浅谈LNG／柴油双燃料动力船的改建检验

李明+张明+张强生

摘 要：为了满足“绿色环保低碳减排”的发展理念，日前，在广西西江重工有限公司已开展使用LNG/柴油双燃料动力船的改建和建造。本文根据检验工作中遇到的问题，结合相关法规和规范的要求，浅谈LNG/柴油双燃料动力船的改建和建造中应注意的问题。

关键词：LNG/柴油双燃料动力船 改建 檢验

1.前言

LNG是英语液化天然气（Liquefied Natural Gas）的缩写。以LNG燃料逐步替代柴油作为运输船舶的主要动力燃料，具有节能降耗、低碳环保、安全经济的优势，顺应内河运输行业的发展趋势，符合节能减排的政策方向，对改善内河运输用能结构具有重要的促进作用。

2.LNG的特点

天然气通过脱水、脱硫、去除杂质及重烃类，在常压下，冷却至约-162℃时，则由气态转变成液态，称为液化天然气，简称LNG。其主要成分是甲烷（CH4含量75%-99% ），无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量气态天然气体积的1/625， 其质量仅为同体积水的45%左右。LNG的燃点为650℃，着火点较高，所以更难点燃；LNG的爆炸极限（LEL）为5%-15%，且气化后密度很低，只有空气的一半左右，即使稍有泄漏，也会立即挥发扩散，在非受限空间内不存在燃烧、爆炸的可能，安全性好。LNG是液态的天然气，储存压力一般较低，温度零下162度以下。

LNG的主要物理参数

（1）沸点-166--157℃ （常压沸点：-162.15℃） 燃点650℃

（2）临界浮力温度-107℃（当气态天然气温度高于-107℃时，气态天然气比空气轻，将从泄漏处上升飘走。当气态天然气温度低于-107℃时，气态天然气比空气重，低温气态天然气会向下积聚，与空气形成可燃性爆炸物）

（3）热值36000KJ/m3-46000KJ/m3（约合：8600-11000kcal/Nm3）

（4）液体密度420-460kg/m3

（5）气体密度0.717kg/m3（1atm，2℃）

3.LNG/柴油双燃料动力船改装检验中应注意的问题：

3.1气罐甲板的加强

对在航营运船舶改建成LNG/柴油双燃料动力船，设计方应对待改建船舶气罐基座下的甲板及其骨架和需进行防火处理的舱壁进行测厚；气罐基座区域甲板应敷设宽度应不小于2个肋距、长度不小于1.5倍鞍座长度、厚度不小于鞍座腹板厚度的复板加强。

3.2防火分隔的检验

内河船舶改装LNG/柴油双燃料动力船，因内部舱室狭窄，气罐一般位于开敞甲板，面向气罐的起居处所、服务处所、货物处所、机器处所和控制站的限界面应采用A-60级防火分隔。此种隔热应延伸至驾驶室甲板底面，或舱壁实际高度。

实际检验时，应核对其产品质量证明书和产品明细能否满足相应耐火分隔等级，其次要对照型式认可证书和试样布置图（经船检批准）和安装作业指导书对安装工艺作检验，重点检查隔热材料是否有损坏、受潮现象，如有损坏、受潮，则隔热材料不允许使用，单层材料的厚度、层数、总厚度、碰钉和弹性压圈的布置间距、且每块材料之间应紧密贴合，贴合处不允许有缝隙和明显凹凸现象，端部是否安装到位和敷面的固定情况等。材料上船安装时，允许现场切割，但切割缝隙要平整，切割的断面要用玻璃丝布包敷，以防材料脱落。隔热层在结构的交接点和终止点应处应采取适当措施，以防止导热的危险，一般要求耐火隔热材料在结构交接点和终止点延伸450mm，防止隔热层在交接点和终止点处导热。

3.3桅杆的结构

对于桅杆设在气罐附近的，应注意眠桅时信号灯与气罐压力释放阀之间的距离，如不能满足要求，则应设置专门的结构以确保桅杆眠桅时向船艏方向。

3.4主机的改装和安装

（1）LNG供给系统

LNG/柴油双燃料发动机的供气系统由GVU、燃气喷射部件、混合器及电子节气门等控制天然气供给和喷射的零部件组成。从LNG气瓶出来的液态燃气经过气瓶组件（汽浴汽化器）转换为气态天然气。经低压过滤器、电磁阀，再进入稳压器，然后进入气轨总成。最后经过控制器的控制，经过喷气阀进入预混器与空气形成均质可燃混合气并进入发动机气缸进行燃烧做功。

