船用 LNG-柴油双燃料动力系统技术应用分析.pdf

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1、第44卷第2期船海工程Vo1．44No．22015年4月SHIP&0CEANENGINEERINGApr．2015DOI：10．3963／j．issn．1671~953．2015．02．028船用LNG一柴油双燃料动力系统技术应用分析王德刚。张尊华(1．武汉市工程咨询部，武汉430014；2．武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)摘要：根据LNG燃料的主要特点和性质分析船用LNG一柴油双燃料动系统的类型、特点及其应用现状，提出发展船用LNG．柴油双燃料系统的建议。关键词：LNG；柴油

2、；双燃料；船舶；内河中图分类号：U677文献标志码：A文章编号：1671-7953(2015)02-0107-04目前，已探明的天然气(naturalgas)储量要高传统船用柴油机，如果不加装排气后处理系统(如于石油储量，且天然气的价格也明显低于石油基SCR系统)，将难以达到排放控制区的要求，且低硫燃料。另外，分析BP公司公布的2012年全球能价格昂贵，将增加船舶营运成本，因此清洁、价廉的源消费(见图1)的变动可以发现，经合组织国家天然气替代燃油作为船用燃料已成为应对该问题的传统化石燃料(煤炭和

3、石油)的消费量已经呈的现实选择。现负增长，而天然气的消费量显著增加。因1LNG燃料特性此，将天然气作为船用发动机燃料可以有效地减少国际航运对石油基燃料的依赖，具有广阔的应天然气是一种混和燃料，其组分随气田不同用前景和极大的市场需求。而异，主要成分有甲烷(90％以上)、氮及C2～C540O一的饱和烷烃，另外还含有微量的氦、二氧化碳及硫町再生能源300核能化氢等，表1给出了甲烷与几种燃料的相关物性200一水电一的对比j。罨100一一煤炭0一天然气表1汽油、乙醇和氢气燃料特性比较(标况下)．100．纛

4、—t石油非彝合绎合-200对比项燮柴油汽油甲烷氢气图12012年全球能源消费变动化学式CH18CHl87CH4H2事实上，船用天然气发动机研发的最初动力密度／(kg·In)527—8407500．7250．09低热值／(MJ·kg)42．544．045．0120．0来源于降低船舶污染物排放，为的是满足IMO日辛烷值(RON)95120130益严格的排放要求。IMO海上环境保护委员会十六烷值52(MEPC)于1997年通过决议，将《防止船舶造成空质量理论燃空比0．0690．0680．0580．02

5、9气污染规则》作为附则VI纳入MARPOL73／78公着火温度／℃250280650585约，作为对船舶柴油机试验、检验和发证的强制性目前，天然气已被发达国家广泛应用于交通要求。2008年，MEPC又通过了MARPOL73／78领域，随着我国天然气来源的日益多元化、规模公约附则VI新的修正案，要求船用柴油机NO排化，利用天然气替代成品油已成为现实选择。天放按照3个阶段(TierI、TierII和TierIII)实施控然气作为船用燃料，具有两种存储方式，一种是直制，且对船用燃油含硫量也作出了严格限

6、制。对于接将其压缩至特制的容器中，称为压缩天然气(CNG)，在经过减压器减压后供发动机燃用；另收稿日期：2015一叭一13修回日期：20l5—0l一26一种是在低压(或略高于常压)下将天然气冷却基金项目：交通部科技建设项目(2013328811530)至约一162℃低温，变成液态存储，称为液化天然第一作者简介：王德刚(1959一)，男，学士，高级工程师气(LNG)。研究方向：机械工程由于LNG能量密度高、硫含量极低、储量丰E-mall：zunhuazhang@whut．edu．ca富，在船用发动

7、机中应用前景广泛。我国已经开107王德刚，等．船用LNG一柴油双燃料动力系统技术应用分析船海工程第44卷始大力推广LNG燃料。据(2o13～2017年中国目前，我国正在内河开展LNG燃料动力船试LNG行业发展前景与投资预测分析报告》数据统点工作，市场上出现了几种不同类型的天然气发计，2010年中国LNG年产量达900万t，2013年，动机。按使用的燃料类型，可分为单一气体燃料我国LNG产量突破100亿m。随着我国LNG储发动机(只能使用天然气燃料工作)和双燃料发动量的不断增加，将为LNG燃料在船

8、舶中的应用带机(既可以使用天然气也可以使用柴油，或者两者来前所未有的机遇。同时使用)，双燃料发动机又分为“微引燃式”和“混烧式”两种。按照天然气的进气方式，可以分2船用LNG一柴油双燃料动力系统为缸外预混进气和缸内直喷进气两种，缸外进气又2．1系统类型和特点分为总管进气和支管进气，总管进气又分为增压器LNG燃料动力船燃料系统一般包括燃料充前进气和增压器后进气两种；缸内进气，可以分为装(充装处所)、燃料储存(气罐处所)、燃料供应低压缸内直喷和高压缸内直喷两种。这几种类型(管系)和燃料利用(机器处所