PDF《双燃料大型集装箱船 LNG 燃料供气系统设计》

马忠丽,女,副教授. 通信作者:马忠丽,E-mail:[email protected]. 第?46?卷第?2?期应?用?科?技Vol.46?No.2 2019?年?3?月Applied??Science??and??Technology Mar.?2019 成大量积碳.除此之外,LNG 燃料本身的深冷特 性也会对发动机零部件的性能和寿命造成不良影 响.因此,在LNG 进入用气设备之前必须经过供 气系统的处理,将其提前气化并达到一定的压力 和温度,才能满足用气设备的使用条件.现有研 究多针对小型 LNG 船舶燃料供给系统,分析系统 组成及各部分功能,而针对 LNG 供气系统的研究 较少,没有形成系统设计方案 [4] .本文以一般正 在规划设计的大型远洋双燃料集装箱船为研究对 象,提出 LNG 供气系统设计方案,为相关研究及 工程设计提供依据. 1????船型参数 目前国内 LNG 在船舶动力领域的应用局限 于内河小型船舶,沿海及远洋大型船舶采用 LNG 动力系统的研究较少.大型集装箱船上,尤其是 需要大容量存储(5?000~10?000?m

3 )的LNG 燃料动 力系统的研究更是空白 [5] .本文研究对象为一艘 正在规划设计中的 LNG/柴油双燃料 20?000TEU 大型集装箱船.船舶外形参数见表 1,动力系统 参数见表 2. ? 表1?????20?000TEU 大型双燃料集装箱船外形参数 ? 船长/m 型宽/m 型深/m 吃水/m 装箱数/箱399.8 58.6 30.5

14 20?000 ? ? ? 表2?????船舶动力系统参数 ? 主机 SMCR/kW LNG 供气系统压力/MPa LNG 储罐容积/m

3 55?000 1.6 12?000 ? ? 2????供气系统设计需求 LNG 船供气系统的设计一方面必须符合船级 社规范、《1974 年国际海上人命安全公约》(SOLAS 公约)及其后修正案及船旗国主管当局 的法规;

另一方面,由于 LNG 的特殊理化性质,其 在运载、使用过程中与传统柴油燃料有明显不 同,供气系统还必须符合 IGF?Code(天然气动力船 舶安全导则)、IGC?Code(国际散装运输液化气体 船舶构造和设备规范)和天然气燃料动力船舶规 范.依据以上文件、法规和条例,本供气系统设 计需要满足下述需求. 供气系统的进口及出口应设置控制阀件,并 尽量靠近燃料舱.设计的阀件应保证工作人员可 对其进行操作,对于不能人工手动操作的阀件, 应设计通过遥控操作. 燃料系统管路不能通过安全区域,例如操作 间、集控室、船员生活区等.对于管路中所有流 通液体或气体燃料的管道均需要设置压力释放装 置.燃料管路的主燃料阀能在特定情况下自动切 断,实现停止供气.当主燃料阀关闭后,其下游 的管路应能实现自动透气从而避免燃气回流.在 气体供应管道靠近燃料舱的位置应串联配置一个 截止阀和一个燃料舱主燃料阀,在供给至用气设 备的一端应设置手动截止阀,用于设备检修时的 隔离 [6] . 当供气管路不得不通过围蔽场所时,此部分 管路不便进行检修,因此需要提高其安全性能, 故必须使用双壁管.对于双壁管管路需配置相应 的通风装置,使每小时至少换气达到

30 次.为了 便于对供气系统中使用的压缩机或泵实现控制及 监测,均需配置相应的附件及监控仪表 [7] . 在换热器出口处应设置温度检测装置,对介 质出口温度进行实时检测.当温度低于设定值 时,需要触发安保系统,进行声光报警,必要时启 动紧急切断装置,停止供气过程. 3????供气系统设计方案 依据燃气处理过程,供气系统可分为

2 个支 路:主供气支路和燃料蒸发气(boil?off?gas,BOG) 支路.主供气支路是将液态 LNG 燃料转换为燃 气供用气设备使用;