LNG燃氣混合動力船舶安全技術要點

王其端

摘 要：LNG作為一種新型綠色環保能源，在很多領域有了非常成功的應用，但在船舶行業才剛剛起步。主要原因是各方面

對LNG燃氣動力船舶的安全性、穩定性還存在一些顧慮。本文從船舶安全的角度分析了LNG燃料混合動力船舶在

建造、改造，營運過程中的安全技術要點，打消業界對其安全性的顧慮。

關鍵詞：LNG 混合動力船舶儲氣罐 船舶安全

如今，節能環保已成為各行各業發展優先考慮的重要課題，船舶行業也不例外。交通運輸部制定并頒布了《公路水路交通運輸節能減排“十二五”規劃》，明確提出“十二五”期間將逐步增加新節能減排技術的應用試點，提出“要優化船舶能源消費結構、研發推廣新型船用替代燃料”。而目前正在試點的內河柴油-LNG混合動力船舶技術正是五項試點新技術之一。

液化天然氣（LNG）特點

天然氣是產生于油氣田的一種無色、無臭、無毒且無腐蝕性的可燃氣體。液化天然氣（LNG）是天然氣經壓縮、冷卻，液化而成，其以液態形式儲存在特定容器中。

1、LNG基本參數

LNG的主要成份為甲烷，化學名稱為CH4，還有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份組成。

LNG的臨界溫度為-82.3℃。

LNG的沸點為-162.5℃，著火點為650℃。

LNG的液態密度為0.420～0.46T/m3，氣態密度為0.68-0.75kg/Nm3。

LNG的氣態熱值38MJ/m3，液態熱值50MJ/kg。

LNG的爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。

LNG的辛烷值ASTM：130。

LNG的為52MMBtu/t（1MMBtu=2.52×10^8cal）。

LNG的體積約為同量氣態天然氣體積的1/625。

2、LNG的六大優點

LNG體積比同質量的天然氣小625倍，所以儲存運輸方便。

LNG儲存效率高，占地少，投資成本低。10m3LNG儲存量就可供1萬戶居民1天的生活用氣。

LNG作為優質的內燃機用燃料，與汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、發動機壽命長。燃料費用低，環保性能好等優點。它可將汽油汽車尾氣中HC減少72%，NOx減少39%， CO減少90%，SOx、Pb降為零。

LNG汽化潛熱高，液化過程中的冷量可回收利用。

由于LNG汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，稍有泄漏立即飛散開來，不致引起爆炸。

由于LNG組分較純，燃燒完全，燃燒后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清潔燃料，有利于保護環境，減少城市污染。

LNG燃氣混合動力船舶安全技術分析

目前，在交通運輸部和一些能源企業的大力推動下，安徽、江蘇、山東、湖北等省都相繼改裝、試航了柴油-LNG混合動力船舶，試點工作在穩步推進。從試點船舶的營運情況來看，柴油-LNG混合動力船舶的經濟性、環保性、穩定性已經得到充分的認可。LNG在船舶上還沒有大量應用和大范圍推廣的原因主要是業界對LNG燃氣動力船舶的安全性還存在顧慮。但只要借鑒LNG在其他領域成功應用的經驗，充分考慮以下幾個方面，相信LNG燃氣在船舶上應用的安全性是可控的，柴油-LNG混合動力船舶改造的方案是可行的，LNG燃氣動力船舶大范圍推廣應該指日可待。

1、NG燃氣混合動力船舶結構布置

作為液化天然氣的儲存裝置LNG儲氣罐應盡可能布置在露天甲板上，且應盡可能遠離機器處所、起居處所、服務處所和控制站以及一些存在火源危險的處所。

支撐LNG儲氣罐罐體的結構必須具備足夠的強度要求，設計部門應進行詳細的計算，保證在任何條件下LNG儲氣罐不會發生受損、位移、變形等事故。相關的管路布置也應該保證在任何情況下不發生受損。

LNG儲氣罐及其管路的布置還要考慮船舶可能發生的碰撞、追尾、靠泊等對氣罐造成的損壞。如果LNG儲氣罐布置在船舶尾部露天甲板上，罐體與船舶尾端甲板線所連成的切線與甲板水平線形成的夾角不應大于50°（如下圖），且儲氣罐距離船舶兩舷的距離不應小于760mm的安全距離。

LNG儲氣罐與船體應進行有效連接，當LNG儲氣罐與船體之間采用絕緣方式固定時，儲氣罐與船體之間應進行有效的電氣連接。

儲氣罐的壓力釋放閥應盡可能靠近儲氣罐，且排氣口通常應布置在露天甲板以上一定距離，一般不小于3m，且與含有火源的圍蔽處所的進氣口應盡量遠離，一般水平距離不小于5m。

2、材料和設備

因為LNG是天然氣經冷卻或冷卻壓縮而成液態保存的，溫度在-162℃以下，在釋放過程中溫度急劇下降，對材料造成破壞。因此對相關材料耐低溫要求非常高。通常有以下要求：

氣罐、氣體燃料管路、壓力容器和其他同氣體接觸的部件的材料應滿足《散裝運輸液化氣體船舶法定檢驗技術規則》中的要求。

通常熔點低于925℃的材料不應用于LNG氣體燃料管路。

LNG燃氣動力船舶主要設備要保證絕對的安全性和可靠性，裝船前必須經過嚴格的試驗確認，并經檢驗部門的認可，相關要求如下：

3、安全操作

專業資格。主管機關應建立此類型船舶船員操作規范，船員應進行LNG船舶的特殊培訓，未獲得專業資格的不得從事船員工作。

基本知識培訓。船舶駕駛員和輪機員和岸基操作人員在上崗前應接受LNG燃氣相關知識培訓，充分了解液化天然氣的物理、化學特性，充分了解LNG燃氣動力船舶操作須知，充分了解LNG燃氣動力船舶應急處理措施。

船舶維護。應對安裝在危險區域的電氣設備制定專門的維護手冊，按公認的標準對危險區域的電氣設備進行檢查和維護。手冊包括LNG燃料相關重要設備的檢查維護，氣體管路上閥件更換的時間間隔和范圍等。

安全操作手冊。LNG燃氣動力船舶應編制專門的安全操作手冊，安全手冊包括開航前的安全檢查、LNG燃氣動力主機的啟動、維修、保養程序、燃料充裝安全操作程序、氣體驅除和惰化程序、應急情況下的安全操作程序、航行期間和停機后的安全操作程序等。

安全管理體系。LNG燃料動力船舶和公司應建立適用的安全管理體系，保證船岸人員掌握必要的安全知識，獲得必要的安全培訓，建立詳細的風險分析、評估機制，制定詳細的安全防范措施。定期開展與LNG燃料相關的應急演習，提高處理特定危險和事故安全和響應的能力，并落實具體安全責任到人。

結語

相信在各方面的共同努力下，LNG這種新型能源一定能在航運業得到推廣普及，不久的將來，安全、綠色、經濟、環保的LNG燃氣動力船舶將取代現有的柴油動力船舶航行在祖國的江河湖海水域。（作者單位：安徽省皖江船舶檢驗局）