试点示范推进我国船舶LNG动力技术发展
摘　要：阐述国内外LNG动力船舶概况、推进船舶&油改气&的政策和标准规范，分析船舶&油改气&面临的主要问题，介绍试点项目申报与审批流程、项目申报需要完成的具体工作内容以及项目实施步骤，探讨了LNG动力船舶关键风险点及其控制手段。
关键词：LNG船舶& 双燃料动力& 油改气& 试点& 风险控制
Pilot Demonstration for Promoting Technology Development of LNG-powered Ships in China
Abstract：The general situation of LNG-powered ships at home and abroad，policies，standards and codes for promoting conversion from oil to gas for ships are described，and the main problems faced by conversion from oil to gas for ships are analyzed．The application and approval process of a pilot project，the specific work to be performed for application of the project and the project implementation steps are introduced．The key risk points of LNG-powered ships and their control means are discussed．
Keywords：LNG-powered ship：dual-fuel power；conversion from oil to gas；pilot；risk control
2012年，全国交通燃料消耗总量约为3&108t标准煤，其中船舶燃油消耗占据约25％份额。目前全球航行船舶每年排放CO2近l2&108t／a[1]。大量的燃油应用，直接导致江河湖泊及空气污染，船舶使用清洁能源已刻不容缓。为此，国务院办公厅[2013]12号文《关于加强内燃机工业节能减排的意见》明确指出，开展天然气单一燃料及天然气或油双燃料燃烧技术在车船用发动机上的推广应用，到2015年，通过推广应用天然气单一燃料、双燃料及生物柴油内燃机，实现替代商品燃油l000&104t／a。
2　国内外LNG动力船舶概况
追溯国际上LNG动力船舶的历史，发展较快的时期还是最近l0年。世界上第一艘LNG动力平台供应船是2003年挪威Eidesvik公司向挪威Kleven海事公司交付的&Viking Energy&号，船舶吨位为5000t，主机功率达2010kW，采用LNG和柴油混合双燃料动力，LNG储罐容积234m3。其他以LNG为动力的船舶中，首艘渡船是2000年挪威Fjordl集团投入运营的&M／F Glutra&号，首艘集装箱船是2006年由韩国现代重工建造(由德国航运公司Reederei Stefan Patjens公司运营)的&Maersk Drury&号，首艘内河化学品船是荷兰Trico B．V．造船厂(英国劳氏船级社LR也参与了该项目)的&Argonon&号，首艘成品油轮是德国劳氏船级社(GL)参与完成的&Bit Vikin9&号。统计数据表明，挪威、日本和韩国是全球LNG动力船舶技术发展较快的国家，计有各类使用LNG燃料作为动力的船舶50余艘[2]。
国内研究LNG动力船舶的历史较短，近几年才逐步引起重视。目前，在长江、京杭大运河、湘江、漓江、珠江等水系，一些企业已开始了船舶LNG动力的试点工作，改造或建造了一批柴油&LNG双燃料动力船舶，应用船型涉及散货船、游船、渔船、拖船、工程船等。国内部分采用单点直喷技术改造或建造的柴油&LNG双燃料动力船舶基本情况见表1。
由于水上LNG加注站点的原因，LNG动力船舶加注存在难题。因此，无论是改造船只还是新建船只，一般都采用柴油&LNG双燃料动力。但从长远发展看，特别是从提升发动机效率、提高天然气替代率、更好地体现出经济性方面考虑，采用天然气单一燃料动力无疑是发展方向[3]。
3　推进船舶&油改气&的政策与标准规范
