船舶發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)探微

慕明遠(yuǎn)

【摘 要】隨著全球?qū)τ诠?jié)能環(huán)保的突出重視以及世界船舶行業(yè)的不斷發(fā)展，伴隨油價(jià)的上漲以及石油資源的匱乏，許多船舶的運(yùn)營商為了節(jié)約成本開始運(yùn)用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)來作為船舶運(yùn)行的動(dòng)力。天然氣船舶更是“綠色船舶”建設(shè)的重點(diǎn)。船舶體型巨大，需要發(fā)動(dòng)機(jī)的能量供應(yīng)較高，相應(yīng)的需要的燃料空間也非常大，所以天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展和探究也是一個(gè)重大的難題。本文對(duì)天然氣船舶的發(fā)展?fàn)顩r以及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行概述，然后對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】雙燃料船舶 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) 技術(shù)應(yīng)用

船舶運(yùn)輸是重大貨物貿(mào)易的重要交通支撐，因此在國內(nèi)外的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中占據(jù)重要的地位，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)船舶行業(yè)的廢氣排放量達(dá)到飛機(jī)排放的兩倍之多，到2020年世界航運(yùn)的燃油需求量將達(dá)到4億多噸，但是世界的石油燃料正呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢。我國更是一個(gè)貧油國家，但是石油的消費(fèi)量卻占世界的前列，所以越來越多的可替代清潔能源被應(yīng)用開來，如乙醇、天然氣、太陽能、液化石油氣等。其中天然氣的資源最為豐富?，F(xiàn)今在船舶上主要采用柴油和天然氣混合的動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，并且天然氣的應(yīng)用占有量逐漸增加，這都將大大的減少船舶的燃料成本，有效的減少船舶對(duì)環(huán)境的污染，因此天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)船舶的技術(shù)應(yīng)用的研究也得到深入的發(fā)展。

1 液化天然氣的概述和天然氣船舶應(yīng)用

1.1 液化天然氣的特點(diǎn)

液化天然氣是以液態(tài)的形式存在的天然氣，當(dāng)天然氣的氣壓低至零下162℃的狀態(tài)就會(huì)成為液體，現(xiàn)今在船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料應(yīng)用中多采用液化天然氣，具體的天然氣的特點(diǎn)有：（1）成本低，液化天然氣因?yàn)橘Y源豐富，在世界許多國家都存在大量的天然氣資源，并且采集難度不大，因此成本較低。（2）綠色環(huán)保，天然氣資源是一種無色、無為、無毒的能源，應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)中排除的氣體不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，因此具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)。（3）使用安全，天然氣可以直接在動(dòng)力發(fā)電機(jī)中進(jìn)行運(yùn)用不需要轉(zhuǎn)換，同時(shí)天然氣的密度要比空氣輕，因此在泄露后可以快速的散發(fā)，不會(huì)產(chǎn)生污染。

1.2 液化天然氣成為船舶燃料的經(jīng)濟(jì)性

從我國總體的船舶發(fā)展來看，絕大多數(shù)依然采用柴油燃料，船舶燃料成本較高，污染嚴(yán)重。運(yùn)用天然氣作為船舶的動(dòng)力能源最大可以代替80%的柴油資源，并且可以完全的滿足船舶的運(yùn)行需求，可以將原有的船舶燃料費(fèi)用的成本降低到25&左右。同時(shí)運(yùn)用天然氣能源可以有效的減少廢氣的硫化物的排放，有效的減少對(duì)空氣的污染，再者船舶的噪聲污染也相應(yīng)減弱。因此具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)性特征。

1.3 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)船舶的發(fā)展前景

國家港口貿(mào)易進(jìn)一步發(fā)展，中國已經(jīng)成為了世界規(guī)模最大港口集群地，并且數(shù)據(jù)顯示我國的沿海區(qū)域污染較為嚴(yán)重，國家在“十二五”規(guī)劃中明確提出要大力推動(dòng)節(jié)能減排船舶的發(fā)展，重點(diǎn)發(fā)揮液化天然氣對(duì)柴油燃料的替代作用，我國河湖眾多，內(nèi)河航運(yùn)也相應(yīng)的發(fā)展起來，因此天然氣船舶的發(fā)展將有一個(gè)更加廣闊的發(fā)展前景。

