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对应用LNG作为内河运输船舶燃料的思考

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摘要:基于lng(液化天然气)的物理性质,通过与柴油的对比分析,表明液化天然气作为内河运输船舶燃料具备明显的经济性、环保性、安全性,纵观发展LNG船舶燃料和宿迁液化气船舶的使用状况,提出应用LNG具有美好的发展趋势与广阔的应用前景。

关键词:LNG 船舶燃料 经济 环保 安全

2012年6月8日,江苏省交通厅在苏州召开全省公路、水路客货运输企业推广使用天然气车船现场会;旨在促进节能减排,优化能源结构,推进生态江苏,绿色江苏建设,解决环境污染和能源价高问题,为汽车和船舶寻找一种新的清洁能源。江苏河海运输股份有限公司有幸成为江苏省内河运输应用LNG燃料的示范企业。

液化天然气(LNG)作为新一代船舶燃料,与柴油相比具有独特优势,成为具有广阔前景的新型船舶燃料。作为示范企业的参与者,对其经济性、环保性、安全性和可行性作如下分析和思考

LNG的简况

LNG是天然气的液态形式,具有无色、无味、无毒且无腐蚀的特点。它是以甲烷(CH4)为主的天然气,经过脱烃、脱硫、脱水、清除CO2等净化处理后,再进行超低温液化而形成的。LNG与柴油物性参数见下表:

1、续航里程长

LNG储存在温度—162℃,压力为0.1Mpa左右的气瓶内,其体积约为标准大气压常温状态下气态体积的1/625,设LNG密度为450kg/m3,则1000kg天然气液化后体积由原来的1388.8m3减少到2.22m3。LNG的单位体积能量密度大,所以LNG船舶续航里程长,加注次数少,还节省时间,从而能降低船舶运营成本。

2、燃料费用低

根据LNG和0#柴油的热值对比,1吨LNG的热值等效于1.25吨0#柴油,以2012年9月12日江苏省0#柴油8760元/吨,和LNG6000元/吨的参考价格计算,使用LNG比使用0#柴油节约成本37.39%。根据龙口市恒通运输有限公司2011年LNG货车使用的情况,使用LNG比使用柴油便宜28%-32%。

3、维护费用低

由于LNG的辛烷值高,所以LNG具有良好的冷启动性、燃烧性和抗爆性,气缸和燃烧室的积碳和磨损较小,减轻了对零部件的损坏。据专家估算,火花塞的寿命可增加40%,发动机的维修费用可节约至少50%。

4、LNG加气站投资少且收益快

LNG加气站设备投资少,占地面积小,管理费用且运行成本较低。LNG建站的一次性投资相对CNG(压缩天然气)加气站可节约30%左右,且能减少日常的运行和维护费用近50%。LNG站不仅可以给LNG船舶加气,也可以给LNG汽车加气。以一座日售1万m3的LNG加气站为例,年售气300万m3,总经营成本约为60万元/年,电耗不超过3万kwh,人员8—10人。当LNG进价与零售价价差在0.4元/m3的LNG加气站为例,年利润约60万元,4年可收回投资。目前,国内外正大力推广橇装式LNG加气站,此站占地面积小,集成化程度高,投资小,建站周期短,易操作,易搬迁的优点。

LNG的环保性

1、尾气污染小

根据BP中国—碳排放计算器提供的资料,1吨柴油产生3.06吨CO2,而与之相同热值的1111m3天然气产生2.182吨CO2,则1吨柴油比相同热值的天然气多排放0.878吨CO2。

LNG含有极少量的硫和氮,其主要成分CH4,与空气混合形成可燃气,燃烧干净彻底。基本不含铅、硫化物及苯等有害物质,因此LNG被称为绿色燃料。

2、无噪音污染

LNG组成稳定,不含硫化物、灰尘等杂质,可提供稳定、可控制的空燃比,有效保证发动机平稳运转。气缸在燃烧后不易发生积炭,无腐蚀现象,降低了发动机噪音,减少了噪音污染。

