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中國打破國外壟斷,LNG雙燃料動力船,船燃料的又一次動力革命

序言

這是一艘全球最大LNG雙燃料動力船,它的名字叫"達飛雅克 薩德"号,是中國滬東中華造船公司為法國達飛公司建造的。

特别注意的是,船體别具一格的綠色塗裝"LNG POWERED"(液化天然氣動力)辨別,給人眼前一亮的感覺。

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有好奇寶寶就問我:雙燃料動力的船跟一般的船相比,會有哪些優勢呢?它又是如何工作的?

LNG與傳統船對比

咱們常見的貨輪一般都是以重柴油為燃料,重油是以石油煉制後剩餘的"殘渣油"加入裂化柴油和添加劑調和而成,它的優點就是密度高、熱值高。

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雖然燃燒比較慢,但卻能釋放很大的能量,讓發動機輸出較大的動力,對于需要動力比較大、轉速要求不那麼高的船舶來說,無疑是最好的選擇。

但由于重油燃燒不充分,燃燒室往往油油呼呼的,經常往外冒黑煙。

在《泰坦尼克号》的電影裡,除了傑克和肉絲,那艘大船上冒着黑煙的四個大煙囪,不知道你還有沒有印象。

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可無奈誰叫它便宜呢,要知道船舶的油耗可是按噸計算的,使用重油的話,航行成本一下就下來了。

柴油呢也不行,雖然它燃燒時産生的危害相比重油較小,排放的有害氮氧化物也較少,但廢氣大量排放也還是會對環境造成災難性後果。

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高盛的報告稱,一條燒高硫燃料油的油輪,一天時間内排放的污染,相當于陸地上100萬輛小轎車一天的排放的污染。而為了解決排污問題,船東要在船上加裝一個洗滌塔,對燃燒産生的尾氣進行淨化,這會增加裝置成本以及營運成本。

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那船東要是不去解決排污的問題呢?

從2020年1月1日開始,國際海事組織要求全球範圍内的船舶燃料油的硫含量不超過0.5%,禁止未經尾氣淨化使用高硫燃料油。

不管怎麼說,重油跟柴油都是消耗化石燃料。

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據資料顯示,全球9萬艘船舶每年總共消耗3.7億噸燃料,産生2000萬噸氧化硫,按照目前的消耗速度,生産柴油的礦物油将在50年内就會消耗殆盡。

那怎麼辦呢?

于是使用液化天然氣( LNG)、氫氣或電能等其他能源便成了更高效、更清潔的選擇。

就拿LNG來說吧。

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它其實就是将天然氣從氣态轉化為液态,主要成分是甲烷CH4,按照以前的化學知識,燒了就是水和二氧化碳。

是以它被公認是地球最幹淨的化石能源,無色無味、無毒無腐蝕,同時體積僅為等量氣态天然氣的1/600,便于儲存和運輸。

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等等,這玩意不也排放二氧化碳嘛,對環境也有影響吧?

呃,看怎麼定義污染喽,要是把二氧化碳排放也算做污染标準的話,那的确也有污染。

但如果從降低含硫含氮有害物質排放,那LNG的确做到了,因為LNG本身就是甲烷,燃燒之後就是單純的二氧化碳和水,沒别的東西了。

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說個資料吧,與傳統燃油集裝箱船相比,LNG船可減少20%的碳排放、85%的氮氧化物排放與99%的硫排放,大大減少對環境的污染。

LNG雙燃料介紹

了解完什麼是LNG,那LNG雙燃料動力就好了解了,說白了就是天然氣和燃油都兼顧。

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在正常情況下,一般以天然氣為燃料,在主鍋爐中燃燒天然氣,利用主鍋爐産生的蒸汽驅動蒸汽渦,進而推動螺旋槳和發電機組。同時,在機組啟動、瓦斯供應故障等特殊情況下,會使用燃油。

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這種雙燃料動力可以在燃油模式和LNG模式間自由切換,燃油模式下與普通燃油發動機類似。

在LNG模式下,由于天然氣燃點比燃油高,雙燃料發動機在噴入瓦斯的同時噴入少量燃油(作為引燃油),待燃油壓縮自燃後再引燃天然氣。

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當然了,這玩意好是好,但對于商船來說,還要考慮經濟性。

燒油的話,船廠笑嘻嘻,船東MMP;

而燒氣的話,船東笑嘻嘻,船廠MMP。

主要原因就是LNG儲罐及相關設施布置困難,主要包括LNG加注站、LNG燃料艙及其監控系統、LNG氣化系統。

就比如傳統燃油艙可以見縫插針地布置在船舶的大部分位置,而LNG儲罐卻不行。

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這玩意形狀比較規則,通常為圓筒形體積,又比較大,綜合考慮安全因素後,通常隻能布置在甲闆、生活區域等露天位置,所占空間比傳統的柴油燃料儲存大4倍左右,重量也是後者的1.5倍。

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同時LNG燃料船的造價較高,目前LNG燃料船的造價高于傳統柴油燃料船5%-20%左右,會帶來一定的成本壓力。

此外還有由此帶來的設計難度、艙室配置、特殊材料等方面的成本,都是要考慮的。

據資料顯示,一艘LNG船的設計需要12個月,建造需要36個月,合計起來總共需要近50個月的漫長周期。而這就要求百分百合格的精益求精和零出錯率的精度,對各國的造船工業都是一項大的考驗。

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哦,對了,還有專利問題。

目前LNG船一系列專用技術僅為少數國家船廠所壟斷,比如LNG存儲技術就是挪威和法國船廠所獨有,LNG船上的綜合自動化調控技術也是日本船廠所壟斷,還有船裡面的殷瓦鋼,厚度僅僅0.7毫米,一旦生鏽整張都報廢,可以說制造難度是相當高。

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但LNG船的建造對于咱們中國來說,這都不是事兒!

截至目前,滬東中華已傳遞大型LNG船20餘艘,集裝箱船70多艘,建造能力可以比肩日韓。

感悟

最後再多說幾句吧。

盡管目前全球存在多種清潔能源可替代方案,但作為地球長期以來形成的天然燃料,LNG還是不錯的。

它不僅來源廣泛、供給友善、同時價格穩定,相關配套的技術和裝置相對成熟,使其作為主要的清潔能源,在未來有較好的應用前景。

這也是為什麼全球船隊綠色改造需求強勁的原因了。

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同時另一方面,綠色減排程序也在推動LNG運輸船的運力更新,尤其是在動力系統的技術革新。

那未來LNG動力船能否助航運業走向碳中和,我覺得會!

最後感謝好奇寶寶"周小馳501"提供的話題,你的好奇心就是我們創作的動力,如果大家對科技方面感興趣的話,不妨可以跟我們聊聊,或許能幫你解答呢!

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