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打印 天然氣最初作為燃料在船上使用源于LNG運輸船上LNG貨物會不斷受熱產生貨物蒸發氣(BOG)，為了對BOG加以利用，在LNG運輸船上設置雙燃料主鍋爐，再驅動蒸汽輪機主推進裝置。隨著技術的進步，后來出現了雙燃料電力推進系統。但這種系統也存在不足，需要對原有發動機進行重新設計并徹底改造，成本高且不能利用原有發動機，為了克服上述缺點，目前采用的雙燃料系統在保留原有燃油系統的基礎上加裝一套燃氣系統，將天然氣與空氣在進氣管總管混合后引入發動機氣缸，再噴入引燃柴油點燃混合氣，仍按原發動機的著火方式進行工作。
在雙燃料模式下運行時，該系統以柴油作為引燃燃料，以天然氣作為主燃燃料，由電子控制單元ECU綜合分析處理轉速、溫度、油門位置等監控參數之后，精確控制柴油的供油量和天然氣的噴射量，使發動機始終工作在最佳狀態。同時也可以通過手動控制轉換開關，關閉燃氣系統，在純柴油模式下運行，實現柴油-天然氣雙燃料和純柴油燃料的相互轉換，操作簡單方便。
此系統不改變發動機原有結構，主要部件采用外掛式安裝，雙燃料發動機易于恢復原機工作方式，改裝簡單、成本低。目前這種方式是內河天然氣發動機的首選方式，因為改造完全不影響純柴油模式運行的性能，所以操作上具有極強的靈活性，便于在船舶上推廣使用。
作為現有長江干線運輸船舶LNG雙燃料動力改造“試驗船”，“長迅3號”散貨船在總體布置上具有典型的代表性，其主要依據是《氣體燃料動力船檢驗指南》，本文就其雙燃料動力改造工程的實施情況及相關建議簡介如下：
改造方案
“長迅3號”的改造工程主要是將原船的柴油發動機改為柴油/天然氣雙燃料發動機，為此增設了中央電控單元（ECU）、天然氣噴射器、引燃柴油電控裝置（油門執行器）、混合器、發動機監測報警等雙燃料控制系統。同時增設了天然氣供氣系統，并對通風、消防、冷卻、電氣系統進行了必要的改造。
LNG儲罐：對于現有船舶的改造，難點和首要任務是確定LNG儲氣罐的安裝位置，應該綜合考慮對船舶穩性的影響、防火分隔、危險區域劃分及天然氣管路敷設的便利性。儲氣罐布置在開敞甲板上，省去了氣罐區域氣體探測、通風等布置，是比較經濟的做法。本船設置了兩只容量為2.98m3的LNG不銹鋼罐體，布置在二樓甲板尾部開敞甲板上，并在儲氣罐面向船首位置設置一道L形A60防火艙壁，并開設一道A60級防火門。
氣化撬（氣源總成）：水浴式氣化器、濾清器、減壓器連同必要的防爆電磁、安全閥等組裝成氣化撬布置在儲罐附近。
控制箱總成：ECU、減壓器、天然氣噴射器、阻火器連同必要的閥件組合在一只密封箱體內，布置在主機附近。
發動機改造：改造主要部件均采用外掛式加裝，油門執行器直接安裝在燃油泵的尾部；混合器和進氣溫度及壓力傳感器安裝在增壓器后的進氣總管上；轉速指令傳感器加裝在柴油機調速拉桿上；氣缸蓋上加裝燃燒室溫度傳感器；進氣總管端部安裝防爆膜片；曲軸箱增設一只安全閥。
系統集成：氣化撬、控制箱總成可實現整體供貨，在船上的安裝僅需要用不銹鋼管子把罐區內的氣化撬和機艙內的控制箱總成連接起來并完成控制、監測系統的電氣連接。從氣化撬到控制箱總成整個長度上的接頭采用全熔透的對焊接頭，管路不能穿過起居處所、服務處所和控制站，并且布置在距船舷不少于760mm的位置。機艙內的管路接頭100%進行射線探傷。
