LNG燃料动力船舶技术发展与应用.docx

LNG 燃料动力船舶技术发展与应用前言二十一世纪是人类追求美好生活、实现美丽梦想的伟大时代,也是面临诸多问题、迎接挑战的变革时代。虽然世界经济仍然在快速发展,科学技术也在飞速进步,但是人类面对的问题似乎也越来越多, 如全球气候的不断恶化等环境问题、煤炭和石油等化石燃料的消耗殆尽等能源问题,这两个重大问题也是二十一世纪人类必须要解决的。因此,世界各国、各行各业都在研究和找寻有效的解决方法。对于世界船舶工业来说更是如此。我们知道, 物流业是仅次于制造业的石油消费第二大行业, 而船舶长期以来一直是物流行业的消耗和排放的“大户”。由于成品油价格不断上涨,国际污染公约日趋严格, 使得整个船舶工业不得不寻求新的解决之道。船用 LNG 技术似乎给我们带来了希望, 它不仅清洁, 而且储量充沛, 甚至比石油的储量还要丰富, 如果应用 LNG 作为动力, 似乎同时缓解了上述的两个问题。然而, 对于现有的技术与政策而言, 要实现全面的 LNG 化, 我们还有相当长的路要走。下面我们对 LNG 燃料动力船舶技术的现状、发展和应用进行初步的探讨。一、发展 LNG 燃料动力船舶的优势 LNG 就是液化天然气( Liquefied Natural Gas )的简称。将气田生产的天然气净化处理, 再经超低温( -162 ℃) 加压液化就形成液化天然气。” LNG 主要成分是甲烷,它无色、无味、无毒且无腐蚀性, 其体积约为同量气态天然气体积的 1/600 , 重量仅为同体积水的 45% 左右, 热值约为汽油的 倍。与传统的燃油相比, LNG 具有以下优势: 1. 储量丰富。 2009 年已探明储量达 188 万亿立方米,可至少满足全世界需求 150 年以上。近几年科学家从深海中发现了“可燃冰”这种能源, 它是一种“固态”型天然气,1 体积“可燃冰”可分解成 164 体积的天然气和 体积水。据统计, 地球上“可燃冰”所含能量相当于石油、天然气、煤总和的 3 倍。我国 2008 年底探明天然气储量达到 63357 亿立方米,具有广泛运用天然气的资源基础。 2. 经济性好。按照目前的油价和 LNG 价格水平(柴油 8200 元/ 吨, LNG5000 元/吨), 使用 LNG 比使用柴油节约 40% — 60% 的燃料费用。按热值计算, LNG 价格只有柴油的 60% 左右( 1 立方米天然气产生的能量相当于 升柴油产生的能量) ,且因为天然气燃烧彻底,不易积碳,减少维护费用逾 50% 。 3. 环保性好。首先, LNG 在液化前灰尘、硫、水分等杂质已被排除, 是一种洁净能源; 其次, 与其它化石燃料比, 在相同的能量输出下, LNG 的污染物排放最少, 一般来说可以减少 10% ~ 20% 的 CO2 排放量, 90% 的 NO X 排放量, 100% 的硫化物和颗粒物排放; 最后, 天然气燃烧时比较柔和,燃烧噪声小。 4. 安全性好。首先,天然气燃点为 650 ℃(柴油为 260 ℃,汽油为 427 ℃); 其次, 天然气发生爆炸的浓度区间是 5-15% ( 柴油为 - 4 汽油为 1-5% ) ;最后,天然气密度是空气的 55% ,泄漏后会直接扩散到空气中,如果加入嗅剂泄漏时可被及时发现,减少安全隐患。 5. 冷能利用。 LNG 在气化时产生大量的冷能( 860 ~ 883kJ/kg )。在发动机设计或改装时可以给予考虑, 持别船舶制冷和空调、渔船冷冻和冷藏等方面给予利用。 LNG G 、 LPG 的区别: 1. CNG 是压缩天然气(Compressed Natural Gas) 。目前在汽车上应用较多, 技术也较成熟。它是天然气加压并以气态储存在容器中( 20MPa ), 它与管道天然气的组分相同, CNG 的体积能量密度约为汽油的 26% 。 LNG G 更纯净,不含水分,因而 LNG 的排放性 G 。 2. LPG 是液化石油气(Liquefied Petroleum Gas) 。经常容易与 LNG 混淆, 其实它们有明显区别。 LPG 的主要组分是丙烷( 超过 95% ), 还有少量的丁烷。 LPG 在适当的压力下以液态储存在储罐容器中,常被用作炊事燃料和车辆燃料。二、发展 LNG 燃料动力船舶的背景分析 1. 节能减排的要求。据统计,世界航运业每年要消耗 20 亿桶燃油。我国是一个人均占有资源相对贫乏的国家,节能减排责任重大。 2010 年我国原油消耗达到 亿吨,需进口 2 亿吨才能满足要求, 约为总需求的 45% ;预计 2020 年,原油消耗将达 亿吨,石油对外依存度将提高到 60% 。巨大的原油消费又会促使原油价格保持高位, 提升船舶运营成本。因此, 原油短缺会制约我国经济的发展, 还会严重威胁