2 淺析船舶發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

大型的液化天然氣船舶在國內(nèi)外將得到更大的推廣空間，天然氣船舶是集資金密集型、技術(shù)密集型、知識(shí)密集型于一身的制造產(chǎn)業(yè)，因此需要強(qiáng)大的技術(shù)作為支撐。在這之中有許多關(guān)鍵的技術(shù)需要進(jìn)一步的研究以深化發(fā)展。

2.1 天然氣船舶的電子控制系統(tǒng)技術(shù)探析

天然氣船舶運(yùn)用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在這之中有效的電子控制系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)作的重要支撐。船舶的電子控制系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分包括傳感器、控制器以及執(zhí)行器。傳感器的作用是把船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)元件，然后傳達(dá)到控制器，控制器可以對(duì)船舶的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制分析，在轉(zhuǎn)化成控制信號(hào)傳達(dá)到執(zhí)行器中，執(zhí)行器根據(jù)具體情況使船體運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)。這一個(gè)整體的過程有許多的技術(shù)構(gòu)成，如天然氣噴射閥的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，傳感器的型號(hào)選擇與安裝等。

2.2 天然機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙室的設(shè)計(jì)技術(shù)

天然氣船舶的艙室是整個(gè)船體的核心，尤其是在大型的船舶中更是占據(jù)重要的地位，在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中一般要安裝兩個(gè)或者兩個(gè)以上的發(fā)動(dòng)機(jī)艙室，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙室的設(shè)計(jì)和安排也需要運(yùn)用精密的技術(shù)分析。如在設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)艙室時(shí)要盡量的使艙室面積達(dá)到最小，艙室的壁體一般不能出現(xiàn)漏縫通風(fēng)的現(xiàn)象。在船舶的艙室還應(yīng)該安裝一定的機(jī)械式通風(fēng)機(jī)，這樣對(duì)泄露的氣體進(jìn)行快速的排除。還有管路的氣體探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，要發(fā)揮探測器的有效性，需要在探測器安裝時(shí)考慮氣流對(duì)探測器的影響。這些都需要強(qiáng)大的技術(shù)支持。

2.3 氣體燃料管的安裝技術(shù)

氣體燃料管的作用是把液貨倉的液態(tài)天然氣傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙，在氣體燃料管進(jìn)行安裝時(shí)，不應(yīng)該將燃料管設(shè)置在人群較密集的起居活動(dòng)室貨船舶服務(wù)區(qū)以及控制站，這樣就需要將氣體燃料管繞開這些地區(qū)而延伸到這些場所以外的地區(qū)，如果燃料管的連接部分在開合的甲板上，就需要用運(yùn)用全焊透的對(duì)接焊接頭，同時(shí)要用100%的射線進(jìn)行檢查，這樣就對(duì)船舶的焊接技術(shù)提出了較高的要求。

2.4 天然氣船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用技術(shù)

天然氣船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)是船體正常運(yùn)行的動(dòng)力工作裝置，在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，會(huì)經(jīng)常進(jìn)行氣體的轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換的過程中要保持發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定，并且不能使發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)電路中斷，為了完成這項(xiàng)工作需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱安裝單獨(dú)的透氣管，曲軸箱需要安裝探測儀器或者等效設(shè)備。同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣總管上應(yīng)該安裝安全閥和奇特的防爆設(shè)備。這些都需要有強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

2.5 船體運(yùn)行的控制和監(jiān)測技術(shù)

天然氣船舶的正常運(yùn)行需要對(duì)船體的整體動(dòng)力運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測和控制，避免出現(xiàn)氣體泄漏或者運(yùn)行不正常的現(xiàn)象，從而保證船舶的運(yùn)行安全。因此要在船舶中建立一個(gè)安全監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)CCS《規(guī)范》的具體要求進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備的設(shè)置。設(shè)立相關(guān)的安全預(yù)警系統(tǒng)。

3 結(jié)語

天然氣船舶的應(yīng)用不可以有效的節(jié)約船體的燃料成本，同時(shí)還能有效的減少對(duì)環(huán)境的污染，所以天然氣船舶將會(huì)因其巨大的優(yōu)勢將在未來擁有更廣闊的發(fā)展空間，眾多的相關(guān)的技術(shù)研究也將進(jìn)進(jìn)一步的發(fā)展，不論是船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的電路系統(tǒng)控制還是天然氣輸送管道和天然氣艙室的設(shè)置和安裝等，都將得到更加深入的發(fā)展。

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