LNG的安全性

1、LNG安全性高

LNG的储存温度为—162℃,LNG燃点为650℃,即使LNG稍有泄漏,就会立即形成低温区,短时间内很难达到着火点;LNG密度小,一旦泄漏,能很快挥发,不易聚集;LNG爆炸极限窄,一般难以在空气中达到爆炸条件。

2、LNG气瓶安全性

由于LNG在液化工艺过程去除了硫化物和水分,降低了燃烧对气瓶的腐蚀,消除了气瓶材料的氢脆问题,提高了气瓶的安全可靠性。

3、LNG船舶使用过程中的安全性

根据江苏河海运输股份有限公司《LNG单燃料动力货船技术方案》,LNG船舶设置有泄漏监控、气体探测及火焰安全监测等系统和气体燃料供应系统的安全功能,LNG一旦泄漏,安全系统会采取自动保护措施,确保使用安全。

LNG船舶发展情况

近年来,江苏河海运输股份有限公司按照《关于加快长江等内河水运发展意见》(国发〔2011〕2号),为了加快转型升级和节能减排运输步伐,建立“通畅、高效、平安、绿色”的内河运输体系,参观考察了山东省龙口市恒通运输有限公司、潍柴动力西港新能源发动机有限公司、江苏蓝色船舶设备制造有限公司、张家港富瑞特特种装备有限公司、江苏鸿运绿色能源有限公司,学习了省交通厅研究开发的LNG试验船舶技术。江苏省交通厅自2009年开始,就对“内河船舶柴油—LNG混合动力船舶技术”进行了科技攻关,台架试验数据表明研发取得成功,项目通过了省级科研成果鉴定,获得了2项实用新型专利授权和1项发明专利受理。2010年8月,依据研发成果,完成试验船改造并开始试点航行,已安全、稳定运行。江苏省交通厅争取到2015年改造船舶1万艘,2020年改造3万艘,加上与之相配套的加气站建设,可直接引导社会投资超过100亿元。据估算,采用柴油和LNG混合动力技术后,每艘船舶可节约燃料费5.2—15.5万元/年,按照3万艘船舶改造使用计算,每年仅节约燃料费用达46.5亿元。

江苏省紧紧围绕绿色环保和节能减排,按照“政府推动,示范引导,市场运作,规范有序”的原则,先示范,后推广,以高标准实施“内河船舶应用LNG清洁能源示范工程”,打造畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系,改善生态环境,促进节能减排,优化能源结构,更好地服务经济社会可持续发展。江苏河海运输股份有限公司作为示范单位,热情高,干劲大,计划五年内投入1.3亿元,发展LNG单燃料内河双机双桨动力船舶50艘。目前,已自筹520万元资金,新造两艘1200吨级散装货船作为应用LNG单燃料内河动力船舶试点项目承担单位,并优选了船舶设计、制造、发动机生产、气瓶生产、供气单位,积极为国家权威部门进行风险分析、安全评估和出台LNG内河动力船舶技术标准提供实际运行资料。

结语

LNG作为船舶燃料资源上有保障,技术上已攻关,与柴油相比,具有低碳、节能、安全的优越性。LNG加气站参照汽车加气站,技术成熟,建设投资少,且运营成本低,投资回报快。随着我国经济日新月异的发展,LNG作为船舶燃料取代柴油是必然趋势。但是作为示范单位,还需要多方支持:一是希望上级政府在资金上提供支持,能否给予低息贷款,科技项目开发资金扶持。二是希望省、市交通部门在技术上扶持和指导。三是希望政府的经信委、发改委、交通运输主管部门给予政策上的支持,此项目属于创新开发项目,只要能争取到方方面面的创新开发项目资金都给予绿色通道,使其试点早日成熟,以点带面,更好地促进地方经济发展。

(作者单位:江苏河海运输股份有限公司)