在出現破罐等重大溢出事故導致LNG流入水中時，水中的對流非常強烈，足以使所涉及范圍內的LNG急速蒸發，同時溢出范圍將不斷擴展，形成可燃的蒸汽云，向周圍漂散，遇有火星會將其點燃，除限制單一罐體的容積外，設置足夠容積的圍堰是避免造成嚴重后果的一個可行方式。
在實船改造過程中，對于“增強安全型”機艙的主供氣管路應采用全熔透的對焊接頭，但是系統必備的噴射單元、電磁截止閥、減壓閥、壓力變送器、阻火器等部件之間的連接不可避免，也就存在漏氣的可能。實際操作中將上述裝置集中在一只密閉箱體，即上述控制箱總成內，并在其通向開敞處所的透氣管上安裝可燃氣體探測裝置，保證了系統具有相當的安全性能。建議指南中增加相應的等效解決措施。
對于指南中要求低溫LNG管路應采用頸焊法蘭連接，但目前汽車行業采用的主管路雙卡套式連接方式已廣泛應用，特別是對于小型船舶，LNG管路直徑較小，和車輛用LNG管路有相似的工作條件，建議指南對此種連接方式予以借鑒。
安全及監控系統
現階段船舶多采用以天然氣和燃油為燃料的“增強安全型”機器處所。機器處所通過增強通風能力、加強可燃氣體探測與報警，在其氣體燃料管路上采用全熔透對焊接頭等方式，有效防止燃料氣體泄漏帶來的危險。
實船增設了兩組防爆風機，滿足每小時對機艙換氣30次的能力。機艙通風機與主機實現雙燃料模式運行連鎖，即當通風機開啟至少10分鐘以后，發動機才能采用雙燃料模式運行，當風機因故關停時，發動機能自動轉換為燃油供應。增設了兩套相互獨立的可燃氣體探測裝置，能對機艙所有位置有效覆蓋并能連續工作，當可燃氣體濃度達到10%LEL（可能引起爆炸的最低氣體濃度極限點）時，發出聽覺和視覺報警，達到20%LEL時，切斷通往機艙的氣體燃料的供應，發動機自動轉換為全部燃油供應。增設了防爆型的火災探測及報警系統，探測系統動作時，可自動切斷通往機艙的氣體燃料的供應，機艙照明設備更換為合格防爆型。
水霧系統
實船按要求設置了水霧系統對儲氣罐區域進行冷卻和滅火，但實際上水霧對LNG滅火效果不明顯，反而會使LNG從水中吸取熱量加速LNG氣化成天然氣，甚至可能引發快速相變（RPT），俗稱“冷爆”現象，進而使損害進一步擴大。建議考慮將水霧系統的作用限于降低環境溫度。
人員防護
指南未對人員防護用品的配備有明確要求。LNG的危害主要體現在其低溫特性，對人的傷害主要為低溫凍傷和低溫麻醉。在LNG低溫操作或者LNG發生泄漏，人體直接接觸時，皮膚表面會粘在低溫物體表面上。皮膚及皮膚以下組織凍結，很容易撕裂，并留下傷口。因此建議對船上應配備的個人低溫防護裝備應有相應的要求。
改造后的實船試驗
“長迅3號”改造完成后進行了各工況下的試驗性運行，各系統工作正常，達到了預先的設計要求。發動機最大功率和調速性能與改造前相同，純柴油模式和雙燃料模式之間的切換過程平穩，轉速波動率小于5%。實船測算表明，改造后具有巨大的經濟和環保效益：燃油綜合替代率達到70%，燃料成本降低約30%；二氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物排放分別降低26%、72%、21.5%。
內河雙燃料動力船還屬于新興事物，各種法規、規范、標準還有一個不斷形成和完善的過程。目前，該項目已得到國家海事部門的高度重視，組織了相關行業的專家進行調研并進行安全評估，相信“長迅3號”輪很快就會在長江上正式運營。(來源：中國船檢)