以LNG替代传统燃油作为船舶动力燃料，即将现行柴油动力模式改为柴油一LNG双燃料模式或LNG单燃料模式，我们统称之为船舶&油改气&[4]。为了推进&油改气&项目实施，国家有关部门相继出台了相关政策，颁布了一些标准规范。
国家海事局(海船检[2012]48号)《关于明确LNG燃料动力船舶改造试点工作有关事宜的通知》明确提出，对船舶&油改气&进行试点示范。试点将按照&全面规划、分步实施、突出重点、先易后难、稳步推进&的原则开展。在此之前，2011年7月国家海事局就已下发了(海船检[号)《关于印发内河船舶气体燃料动力改造和检验工作研讨会会议纪要的通知》，要求相关单位对已开展的&油改气&项目进行总结和再认识。这两个文件对船舶&油改气&相关工作做了明确规定，从操作层面提出了具体要求，对推进&油改气&工作起到了很关键的作用。
2013年，国家交通运输部下发了(交政法发[2013]37号)《2013年交通运输行业节能减排工作要点》，文件明确指出，在营运船舶方面专项行动的重点是：加快推进以LNG、LPG为动力燃料的船舶应用试点工作；提出将&船舶能效管理体系应用技术&、&船用柴油机改造LNG与柴油混合动力技术&作为重点推广的节能减排技术。
3.2　标准规范
中国船级社(CCS)和国家海事局在&油改气&试点项目实施细则以及气体燃料动力船舶的标准规范编制方面做了许多工作。几年来，中国船级社和国家海事局先后编制和颁布的标准规范如下：
已经颁布的标准规范：中国船级社《天然气燃料动力船舶规范》；中国船级社《气体燃料动力船检验指南》(2011版)；中国船级社《双燃料发动机系统设计与安装指南》(2007版)；国家海事局(海船检[号)《LNG燃料动力试点船舶关键设备技术要求》和《LNG燃料动力试点船舶技术要求》；国家海事局(海政法[号)《内河天然气燃料动力船舶法定检验暂行规定》(2013版)。
正在编制或即将颁布的标准规范：中国船级社《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》和国家海事局《液化天然气燃料水上加注趸船法定检验暂行规定》。
标准规范的颁布，对推进船舶&油改气&工作起到了至关重要的作用。
4　船舶&油改气&面临的主要问题
从汽车&油改气&发展历程看，无论是压缩天然气(CNG)汽车还是液化天然气(LNG)汽车，经过多年的发展，技术已基本成熟，产业也已具备一定规模。从原理上分析，船舶&油改气&技术与汽车&油改气&技术是相通的，尽管有些方面不同于汽车油改气，也有不少安全、技术问题需要深入研究、论证并进行工程验证[5]，但总体上船舶&油改气&在技术层面不存在特别大的技术难关，而是在政策层面以及技术标准规范方面，许多环节暂时还不能完全满足船舶&油改气&工作的需求。部分技术标准缺失，加注站设计与建设问题，特别是&油改气&试点项目的申报审批环节，以及LNG储罐、管路、阀门、机器等产品可上船使用的认证等方面，均存在诸多不确定因素，部分单位对申报流程了解不够，项目获得批复的难度大，这些问题制约了船舶&油改气&工作的进程。
5　&油改气&试点项目的申报、审批与实施
要组织实施一项船舶&油改气&项目，必须满足海事部门现行的一系列管理法规要求，并依照相关要求进行项目申报，待审批通过并被列入试点项目后再组织项目实施[6]。
按照国家海事局规定，申报船舶&油改气&的试点项目必须满足相应要求，国家相关规定中分别对船舶业主单位、船舶本身、试点技术方案、设计与施工图纸、所采用的主要设备与产品以及申报材料等都做了具体要求。
5.1　对船舶业主单位的要求
①经营、海务、机务、船员管理等组织机构能够满足经营需要和安全管理要求，且能独立承担民事责任。
②三年内未发生重大安全生产、安全健康、环境保护等事故，未受到区级以上(含区级)相关部门的通报、处分和媒体曝光。
③有健全的安全生产责任制度、安全生产规章制度和操作规程以及生产安全事故应急救援预案等安全管理与生产经营管理制度，遵守并执行国家法规。
5.2　对拟改造(或新建造)船舶的要求
①应尽可能选择新建造船舶作为油改气试点项目船只。
②若选择对现有船舶进行改造，要求拟改造船舶技术状况良好、船型具有代表性、船龄原则上不超过7年。
5.3　试点船舶业主单位编制并上报试点方案
试点方案的编制是申报试点项目的核心，内容包括以下几个方面：
①LNG在船上哪些环节和状况下是危险状态?主要的风险是什么?如何预防和控制?或在何种限制条件下可视为非危险品?并提供相关证据。
②拟依据何技术标准进行船舶建造或改造?