气轨总成外设围蔽管，该管与双壁管通风出气法兰连通至开敞甲板，与双壁管连成一个整体，通过抽吸式风机至气罐附近的通风出口。

为防止部分没有完全燃烧的可燃混合气通过曲轴箱防爆门排向机舱，建议将曲轴箱防爆门引向开敞甲板，或在其上方设置可燃气体探测器并将其接入ECU。

（2）主机空气进口应尽可能远离喷气阀或引至开敞甲板。

（3）ECU的安装

ECU是双燃料发动机的管理核心，通过各种传感器监控发动机运行工况，并根据发动机运行工况和控制脉谱控制各执行器，通过CAN总线与各子系统通讯。

应尽可能将 ECU 安装在振动小的位置，并且要有可靠的防水、防油、散热措施。ECU一般安装在驾驶室，但是为了最大程度的减少ECU和电气线束间的相对运动，检验中应注意电气线束的布线和固定方面，机舱内的线束应布置在花铁板之上，并穿过钢管保护。

（4）建议

因LNG的热值比柴油高，发动机在工作中，气缸、活塞、气缸盖等部位承受着比较大的热应力，特别是活塞顶，应加强对缸套顶部和第一道活塞环和活塞的冷却，有效防止活塞环和缸套的磨损，防止活塞出现融顶现象。不建议将现有柴油机改装为LNG/柴油双燃料发动机。如确需改装，至少应在陆上进行台架试验合格，才允许装船。

4.ECU电源的供应

ECU是LNG/柴油双燃料发动机的管理核心，其电源由主电源供应，也可由蓄电池供电，但蓄电池的配备《内河天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》（2013）没有明确规定，一般与通导设备共用，建议ECU的备用电源使用专门的蓄电池供电。

5.风机

对于LNG/柴油双燃料发动机，机舱、冷箱、双壁管等安装的风机，不论是由专门的主配电板或应急配电板设独立线路供电或由主配电板或应急配电板设公用线路供电，每一抽风机电动机应由固定安装的能切断所有绝缘极的多极联动开关进行控制。

6.气浴气化器的热水供应

目前安装的LNG/柴油双燃料发动机，从LNG气瓶出来的液态燃气直接利用主机从排气管冷却水套出来的冷却水，经过气瓶组件（汽浴汽化器）进行加热转换为气态天然气，因此海水泵应具有足够排量的压头，确保LNG的汽化。

在检验中应对系统进行必要的试验，对热交换器气体燃料出口处的温度和水浴汽化器的进水温度进行监测试验，当气体燃料出口处温度过低时（不低于0°C），应在驾驶室或机舱有人值班的位置发出听觉、视觉报警且自动关闭LNG输送泵（如设有），并切断气罐主阀。

7.监视和报警系统的试验

应制定安保系统试验大纲，确保在发动机处于双燃料模式下对储气罐区域安全监测系统、气体阀件单元可燃气体及双壁管安全监测系统进行可燃气体安全监测报警和互锁阀功能试验。感温、感烟报警器与驾驶室声光报警器的功能试验。

8.惰性氣体吹扫系统

一般船上没有设置专门的惰性气体供应，而充装时一般利用槽车对LNG管路进行吹扫， 应在气体燃料系统维护手册注明相关的操作和维护程序。

9.其它

（1）检查已配置一套便携式可燃气体探测器供船员对舱室可燃气体的检查。

（2）经查船上已按要求设置警示牌。

（3）确认消防水枪全部改为压力水雾/水柱型。

（4）确认已配备不少于两台的便携式VHF供气体充装用。

（5）确认设置的大型推车式干粉灭火器已有效固定。

（6）经查充装接头应有盲断法兰，供不充气时使用。

（7）检查已增加一盏红色信号灯。

（8）检查船上已配备气体燃料发动机系统的安全操作手册。

（9）检查船上已配备为气体燃料系统制定专门的维护手册。

（10）检查船上已配备对安装在危险区域的电气设备制定专门的维护手册。

（11）检查船上已配备指明气体控制、监测和安全系统的仪器、设备定期试验的计划。

（12）LNG供应管路使用不锈钢，要求有专门持证焊工进行焊接，焊缝应经无损检测合格。

（13）与气体燃料系统相关的重要产品，如气罐，气体燃料发动机，热交换器，电子控制系统，气体燃料管路上的所有阀件、软管、波纹管，泵和压缩机等，应持有船用产品证书。

参考文献：

[1]天然气燃料动力船舶规范，人民交通出版社，2013.

[2]内河天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定.人民交通出版社，2013.