覃汉

摘 要：本文根据内河船舶的特点，分析内河LNG燃料动力船舶的改造技术，阐述了加装储存罐、改装发动机、安装燃料管系、加装监测安全控制系统等改造过程的技术要点，并对LNG燃料动力船舶改造提出相应的建议。

关键词：内河 LNG燃料 动力船 改造技术

LNG燃料作为清洁能源，以其经济、环保、安全等优点愈发受到航运界的青睐，全国各地LNG燃料动力船舶的改造和使用正成为研究的热点。

今年2月11日，西江水系首艘LNG-柴油双燃料动力船“西江兴桂3608”船在广西贵港建成下水，开启了内河LNG燃料动力船舶的先河，也为内河LNG燃料动力船舶改造提供了技术经验。

1.LNG燃料动力船舶的改造原理

LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃而凝结成的液体，即液态天然气，是一种经济、清洁、高效的能源。LNG燃料动力船舶改造是把现有船舶单纯使用柴油作为燃料的动力系统，更改为可以用柴油、LNG或者LNG-柴油作为燃料的动力系统，采用LNG部分或者全部代替柴油作为燃料，以达到节省燃料和减少有害排放的目的。

根据内河船舶的特点，为了改造方便，且兼顾安全，在LNG燃料动力船舶改造时，建议采取增强安全型机器处所形式，合理布置增加的LNG燃料储存罐，规范安装燃气管系、科学改装发动机及其控制系统，同时设置相应的监测、报警、通风、安全控制等系统，确保LNG燃料的使用安全。改造好的船舶除满足普通船舶的规范外，还应满足《内河天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》和《天然气燃料动力船舶规范》等有关规范的要求。

2.LNG燃料动力船舶的改造技术要点

2.1LNG燃料储存罐的加装

2.1.1储存罐的选取

LNG储存罐分为薄膜型气罐、半薄膜型气罐、独立气罐，独立气罐又包括A型独立气罐、B型独立气罐、C型独立气罐。内河船舶吨位较小，主尺度不大，发动机功率也较小，C型独立气罐以其设计独立、绝热性好，耐压、易安装等优点，更适合内河船舶安装。根据发动机的最大持续功率、热效率，以及要求达到的续航能力，对照LNG的密度和热值，可计算出储存罐的容积。LNG储存罐由专门的生产厂家生产，并经船舶检验部门检验，我们只要根据实际需要购买安装上船即可，而不用自己生产。

2.1.2储存罐安装位置

LNG燃料储存罐可以布置在舱内或甲板上，内河船舶吨位少，各处所的空间有限，除了货舱，很难保证储存罐的合理布置，因此最好将LNG储存罐布置在开敞的尾甲板上。这样布置有很多优点：首先，不影响船舶的载货量，不减少船主营运的收益；其次，甲板是敞开式的，意外泄露的LNG可直接释放到大气中，减少LNG易燃易爆性的危害，增加安全性；第三，储存罐如果布置在舱内，要求配备防爆装置、专用通风，控制探测报警装置，以及灭火器材等较多设备，而装在甲板上则不用那么复杂，可以大大降低成本。

2.1.3储存罐布置的要求

储存罐体及其附件应布置在距离舷侧不少于B/10（B为船宽，m）的位置。任何情况下，储存罐及其附件与舷侧的距离不应小于0.8m。其次，储存罐应进行有效防护，以防止机械损伤。对于存在LNG泄漏风险的位置，应在其下方设置集液盘。另外，集液盘采用耐低温材料制成，其所在的位置应进行有效隔热，以保证LNG泄漏时船体或甲板结构不会过冷。最后，储存罐布置在船体尾部甲板上时，应采取适当的保护措施，以防止船舶追尾对罐体造成损坏。

2.2发动机的改装

2.2.1更换新发动机

现有内河船舶的发动机都是高速的四冲程柴油机，其点燃方式均为压燃式，如果要用LNG作为燃料，必须进行改装。发动机改装可以购买新的LNG发动机替换现有的柴油机，也可以在原柴油发动机的基础上进行LNG的改装。可以改成只用LNG为燃料的单一燃料发动机，也可以改成用LNG-柴油的双燃料发动机。国内外对LNG燃料发动机的研发已达到一定的水平，上柴、维柴、玉柴等发动机厂家均研制出了船用LNG发动机，船主如果想用新的产品，可以购买回来更换原柴油机，连接上相应的管路上进行使用，更换时要注意与齿轮箱的匹配。