③船舶建造或改造计划、设计单位、建造单位资质情况。
④LNG储罐、管路、阀门、机器等产品的合格证书及可上船使用的证明。
⑤极端环境下(失火、重大碰撞、泄漏等)的安全防护及应急预案。
⑥试点区域海事管理机构制定的监管规定。
⑦船员培训情况或船员培养计划。
⑧具体的运营计划及相关安全运营管理制度、操作手册。
⑨供受气安全保障措施。
⑩其他有关材料。
试点方案上报对象是当地直属海事局或省级地方海事局。海事部门收到材料后将会依据规定会同试点船舶的检验单位对试点方案进行初审，初审通过后报国家海事局。国家海事局组织业界专家对试点方案进行论证，通过论证后，正式批准为船舶&油改气&试点项目。
5.4　船舶业主与合作单位共同完成的工作
①船舶业主单位与设计单位、建造单位必须签订LNG动力船舶设计、改造(建造)合同。设计包括方案设计、技术设计、施工设计。设计合同内容包括：设计依据和内容；设计周期；设计图纸的提供；设计日程安排；图纸送审(CCS审图中心)；施工设计时间；施工内容；施工要求；施工完成时间等。
②编制船舶建造或改造的工作计划，包括任务、时间节点、具体负责人等。
5.5　取得中国船级社试点项目审批
①船舶业主单位向当地船级社提交船舶&油改气&试点申请，申请材料包括：船舶所有权登记证书；船舶的有效认证证书、检验报告等资料；船舶主操作手册；船舶标识代码资料和照片；船舶主要机器设备的有效船用产品证书；船舶的改造合同。
②当地船级社确认上述资料完整后，按照《船舶安全管理体系认证规范》(2006版)进行实船勘验。经勘验合格后进行初次检验，之后报中国船级社批准。
5.6　船舶改造施工及系泊试验、航行试验
①建造单位依据船舶设计单位出具的施工图对船舶进行改造。
②设备供应商依据国家海事局(海船检[号)《LNG燃料动力试点船舶关键设备技术要求》，提供经中国船级社认证的设备和产品，并提供安装条件及设备调试技术支持。
③改造工作完成后，中国船级社按照国家海事局(海船检[号)《LNG燃料动力试点船舶技术要求》组织对油改气船舶进行系泊试验与航行试验。
5.7　中国船级社验收发证及船舶业主认可
①船舶试运营一段时间(1～3个月)取得一定试点经验后，中国船级社组织专家按照中国船级社《气体燃料动力船检验指南》对试点项目进行验收评审，合格后发证。
②船舶业主按照改造合同要求进行验收确认、签字。
6　LNG动力船舶关键风险点及其控制
在大规模推行LNG动力船舶之前，国家决定先实施船舶&油改气&试点项目，试点先行的主要目的是基于&稳步推进&的角度考虑，即通过试点，逐项解决安全、技术、运营等方面的各类问题，以达到将安全等风险降至可接受水平的目的，确保LNG动力船舶的安全性、可靠性等性能指标至少能与常规燃油动力船舶相当。依据LNG动力船舶的特性，通过风险分析发现，LNG动力船舶需要掌控的关键风险点如下。
①设备与产品质量及工程施工质量把控
LNG供应系统中天然气的泄漏是最大的风险源，应从设计、设备材料的选型、采购以及工程施工安装各个环节进行风险控制。严格按照相关规范要求管控各环节质量，系统安全性能才能提高。
②发动机机舱天然气泄漏风险防范[7-8]
本质安全型机舱内要求所有供气管路均使用双壁管或同心管，内管和外管之间充满压力高于内管内气体压力的惰性气体(正压充氮)。惰性气体压力降低时立即报警；或者将供气管路围蔽在通风导管内，通风导管内装有抽吸式风机，换气30次／h以上。
&增强安全型机器处所&是要求机器处所内供气管路的接头均采用对接焊形式，且达到l级管路要求(全焊透)，所有阀件和附件应围蔽在气密阀箱内，其探测和通风按危险处所处理。
防范机舱天然气泄漏引发爆炸风险的手段是增设机舱安全监控系统，以防止天然气泄漏造成爆炸事故。该系统是在机舱、发动机曲轴箱、进排气管道上，按要求安装一定数量的可燃气体检测装置，一旦天然气发生泄漏，检测器会发出报警信号，并自动切断天然气供应，切换为全柴油工作模式。此外还在机舱内设置有防爆式送风机和防爆式抽风机。
③LNG充装环节风险控制[9]
对船舶充装LNG一般有两种方式：一是储罐吊装、整体替换，这是LNG动力船舶发展初期一种不得已的充装方式。二是通过加注设施(LNG加注站)对船上LNG储罐加注充装。
储罐吊装方式的主要风险在于：储罐频繁拆卸，与供气系统连接的各管路接口处存在泄漏风险；储罐吊装过程中的跌落、碰撞风险；储罐固定不牢或定位不精确导致管系泄漏风险。
直接对船上LNG储罐加注充装是发展方向。充装的主要风险在于LNG泄漏，形成爆炸气体及对船体造成低温损伤。强化安全技术、确保设备性能是规避这类风险的有效对策。
④应急状态下的风险控制
LNG船舶航行中，触礁或遭遇剧烈碰撞等突发事故也是存在可能性的，有导致LNG储罐及其供气系统泄漏的风险。
