浅析内河船舶LNG利用的可行性

摘要：LNG作为交通领域清洁能源燃料，以其低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益的特征，被业界广为认可，并在陆域交通应用上取得了显著成效。借鉴LNG在陆域交通应用所取得的经验，LNG正逐步向水域交通进行延伸。本文主要通过对船用LNG的现状、政策环境、技术、经济等方面分析，论证内河船舶LNG利用的可行性。

关键词：内河船舶；LNG；可行性

1.发展现状

近年来，国家各部委相继颁布交通行业节能减排相关政策，再加上油价居高不下，将液化天然气（LNG）作为船舶燃料的呼声越来越高，国内能源、造船、发动机制造及科研院所等企业纷纷涉足该领域。这些企业的投入也加快了对相关应用技术的研究，为水运行业应用LNG的奠定了基础。

目前，江苏、江西、湖北、安徽等长江沿岸各省已有改装投运的柴油-LNG双燃料动力船舶，改装船型有拖轮、散货船、渔政船等内河船舶。

2.政策环境

2.1国家政策

2013年2月发布的《国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见》（国办发〔2013〕12号）：开展天然气单一燃料及天然气/柴油双燃料燃烧技术在车船用发动机上的推广应用。

2013年11月交通运输部印发《关于推进水运行业应用液化天然气的指导意见》，彰显了我国在推动清洁能源应用、调整用能结构、促进水运减排等方面的积极主动性。

2.2标准规范

2013年9月1日，中国船级社发布了《天然气燃料动力船舶规范》。

2014年3月1日，中国船级社发布了《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》。

3.柴油-LNG双燃料船舶技术

柴油-LNG双燃料船舶技术是在保持原柴油机主体结构和燃烧方式不变的前提下，增加一套LNG供气系统和柴油-LNG双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，实现单纯柴油燃料状态下和油气双燃料状态下两种运行模式的转换。

柴油-LNG混燃电控喷射系统（图1）采用微电子控制技术，通过控制用于引燃的微量柴油量和用于主燃的LNG供给量，使柴油发动机转换成为柴油-LNG混燃发动机。该系统通过控制柴油机原有的燃油泵的输出限制柴油供油量，天然气通过天然气喷射阀精确计量后喷射到发动机进气道内。天然气喷射量由ECU电控单元根据传感器接收到的信号通过控制喷射阀的有效开度来决定，以获得所需的转速和功率。为了提高天然气喷射量的控制精度，该系统采用了多个阀依次参与工作的方式，从而细化了阀的工作区间和对天然气量的控制精度。

由于该系统的柴油量控制是通过控油器控制柴油油泵来实现的，当返回到全柴油模式时，天然气气源切断，控油器恢复到初始状态，所以在纯柴油工作模式时，安装该系统的发动机工作模式与原机完全相同，不会影响发动机的供油，供油量与未安装该系统前完全一致。

4.船用LNG加注站

4.1岸基LNG加注站

在岸上建立LNG 低温储罐，并在码头设置加气枪，通过管廊将岸上储罐内的LNG 输送到码头，给目标船只加气。岸基LNG加注站通过管廊输送LNG 将产生一定量的残液，需要注意处理。

4.2水上LNG加注站（LNG趸船）

水上LNG加注站是将LNG 储罐从岸上移到趸船上，减少了管廊输送LNG 的环节，能够减少管廊输送产生的残液。但需要注意趸船随水纹浮动对LNG 储存产生影响等问题。

4.3移动LNG加注船

该船作为LNG运输补给船舶，可直接给船舶进行加气，在加气过程中用专用LNG低温软管道进行连接，避免船体间的不稳定性，实现给船舶加气。

5.改装船舶经济效益分析

5.1改装经济效益分析

根据热值计算，每立方米天然气完全燃烧为9000Kcal，每公斤柴油完全燃烧为10200Kcal；每吨液态LNG含1400立方米的气态天然气，一吨天然气总热值为12600000Kcal，即是一吨LNG相当于1.235吨柴油。以珠江流域3000吨级干散货运输船为例，测算经济效益如表1。

从表1可以看出，改装1艘3000吨级船舶每年可节省燃料成本约32.64万元，如果至2020年完成新建或改装1000艘1000-3000吨级船舶，则每年可节省燃料成本约3.3亿元，所以LNG作为船舶燃料的经济优势十分显著。

5.2维修保养成本

汽（柴）油含硫、苯、铅等重金属粉尘杂质较多，会造成管路堵塞，引擎积炭，导致车辆的维修量增大，影响车辆运行；而天然气主要成份是CH4，纯度高，杂质少，天然气燃烧充分，不会产生积碳和其他污浊物，可以有效延长发动机使用寿命，缩短发动机维护时间，降低维修、保养成本50%以上。

6.环境及社会效益分析

6.1环境效益分析

使用LNG替代由柴油后，可减排一氧化碳90%，碳氢化合物72%，氮氧化合物39%，二氧化碳25%，二氧化硫70%，粉尘及苯、铅等重金属粉尘杜绝。如果至2020年新建或改装1000艘1000-3000吨级船舶，则年销耗LNG约10万吨，替代柴油约13万吨/年，可减排一氧化碳8400吨/年，碳氢化合物840吨/年，氮氧化合物1600吨/年，二氧化碳62000吨/年，二氧化硫380吨/年，大大降低了水系的污染，节能减排效果明显。

6.2社会效益分析

船用LNG作为环境治理的社会公益事业项目，其创造的价值远远高于项目本身创造的经济效益。首先，船用LNG的清洁化对改善人们的生活环境，减少废气污染对社会各方面的危害，提升城市形象具有非常显著的效果。其次，通过船用LNG配套设施的建设经营，可大幅提高土地和水岸利用价值。同时，配套设施在建设中和投入运营后，可优先雇佣当地安排富余劳动力就业，缓解社会就业压力，对优化当地经济结构、促进经济发展方式转变，建立"环境友好型，资源节约型"社会具有重大意义。

7.政府支持

7.1政府应重视LNG船用项目，及早规划，并将其列入本区域天然气发展规划。

7.2积极推广LNG船用业务，协调船企业单位，并充分调动积极性，全面推动天然气车用产业的发展。

7.3应以交通运输部门或海事部门牵头，或成立项目推动小组，在整体船用LNG业务发展中，积极参与协调，并适时给予一定的政策和技术支持；

7.4项目牵头政府部门积极协调当地港航、水利、环保、消防等部门、获得船舶LNG加注站（趸船）项目的选址及立项审批。

8.结论

改装柴油-LNG双燃料动力内河船舶在长江沿岸多个省份已有成功的示范项目，随着国家各部委也相继出台水运行业节能减排相关政策扶持内河船舶使用LNG燃料与地方政府支持，再加上能源、建造及科研等相关单位的进入，推动船舶LNG利用技术的不断发展，以及LNG作为清洁能源燃料创造的巨大经济效益、环境效益及社会效益，内河船舶LNG利用满足项目建设可行性要求。

参考文献：

[1]《天然气燃料动力船舶规范》，中国船级社，2013年9月

[2]《天然气燃料动力船法定检验暂行规定》，中国船级社，2013年

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