2.2.2改装旧发动机

用现有的柴油机改装成LNG-柴油双燃料发动机也是一个办法。即保留原柴油机的供油系统，增加一套燃气供应系统和电子控制系统（ECU）。燃气供应系统是在进气总管上安装混合器，天然气供气管路与混合器相通，从储存罐出来的天然气经过气化、调节、净化等一系列过程后，与空气在混合器内混合成可燃气体，然后进入气缸，在发动机活塞行程接近压缩终点时，喷入少量柴油到缸内引燃天然气，在缸内燃烧做功。

电子控制系统（ECU）主要由传感器、控制器和执行器组成，通过安装温度、压力、位置、转速等传感器，对发动机的运行工况以电子信号的形式传给控制器，控制器经计算比较后传给执行器，执行器收到信号后作出相应的动作，控制发动机的喷气量、空燃比、点火时刻和喷油量等参数，调节发动机各系统的性能，控制发动机按规定做功。

2.2.3发动机改造时注意事项

燃气混合器、燃气滤清器、燃气喷射阀等部件的接头均应将法兰接头布置在阀箱内；在发动机的排气管应安装防爆安全阀，确保防爆安全阀排出的气体不造成人身伤害；排气管应安装防爆型抽风机，当在燃气模式下停机后，扫除排气管内可能存在的可燃气体。

2.3气体燃料管系安装。

气体燃料管系是燃气的处理供应系统。气体燃料管路采用奥氏体不锈钢等耐低温的材料制成，安装在通风的导管内，气体燃料管与导管之间的气室通过每小时至少换气30次的符合防爆要求的抽风机进行通风。管路的接头均采用对接焊形式，进行全焊透焊接，机舱内设置气体阀件单元，所有燃气阀件、法兰也安装在导管内。LNG经热交换器气化后，通过管系上设置的自动截止阀、主气体燃料阀、过滤器、自动截止阀、压力传感器、减压器、手动截止阀、天然气喷射阀、粗火器、排空阀，通过进气三通连接到主机进气总管与空气混合。endprint

燃料管系的布置安装应安全合理，且满足功能要求。供气管路不应穿过起居处所、服务处所、或控制站；如果气体燃料中含有会在系统中凝结的较重的成分，应安装气液分离罐头；如果是过闸船舶，被隔离管路内含有液态气体燃料时，该气体燃料应能被有效回收；管路不应使用滑动式膨胀接头连接，连接法兰的螺丝应设有防松垫圈，防止螺母松动；

2.4监测、报警、通风、安全控制系统的安装

除了船头驾驶的集装箱船安装有探火报警装置外，其他船舶都没设置有监测装置，LNG的主要成分为甲烷，沸点为-162℃，爆炸极限为5-15%，易蒸发，易燃易爆，所以要采取措施，监测机舱等密闭场所的天然气体积聚的浓度，当超过允许值时发出警报，进行安全控制，采取通风或者关停有关设备等措施，消除安全隐患，防止天然气爆炸事故的发生。

主要监测的设备主要有气罐、热交换器、发动机、从燃气储存罐至发动机汽缸盖前的燃气管路和通风导管及其阀件。根据实际在相应的处所设置可燃气体探测器，感温探测器，感烟探测器进行连续探测。当某一处所的探测器测到可燃气体浓度达到最低爆炸极限的一定百分比时，要发出声光报警，浓度再增加到一定量时，自动切断燃气供气系统，主机转换为全部燃油供应。大部分的内河船舶一般都在机舱两侧设置有每小时至少换气30次的通风机。通过改造，让其与主机气体燃料管路上的主气体燃料阀连锁，风机启动10分钟以上后，发动机才转到双燃料模式运行。当主机关闭时，发动机主动转换为柴油模式。若机舱内的通风导管和储存管连接处所的通风失效，则自动切断燃气。

3.对LNG燃料动力船舶改造的建议

3.1改造前进行充分评估

内河船舶的种类较多，各船的情况不一样，并非所有船舶都可以改造成LNG燃料动力船舶，有些船舶就算可以改造成LNG动力船，但经济、环保达不到预期目标，所以建议在船舶改造前进行充分评估。根据船舶的类型、船龄、主尺度、吨位、发动机的年龄和性能、船上各处所位置等进行评估，经评估认为可以改造的再进行改造。

3.2制定并优化改造方案

综合考虑各系统之间的联系，规划好气罐位置和容积、机舱布置形式、发动机改装类型等因素，制定并优化改造方案。施工过程发现问题时，及时调整方案。

LNG燃料动力船舶的发展很迅速，技术不断更新换代，我们应努力学习研究，采用更先进的知识技术进行改造。同时加强技术合作，提升技术研发和创新能力，不断把LNG燃料动力船舶改造推向新的更高的技术层面。endprint