司均有成品面市。LNG单燃料船舶与柴油—LNG双燃料船舶相比，LNG能完全替代柴油，还能提高运行中天然气的利用效率，从而进一步降低燃料成本。但考虑当前船舶LNG加气站等基础设施不健全，船舶加气得不到保障，一旦燃料补给出现问题，船舶就会停运，因此LNG单燃料船舶初期推广难度较大，本文着重介绍柴油—LNG双燃料船舶的改装技术。

3　改装成柴油—LNG双燃料船舶技术方案

以柴油—LNG双燃料替代柴油单一燃料，船舶改造后，由单独用油工作模式改为单独用油、油气掺混使用两种工作模式。主要需改造和新装的为发动机机舱内的柴油机、柴油—LNG双燃料发动机管理系统、机舱外的LNG储气供气系统、消防系统，各系统或设备包含的关键设备或部件、主要功能和状态见表1。

①柴油—LNG双燃料电控喷射系统

改装后，船舶保持原有柴油机主体结构和燃烧方式不变，增加一套LNG储气供气系统和柴油—LNG双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，实现柴油单一燃料燃烧和油气双混燃烧两种运行模式的转换。加装柴油—LNG双燃料电控喷射系统后，通过接收各种传感器信号，柴油—LNG双燃料电控喷射系统中的电子控制单元(ECU)将严格限制柴油的供应量，并同步协调控制天然气的喷射量。

柴油—LNG双燃料电控喷射系统通过控制柴油机原有的燃油泵的输出限制柴油供应量，天然气经过天然气喷射阀精确计量后喷射到发动机进气道内。天然气喷射量由电子控制单元根据传感器信号，通过控制天然气喷射阀的有效开度来确定。

安装柴油—LNG双燃料电控喷射系统后，在全柴油工作模式时，发动机工作模式与原来完全相同，不会影响发动机的供油，供油量与未安装柴油—LNG双燃料电控喷射系统前完全一致。

②LNG储气系统

LNG储气系统包含LNG储罐(或瓶组)、气化器以及各种阀门和安全装置。LNG储罐采用双层金属、真空结构，保冷性能优异，同时配备有各种安全装置，可确保超压和碰撞情况下系统的安全。LNG储罐很大程度上决定了改装成本，其形式和容积需根据改装船舶的构造、加气方式、经济航速、航程、耗油量等运行参数进行选择。

4　加气方式

①岸基加气

岸基加气是最规范的加气模式，储存规模为500m³以上。在岸上设置LNG低温储罐，并在码头设置加气枪，通过管廊将岸上储罐内的LNG输送到码头，给船舶加气。但通过管廊输送LNG将产生一定量的存液，需要回收处理。

②水上LNG加气站加气

水上LNG加气站是利用水上趸船作为加气船，船舱作为储液仓。此种加气方式受水位影响小，适应性强，减少了管廊输送LNG的环节，能够减少LNG损耗^[2]。但此种方式造价高，且储存规模较岸基加气站小，一般为100～200m³。

③动力LNG加气船加气

动力LNG加气船作为LNG运输补给船舶，可直接给其他船舶加气，在加气过程中用专用LNG低温软管进行连接，以适应船体间的不稳定性，实现给船舶加气。该加气方式主要对正在作业的工程船和区域运营船进行应急保障，加气方式灵活机动，提高了LNG的供应保障能力。

④应急加气

在不具备建设LNG加气站条件的散货码头，可以利用LNG移动加液车加气或吊换LNG瓶组(对于采用瓶组式LNG储气系统的改装船)。利用LNG移动加液车加气时，LNG移动加液车可以直接停靠在装卸区内给船舶加气(见图1)。

对于采用瓶组式LNG储气系统的改装船，可以将提前充装好的备用瓶组运至码头，每只容积500L的钢瓶充液后质量约700kg，加气时改装船停靠在码头，用简易吊装设备即能吊换LNG瓶组。如遇枯水期船舶无法靠岸，也可用小船运输LNG瓶组至改装船进行吊换。应急加气方式经济实用，对码头的要求低，适用于船舶油改气项目初期试点阶段。

5　改装前后的经济效益、环境效益比较

①经济效益

对于柴油—LNC双燃料船舶，LNG替代约70％的燃油时(LNG替代率为70％)发动机运行稳定，即LNG与柴油使用比例(质量比)约为7：3。根据柴油—LNG双燃料船舶运行经验数据可知，船舶油改气后预计能节约16％～20％的燃料成本，运营企业的赢利能力将因此大大增强。

2000t级散货船改装前后的经济效益比较见表2(表2中的数据是实际运行数据)，其他几种船舶改装前后燃料费用及投资回收期测算见表3。

②环境效益

天然气为绿色能源，完全燃烧仅产生水和二氧化碳，不对大气环境造成污染。且LNG在液化前必须经过严格的净化，因而杂质含量远远低于柴油、汽油。船舶油改气后，将大大降低CO2、S、烟尘、废油、废水的排放量，降低噪声，减少水质及大气污染，提高环境质量，对建设“环境友好型、资源节约型”社会、实现“十二五”节能减排目标具有重大意义。

根据国家发改委提供的能源碳排放量计算方法，LNG与燃油的碳排放强度系数分别为0.27和3.18，即每消耗1kg LNG产生0.27kg的CO2，每消耗1kg燃油产生3.18kg的CO2，据此对2000t级散货船改装前后的碳减排量进行测算比较，见表4。

6　安全性和安全措施

船舶“油改气”市场虽然广阔，但LNG作为船舶新兴绿色能源，能否正确认识和解决安全问题，对船舶“油改气”的推广至关重要。与常规燃料相比，LNC具有低温、易燃、易爆的特性，但从以往LNG运输船舶的运营情况来看，拥有40多年非常良好的安全记录，尚未发生人员死亡或货物损毁的海上事故。因此，LNC的易燃、易爆等风险，可通过适当的围护、防爆、通风等措施予以控制，同时，找出主要风险源，从而有效预防和控制风险。

LNG改装船危险主要集中在“三点一线，四大部件”，即LNG储罐、发动机、充装口、管道系统(含相关阀件)，主要危险在于燃气泄漏而产生火灾危害。因此，在重要危险源部位安装燃气泄漏报警器及自动切断装置，划分重点防火区域，建立完善的安全监控系统，以保证船舶安全运行^[3]。

另一方面，相关监管部门应加强对改装船只的船员进行培训，对船舶公司的质量管理体系进行有效监管，消除安全隐患。近年来，中国船级社陆续完成了LNG动力船相关指南、原则、技术要求等的制定工作，《天然气燃料动力船舶规范》已于2013年9月1日正式发布，《天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》也已上报中国海事局，法规、规范体系的逐步完善，为船舶油改气产业筑起了一道强有力的安全保障。

参考文献：

[1]王卫琳，林权．采用LNG作为船用燃料的探讨[J].煤气与热力，2013，33(3)：B10-B14．

[2]王卫琳，赖建波，林权，等．船舶LNG加气站建设方案及技术研究[J]．煤气与热力，2013，33(5)：B05-B11．

[3]杨培举．油改气的安全命题[J]．中国船检，2013(9)：11-14．

本文作者：罗灿保

作者单位：宜春深燃天然气有限公司