摘要：现代社会，能源技术不但推动了经济的高速发展，同时也影响着我们生活的方方面面。在享受能源技术为我们带来便利的同时，能源短缺，生态环境恶化已发展到不可忽视的地步。为了解决船舶行业面临的问题，各船厂及设计单位都提出了多种解决方案。其中，液化天然气（LNG）作为一种清洁且高效的船舶燃料，具有价格低、环保、高效等优点，备受各方的关注。
关键词：LNG；船舶节能；减排方面；应用
1、LNG节能减排特性
LNG是液化天然气的简称，是将气田生产的天然气净化处理，再经超低温（-162℃）加压液化后形成的液化天然气。其主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，体积约为同量气态天然气体积的1/600，其重量仅为同体积水的45%左右[2]。
1.1LNG节能特性
LNG的热值为52MMBtu/t，是柴油的1.23倍。使用天然气作为燃料，与使用柴油和重油相比，在同等热值条件下，消耗的燃料数量更少。
1.2LNG减排特性
LNG是甲烷气体的液化产物，可能含有少量的乙烷、丙烷以及极少量的氮或通常存在于天然气中的其他组成。在化石燃料中，甲烷的单位能量中含氢量最高，因此LNG的燃烧过程有着二氧化碳排放最低的特点。由于LNG的氮、硫含量极少，使用LNG可以大大降低氮氧化物、硫化物的排放。与燃用液体燃料排放情况相比，使用LNG可以使CO排放降低约75%；CO2排放降低约20%；NOx排放降低约80%；苯的排放降低约97%[3]。
2、我国当前船舶节能减排现状以及不足
虽然我国船舶节能减排工作一直处于持续的努力中，但亟待解决的问题依然很突出。
(1)在我国，节能减排在航运行业的起步还是比较晚的。相关的管理体制没能完善起来，法律法规也并不健全，目前尚没有科学完整的节能减排标准以及具体的规划方案，一切都在摸索阶段。相关部门在节能减排方面的监督管理能力、保障支撑水平都还有待提高。
(2)虽然我国船运事业蓬勃发展，造船能力不断提高，但比较欧美等国际市场造船业发达的国家差距仍然很大。在节能减排技术创新方面还远远不够，投资少，研发环境低迷，很多技术还只能依赖进口。我国迫切需要全面深化开展绿色船舶节能减排研究，对于国际标准的制定要积极的参与，以改变我国船舶行业在标准规范领域一直处于跟进的状态。增强我国船舶业的国际竞争力。国内航运公司船舶的标准化程度相对较低，落后船型多，专业化船舶比例低。这些老旧船舶能源利用率比较低，船舶燃料中硫含量和排放废气的控制要求还处于较低水平，这是造成能源浪费和大气污染的重要原因。
(3)在节能意识方面，很多航运公司还没有能够足够的重视，为了追求一时的片面的经济利益，忽视了因此给环境带来的危害。
3、LNG节能减排实例分析
3.1分析概述
本文节能减排分析按海油发展采油服务公司的5000m3LNG加注船，在最大续航能力、最大装货能力以及最大加注能力等条件下的单航次作业进行测算，为理论数据分析。该5000m3LNG加注船采用Gas燃料主机。该船的运营状况及主机工况如表1、表2所示。
3.2LNG的实船节能分析
根据5000m3LNG加注船的作业工况计算出燃料消耗及其费用。该船的GAS燃料主机在燃气模式下，单船每年消耗LNG蒸发气1963.25t，LNG市场价格按照6000元/t计算，则燃料费用合计1177.95万元/年；对比使用相同工况的常规柴油机作动力每年消耗MDO2131.53t，MDO价格按照8500元/t计算，则燃油费用为1811.80万元/年。使用LNG与使用MDO相比，每条船每年节省燃料34.98%，约633.85万元，在28年的全生命周期内可实现节能17747.81万元。LNG在船舶节能方面优势突出。
3.3LNG的实船减排分析