防范措施如下：使用符合安全标准的优质设备与产品；安装过程严把质量关；加强保养维护，排除潜在安全隐患；出现燃气泄漏紧急情况，按照应急预案及时关闭供气管路，切换到柴油模式下运行，及时进行事故排查，船舱内风机切换到高档位，加快船舱换气速度。
船舶动力&油改气&是减少污染、改善环境质量的有效举措，国家采取的策略是试点先行、稳步推进。现实情况表明，大力发展LNG动力船舶产业必须从两方面同时入手，一是政府有关部门进一步健全相关的法规、技术标准规范，在确保安全的前提下简化试点项目申报流程并适度放宽审批条件，加大试点项目的实施力度；二是社会各界群策群力，通过项目示范积累经验，解决安全、技术、运营等方面存在的问题。随着我国船舶LNG动力技术的发展以及法规的不断完善，相信不久的将来，国内船舶&油改气&领域必将会步入一个快速发展时期，迎来欣欣向荣的局面。
参考文献：
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[2]秦琦，杨军．LNG燃料船技术新潮流[J]．中国船检2011(8)：12-14．
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[5]王沛仕，王立文．浅谈LNG动力船的现状与发展趋势[J]．珠江水运，2012(16)：15-16．
[6]彭宏恺．LNG燃料动力船改造试点工作探析[J]．中国海事，2012(10)：25-27．
[7]党永浩．天然气发动机燃气供给系统综述[J]．铁道机车车辆，2011(S1)：40-42．
[8]高荃．LNG和LPG船用燃料的开发和应用[J]．柴油机，2011(3)：28-29．
[9]周羽欢．LNG燃料船的设计[J]．中国船检，2012(3)：21-23．
本文作者：罗东晓& 吴德才
作者单位：新奥能源控股有限公司
& 中山大学
& 重庆凯源石油天然气有限责任公司
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概述DX-100型的点型可以使用在国家规定的区或区危险场所。探测器的主要功能是现场探测和测量环境中有毒有害、可燃气体的浓度，采用中文显示，可以远程查询传感器的量程，单位等参数，也可以实时查询现场的气体浓度（浓度以低爆炸极限（）的百分比来显示），探测器状态等信息。其主要监测的气体有CO，H2S，NH3，CL2，H2，烷烃等有机物和某些无机物，并可转换成相应的数据显示以及(4~20)mA标准电流信号输出，实现与DCS等设备的连接。用户还可选用本公司生产的气体探测器控制器以下简称控制器来集中观察，组成功能强大的气体报警控制系统。探测器严格遵循国家标准设计而成，具有高稳定性，低功耗，抗干扰性强等特点；探测器是按照GB15322-1《可燃气体第1&部分：测量范围为0-100%LEL的点型可燃气体探测器》&、JJG693-2011《》&、GB0《爆炸性环境设备通用要求》&、GB0&《爆炸性环境&第2部分：由隔爆外壳“d”&保护的设备》等国家要求严格设计制造，并通过了防爆和性能检验。该仪器可广泛应用于石油化工、人工煤气、冶金、钢铁、炼焦、电力等存在可燃气体的各个行业，是保证财产和人身安全的理想控制器。&主要功能与技术指标主要功能l&(4~20)mA模拟量信号输出l&现场高亮度的报警显示l&直观、准确的显示可燃气浓度l&界面清晰友好，操作简便l&可手动设置浓度比例、高低报数值和清零等功能l&具有设备报警、声光指示等功能l&整体采用防爆设计l&采用可更换的传感器探头l&可直接配置本公司声光报警器技术指标l&显示方式&&&&&&&液晶显示l&报警方式&&&&&&&声光报警l&低限报警&&&&&&&25%LELl&高限报警&&&&&&&50%LELl&响应时间&&&&&&&＜10sl&报警音量&&&&&&&＞65dBl&电源&&&&&&&&&&&DC18~28V&&&&50HZl&功耗&&&&&&&&&&&≤3.5Wl&使用环境&&&&&&&温度：—40℃~70℃l&隔爆等级&&&&&&&ExdIICT6l&输出接口&&&&&&&三线制l&示值误差&&&&&&&≤±l&安装方式&&&&&&&固定式&探测器组成系统&&&&本公司提供的气体检测系统由探测器、控制器组成，用以监测环境中的可燃气体，探测器输出标准（~）电流信号（某些规格探测器可同时输出数字信号），通过电缆将信号传输到控制器。探测器与控制器相互配合使用，最远传输距离可达米。
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