内河LNG动力船舶发展现状及建议
方华
摘 要：简述内河LNG船舶的发展现状，展望其前景，探究影响LNG动力船舶发展的因素，基于制约因素，提出相应的改造和建造以及政策上的建议。
关键词：LNG动力船舶 影响因素 加注站
引言
发展长江黄金经济带面临的最大挑战就是环境与发展相平衡的问题。可持续发展路线是我国近年来一直在强调的政策，如何将经济发展和环境保护相平衡，这是一个很重要的问题。据统计显示，我国内河商船约70%集中分布于上海、南京、武汉和重庆等几个大港，均处长江沿线。就内河而言，船用柴油机每年排放的NOx、SOx和PM约为100万DWT；由国家环保局统计，常见沿线各个港口城市NOx浓度在0.05～0.15（mg.m-3）之间，SOx浓度在0.04 ～0.10（mg.m-3）之间，致使这些城市的中心区域大气环境指标接近或超过国家规定的大气质量二级指标，而且部分城市已超过三级标准，其中船用柴油机排出的SOx和NOx占中心城区总量的5%～7%，占港口总量的50%。
2011年1月国务院发布了《关于加快长江等内河水运发展的意见》，计划2020年我国内河货物运输量达到30亿吨，并同时完成1.9万km的高等级航道。运输货物在大幅度提高，原油消耗量在不断的增长，致使我国面临的节能减排任务的难度不断加大，大力发展高新科技，使用清洁能源才能有效解决经济发展与环境保护并存的问题。
1、 LNG国外发展现状
2010年，挪威船级社为德国航运公司“Reederei Stefan Patiens”号集装箱船进行改装，安装LNG装置，最终2012年完成。在挪威水域，以LNG为燃料的船舶已经超过了130艘次/年。表明了LNG作为燃料的优势及其吸引力，而且这些船舶的运行情况也十分稳定。
最近也有消息称，全球第一大集装箱运输公司——马士基航运计划订购多达20艘以LNG做为燃料的新型集装箱船，并已经邀请韩国主要造船厂进行报价。
目前，全球以LNG为燃料的船舶（运营和正在建造的）有83艘（不包括内河船舶），其中包括轮渡、海岸巡逻船、货船、油轮以及平台供应船。并且预计到2025年，全球以LNG为燃料的船队可达3200艘之多。并且很多配套设施在不断的改进和完善。由此可见，发展LNG船舶是未来一段时间内船舶行业发展的方向。
2、 LNG国内发展现状
“苏宿货1260”——我国内河柴油/LNG混合动力第一船于2010年8月8日正式下水试航。该船在保护环境、发展新能源、降低运输成本和安全上均达到了预期的期望。填补了我国航运史上的空白，自此LNG动力船舶翻开了它的新的篇章。
国内LNG燃料动力船以改造为主，所使用的发动机主要有纯LNG燃料发动机和LNG/柴油双燃料发动机两类。据交通部水运科学研究院统计，目前国内已通过论证和颁发核准的LNG动力船只有14艘，且普遍采用混合动力。自2010年我国首艘混合动力船试航以来，相继完成“油改气”的船舶近20艘。
影响内河LNG动力船舶发展的关键因素
1、传动形式的影响
以LNG为燃料的动力船舶传动形式主要分为两种，直接传动以及间接传动。直接传动是以燃烧LNG燃料的主机产生动力，经过推进轴系直接将激励传给螺旋桨，而间接传动则先用LNG燃料发电，通过电机传动。
前者必须主机放在船尾，为了缩短燃料管路的长度，需将LNG储气罐放置于主机周边，这样就对整船的布局要求比较高。后者由于采用的是电机传动的形式，所及LNG主机的布置就要相对自由，而且电机扭矩快速响应，操作灵活、方便，机动性能好，噪音低，但其造价过高。
2、 柴油机的改造与新造
我国船用LNG发动机主要有改造和新建两种形式，改造机为“混烧模式”，而新造机则包括“混烧”和纯LNG两种模式。目前内河中有大量的船舶，在短时间内很难更新换代，但为了能达到节能减排的目的，在国家和多地地方政府的支持下，对以前的柴油机进行改装，以满足使用双燃料的燃烧。