通过TEG公司的数据计算可知，每消耗1g的LNG会产生约3.245g的二氧化碳、0.006mg的二氧化硫、0.024g的氮氧化物；每消耗1g柴油产生约3.36g的二氧化碳、0.69mg的二氧化硫、0.442g的氮氧化物。根据欧盟排放交易体系，2008年碳排放交易价格为44.85美元/t，合计人民币290元/t。硫化物交易价格1万元/t，氮氧化物交易价格按照300元/t计算。在节能分析的基础上，分别计算每航次减排情况、单船每年减排情况以及单船全生命周期减排情况。经计算可知，GAS燃料主机与常规柴油机相比，碳化物排放减少11.05%、硫化物减少99.20%、氮排放减少95.00%。每航次可实现减排二氧化碳23.456t、二氧化硫0.043t、氮氧化物26.533t，减排市值1.519万元。单船每年可实现减排二氧化碳791.19t、二氧化硫1.46t、氮氧化物895.02t，减排市值51.254万元。单船全生命周期可实现减排二氧化碳22153.35t、二氧化硫40.85t、氮氧化物25060.54t，减排市值1435.11万元。由此可见，LNG燃料在减排方面的优势突出。
4、LNG在船舶领域的应用前景
传统能源短缺，绿色船舶的发展，让船舶业把目光投向了风能、太阳能、生物燃料等新能源;液化天然气(LNG)，天然气合成油(GTL)等清洁能源;以及潜力巨大的氢能、核能等未能能源。采用这些新能源，会降低船舶碳排放因子，显然会降低船舶碳排放。在能源枯竭的今天，新能源的开发和利用已经十分必要。船舶停靠港口期间，如果能利用码头岸电，取代船舶副机发电提供电力支持，将效减少船舶靠泊期间的二氧化碳以及其它废气的排放。目前天律、上海、青岛、广东和江苏等地均已发布推广使用岸电系统、港口设备电气化的方案。而且有关部门也已经开始制定船舶岸电供应的国际标准。随着国际能源危机的加剧、国际海事组织（IMO）对海上船舶排放的强制性规定、各国防污染法规的提出等，LNG燃料船的数量近年来在飞速增长。综合各方面的法规可以发现，促使LNG作为船用燃料的驱动因素有：船舶能效设计指数（EEDI）、燃料硫含量限制以及NOx排放要求。IMO对这三个因素给予了具体的时间限制，超出时限还不能满足排放要求的船舶将不能继续航行。船舶排放处理的技术有多种，如：采用LNG作燃料、使用低硫燃料、安装脱硫装置（尾气清洗）等，但是采用LNG燃料是唯一一种既可以满足2015年对SOx又在2016年对NOx排放要求的方法。因此，合理的使用LNG燃料是迎接这次航运业挑战的重要手段之一。
为了应对船舶节能减排的需求，现阶段世界各造船大国都在进行LNG使用的研发。近些年，国内也在积极开展LNG的应用研发工作。交通部、工信部、科技部已立项开展小型LNG运输船、气体燃料发动机、LNG加注船等相关与项课题，涵盖LNG水上应用链。从2010年起，国内开始LNG燃料动力船试点，以改造为主结合新造LNG动力船的方式逐渐展开船用LNG燃料的使用。因此，随着LNG应用技术的逐渐成熟，LNG必将在未来的船舶领域受到广泛应用。
5、结语
节能减排是我国的一项基本国策。我国能源总量稀缺，消耗大，利用效率低，节能工作面临巨大的压力。目前，推动船舶节能工作，迫切需要加强政策力度，加大投入，加快节能技术的推广和应用，充分调动各方积极性。船舶节能减排已成为航运业需要解决的一个现实问题，从政策支持、技术改进、新能源应用以及岸电使用等方面的改进对船舶减排有着非常显著的效果。本文以采油服务公司的5000m3LNG加注船为例详细论述了LNG作为船舶燃料的节能减排特性，同时分析了船舶行业的国际节能减排形势及LNG在船舶行业的发展状况。通过本文的分析可以得出，LNG作为一种低能耗的清洁能源在船舶节能减排方面有着明显的优势，其必将成为船舶行业能源发展的重要方向。
参考文献：
［1］刘晓华，路少君．海事船舶节能减排的探讨［J］．中国海事，2010(9):57～58．
［2］马丁焰，翁国．新舶港口空气污染防辕现狀及展望［J］．环境与可持续发展，2014(6):43～44．
论文作者:郭朋皞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
标签：船舶论文; 燃料论文; 节能论文; 万元论文; 氧化物论文; 能源论文; 二氧化论文; 《防护工程》2018年第34期论文;