沪东中华造船（集团）有限公司 上海 200129
摘要：在双燃料大型集装箱船航行中，科学合理的LNG燃料供气系统设计不仅可以提升航行效率，还可保证航行安全。基于此，本文分析了双燃料大型集装箱船LNG燃料供气系统设计需求，并提出了双燃料大型集装箱船LNG燃料供气系统设计方案，从低温潜液泵设备配置设计、气化器及加热器设备配置设计、缓冲罐设备配置设计、BOG支路设计等方面进行了探究。
关键词：双燃料；大型集装箱船；LNG燃料；供气系统
前言：依据船级社规范、SOLAS公约及修正案、船旗国主管当局法规，可进行LNG燃料供气系统的设计。探析LNG的特殊理化性质，其运输及使用过程应区别于传统柴油燃料。故而，进行LNG燃料供气系统的设计，应保证该系统符合IGFCode、IGCCode、LNG燃料动力船舶规范。
1.双燃料大型集装箱船LNG燃料供气系统设计需求
在LNG燃料供气系统设计中，应将控制阀件设置在该系统进出口，并保证该阀件具备手动操作及遥控操作的属性，使该阀件尽量靠近燃料舱。在LNG燃料供气系统管路设计层面，应规避操作间、船员生活区、集控室等安全区域。同时，对于管路中流通气体或液体燃料的管道，应在所有管道上设置压力释放装置。在LNG燃料供气系统主燃料阀设计层面，应保证主燃料阀具备特殊情况下的自动切断属性。由此，一旦主燃料阀关闭，在停止供气的同时，相应下游管路就可有效规避燃气回流问题，实现自动透气。同时，在靠近燃料舱位置，相应气体供应管路应配置截止阀，而主燃料舱应配置主燃料阀。同时，在用气设备一端，应配备手动截止阀，以保证设备检修操作的安全性[1]。对于供气管路而言，若必须通过围蔽场所，且该场所管路不具备检修的便捷性，在设计中可采用双壁管，以提升供气管路的安全性能。同时，对于双壁管管路，应配置通风装置，并保证换气频次在每小时30次及以上。在LNG燃料供气系统设计中，对于压缩机及泵，应配置相应附件及监控仪表，以实现控制及监测。在LNG燃料供气系统设计中，应将温度检测装置设置在换热器出口处，以实时检测介质出口温度。其间，一旦温度低于设定值，就会触发安保系统，不仅可以进行常规的声光报警，还可在必要时对紧急切断装置进行启动，进而停止供气系统供气。
2.双燃料大型集装箱船LNG燃料供气系统设计方案
2.1低温潜液泵设备配置设计
在LNG燃料供气系统设计中，对于低温潜液泵，应将之设置在介质液面以下，随之叶轮对介质进行加压做功，并将之传输至指定位置。一旦介质排出，低压潜液泵的泵中空间就会产生负压，随之介质进入泵中，可保证该泵的持续工作。在LNG燃料供气系统设计中，设计人员应考虑介质，即LNG燃料的物理属性。由此，对于低温潜液泵选型，应采用离心式低温潜液泵M01，将常压低温LNG燃料转化为高压液体。探析离心式低温潜液泵M01的优点，就在于流量大、扬程大、性能范围大、结构简单、操作平稳、体积小、维修方便等。
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2.2气化器及加热器设备配置设计
在LNG燃料泵出燃料舱后，由于LNG燃料呈现高压液态，应利用气化器将之转化为气态，而气化器选型，可采用E001换热气化器。气化器是换热器的一种，之所以采用E001换热气化器，是为了将低温LNG液体经过换热过程，进而转化为低温NG气体。探析用气设备，如主机及发电机组等对燃料进气温度的要求，可采用E002换热气化器，将低温NG气体加热至一定温度。探析LNG在船舶上的应用情况，并结合船舶布置及废热利用需求，对于气化器及加热器的选型，应采用沉浸式蛇管水浴式气化器[2]。同时，对于换热介质，应采用乙二醇水溶液，其加热介质即为船舶动力设备的热循环水，以实现LNG气化及天然气加热。
2.3缓冲罐设备配置设计
经过气化器及加热器处理，LNG燃料就可转化为NG气体，并进入缓冲罐。对于缓冲罐选型，应采用缓冲罐CC001。探析缓冲罐CC001的作用，就在于紧急切断后，缓解气化器及加热器中气体由于温度升高，而引发的低温液体或低温气体压力升高的问题，以减少可燃气体排放。同时，对于推进系统及发电机组而言，在开机使用时，应提供一定的用气量，对于供气需求而言，在用气量突然增加时，也应提供一定的用气量。由此，缓冲罐CC001具有缓存气体的功能。
2.4BOG支路设计
探析燃气处理过程，其处理内容应包括液态LNG处理、蒸发气处理及利用。对于BOG气体处理及利用，设计人员应进行合理设计。如此，不仅可以提升能源利用率，并减少资源浪费，还可规避储罐超压危险，以保证系统的安全运行。所谓BOG气体，即是低温气体在吸收热量后所产生的蒸发气。在双燃料大型集装箱船航行过程中，LNG燃料除却在碰撞中产生一定热量外，还会在周围环境中吸收一定热量。同时，由于LNG燃料具有易气化的属性，在储罐内就可能产生大量的BOG气体。为提升能源利用率，并保证系统运行安全，应对BOG气体进行科学的处理及利用。在BOG气体处理及利用过程中，应采用BOG压缩机设备，其作用就是压缩BOG气体。在BOG气体进入压缩机前，应采用加热器E003对BOG气体进行一级加热，以规避直接加压所导致的液化问题，并促进BOG压缩机的正常工作，进而提升燃气处理效果。在压缩机对燃气进行压缩后，燃气就具备了一定的压力，随之应采用加热器E004对燃气进行加热处理，使之满足用气设备需求。同时，一旦燃气处理完成，就可输送至缓冲罐CC002。
结论：综上所述，在大型集装箱船双燃料系统中，为提升能源利用率，并保证系统运行安全，设计人员应优化LNG燃料供气系统设计。经过以上分析可得，设计人员应采用离心式低温潜液泵M01，将常压低温LNG燃料转化为高压液体；设计人员应采用E001换热气化器，将低温LNG液体换热转化为低温NG气体；设计人员应采用缓冲罐CC001，以减少可燃气体排放，并缓存气体；依托BOG压缩机、加热器E003、加热器E004等设备，可有效处理及利用BOG气体。
参考文献：
[1]李志鹏,马忠丽,李大伟,娄春景.双燃料大型集装箱船LNG燃料供气系统设计[J/OL].应用科技:1-7[2018-08-15].
[2]蒯晶晶,靖佳超,李志鹏,马忠丽,燕辰铭.双燃料大型集装箱船LNG加注系统设计[J/OL].应用科技:1-6[2018-08-15].
论文作者:王赛,郭洁辉,徐彬
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/22
标签：燃料论文; 气体论文; 系统论文; 低温论文; 加热器论文; 管路论文; 设备论文; 《科技新时代》2018年8期论文;