目前国内的“混烧”型双燃料改造机，多采用总管进气装置，部分机型采用支管多点喷射。而在改装过程中，为了控制改装成本，一般会保留原型机的供油管路系统，且原型机的结构不变，仅在原型机的基础上增加一套燃气供应系统和一套燃气控制系统，然后通过调试及标定，实现双燃料的正常燃烧即可。但在这种简略的改造之后，实际测试发现，其NOx的排放并没有得到改善，简单的改造并没有发挥LNG燃料的燃烧特性，没有发挥其应有的优势。此外，LNG的逃逸现象也很严重。总管进气式的改造机，由于维持原机配气相位不变，在气门叠开期间，不可避免地产生天然气逃逸。大量的天然气逃逸，不仅造成严重的HC排放，而且不利于改善燃料经济性。
对于新造机，国内的双燃料机型均采用“混烧”模式，为了不牺牲纯燃油模式的性能，厂家不会对原机进行大幅度的优化和调整。对于纯气体机，则会对发动机结构、关键零部件、工作参数等进行全面的优化。设计精良的纯气体机在排放性能方面将优于双燃料机，但由于其技术要求和成本均比较高，这些技术则很难短时间在国产小型机上普及，更别谈大型纯气体机了。
3、LNG船舶加注站
LNG动力船加注类型主要分为：槽车码头或换罐加注、船基加注和岸基加注。罐车加注是指由岸上LNG罐车向水中船舶加气。而对于小型渔船、货船、渡轮等也可采用换瓶方式。岸基加注是指在海岸线码头建立LNG的终端接收站，然后通过低温保冷管线向船舶加注LNG。船基加注是通过LNG运输船对LNG动力船进行船对船加注，类似于燃油船对船加注模式，这种方式有较强的灵活性，不需要固定地点，尤其是对于不能进港的超大型集装箱船或油轮特别适用。
关于内河LNG动力船舶发展的相关建议
目前，社会各方越来越关注环境的变化，各种政策法规都在制定和完善之中。在建设长江黄金经济带和江海直达项目的大背景下，国家将焦点转向了内河航运，发展LNG动力船舶在节能减排的背景下应运而生。以LNG为燃料，柴油的平均替代率达到60%～70%，可实现SOx减排85%～9 0%，CO2减排15%～20%。与此同时，烟尘、噪声污染等影响大大减低。在采用LNG双燃料后，以一艘长江载重2000t的干货船为例，每年至少能节省燃油费用15万元。由此可见，LNG动力船舶的未来发展一片光明。
1、 对主机改造工作的建议
采用支管多点顺序喷射。支管电控多点顺序喷射相对于总管进气方式能更精确的控制燃气供应量，便于空燃比的精确控制，提高发动机的热效率，降低NOx和PM的排放。同时能避免LNG逃逸的情况发生，这种方法应该被提倡和运用。
建议采用双燃料燃烧模式，这种模式可以大大减少柴油的使用量，有利于减少SOx排放，并且较纯气体机的研发成本低，并且在燃烧时能保存柴油的燃烧特性，保证在使用LNG燃料时，其动力特性不会减弱。
2、加注站的建设及布局
评估分析不同种类和不同尺寸船舶加注模式的适用性和安全性。对不同水域加注站模式的适用性和安全性进行探讨，制定LNG水上加注站的设计、建造和检验标准提出建议。为了满足内河LNG动力船舶的续航性能，需在内河沿线建立不同等级的加注站，需开展LNG加注站布点规划。
3、加快制定相应法规和政策
为了顺利实现LNG在船舶上的安全应用，应加快研究制定相关技术标准，进一步完善规范、标准体系。实现船舶改造技术的标准化，针对不同类型、不同吨位的船舶提出不同的改造、建造方案。对油气储罐进行统一的标准制定，以防止油气储罐安全事故的发生。
国家和地方政府应加大对LNG动力船舶的改造与建造的投入，对进行改造的船主进行技术和资金的支持，在近几年的使用中制定一些优惠政策，以此来打开内河LNG动力船舶的市场，加速市场的完善。
总结
内河船舶的基数很大，老旧船舶偏多，在越来越严厉的排放标准的面前，急需更新换代。这使得LNG动力船舶的推广与使用的市场和前景比较广阔，与此同时，对我国改善环境质量、调整能源结构、节能减排有很大的帮助，对我国经济可持续发展具有十分重要的意义，其经济效益也将日益凸显。
尽管目前内河LNG动力船舶尚处于起步阶段，相关技术仍待完善和提高，法律法规还不成熟，但随着国家和社会各界的重视，在内河航运，LNG燃料动力船将迎来它的春天。
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（ 作者单位： 重庆市涪陵区港航管理局）
