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論文摘要：隨著國(guó)家提出加快建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系的戰(zhàn)略目標(biāo)，LNG作為柴油的替代能源在桂林漓江旅游客船上應(yīng)用勢(shì)在必行。
論文關(guān)鍵詞：漓江,改造
　　一、漓江旅游客船的動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)狀
　�。ㄒ唬├旖�現(xiàn)有船舶動(dòng)力分析
　　漓江現(xiàn)有船舶動(dòng)力來(lái)源主要是柴油，即柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有許多相似之處，每個(gè)工作循環(huán)都經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)行程。但由于柴油機(jī)用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，而其自燃溫度卻較汽油低，因此，可燃混合氣的形成及點(diǎn)火方式都與汽油機(jī)不同。由于漓江上使用的柴油機(jī)功率小、轉(zhuǎn)速高（>1000r/min），屬高速機(jī)，所以目前漓江游船柴油機(jī)的點(diǎn)火方式基本是以電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮混合氣體使其達(dá)到自然燃點(diǎn)，即“壓燃”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
　�。ǘ�）柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的不足
　　盡管柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有功率大、二氧化碳排放低等方面的優(yōu)勢(shì)，但柴油機(jī)工作壓力大，對(duì)各有關(guān)零件有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求，特別是其噴油泵與噴嘴制造精度要求嚴(yán)格，故成本較高。另外，柴油機(jī)還存在振動(dòng)噪聲大、噴黑煙、油污不易蒸發(fā)、冬季冷車啟動(dòng)困難等弊端。
　　二、LNG混合動(dòng)力系統(tǒng)
　　（一）LNG及LNG混合動(dòng)力的概念
　　LNG即液化天然氣，主要成分為甲烷，氣化后比空氣輕，一旦泄露會(huì)很快擴(kuò)散。空氣中天然氣濃度達(dá)到15%以上時(shí)，可以正常燃燒；濃度為5%~15%時(shí)，遇到明火即可發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍即為天然氣的爆炸極限，爆炸瞬間產(chǎn)生高溫、高壓，其破壞力和危險(xiǎn)性都很大。
　　LNG混合動(dòng)力是在不改變?cè)�柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加裝可燃用液化天然氣的混燃系統(tǒng)，改變成柴油LNG雙燃料混合動(dòng)力，LNG柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩種工作狀態(tài)，兩套燃料儲(chǔ)存系統(tǒng)。當(dāng)使用LNG柴油混合燃燒時(shí)，同等工況下柴油供給量減少70％。以壓燃少量噴入缸內(nèi)的柴油作為“引燃燃料”，天然氣作為主要燃料，通過(guò)混合器中與過(guò)濾后的空氣均勻混合后進(jìn)入氣缸參與燃燒，對(duì)外做功。當(dāng)使用純柴油燃燒時(shí)，通過(guò)ECU(行車電腦控制系統(tǒng))自動(dòng)切換裝置關(guān)閉，切斷天然氣進(jìn)氣通路，調(diào)整噴油泵總油量至100％位置，從而恢復(fù)100％全柴油燃燒。
　�。ǘ�）LNG混合動(dòng)力系統(tǒng)組成
　　1、主機(jī)。為比較雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和單一氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的不同，應(yīng)對(duì)雙主機(jī)中的一臺(tái)進(jìn)行柴油天然氣雙燃料改造，即在現(xiàn)有的柴油機(jī)上加裝LNG燃料供給系統(tǒng)，將單一的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油變成用于點(diǎn)燃?jí)嚎s狀態(tài)下天然氣的引燃燃料。全柴油模式時(shí)，天然氣氣源切斷，發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式與原柴油機(jī)相同。天燃?xì)鈬娚淞亢筒裼凸┯土客ㄟ^(guò)中央控制單元（ECU）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況來(lái)控制。將另一主機(jī)采用全新的天然氣單一燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
　　2、供氣系統(tǒng)。LNG供氣系統(tǒng)，由LNG儲(chǔ)罐，氣化及穩(wěn)壓裝置和天然氣供應(yīng)管系組成。LNG儲(chǔ)罐是低溫燃料儲(chǔ)存設(shè)備，采用雙層金屬、真空結(jié)構(gòu)，保溫性能優(yōu)異，同時(shí)配備有各種安全裝置，可確保超壓情況下系統(tǒng)的安全。如果在漓江旅游客船上安裝儲(chǔ)罐位置選應(yīng)選擇在面向開敞甲板處所，這樣有利于可燃?xì)怏w的散發(fā)。儲(chǔ)罐按照《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》的要求，安裝有安全閥，儲(chǔ)罐壓力高于最大工作壓力的時(shí)候，安全閥自動(dòng)打開，通過(guò)放散管泄壓。儲(chǔ)罐處還安裝有電動(dòng)、手動(dòng)、氣動(dòng)三個(gè)串聯(lián)的緊急切斷閥，保證在緊急狀態(tài)下安全可靠地從儲(chǔ)罐出液口根部切斷天然氣供應(yīng)，確保天然氣不外泄。氣化過(guò)程即氣罐內(nèi)的液化天然氣經(jīng)過(guò)水浴式氣化器，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的外循環(huán)熱水進(jìn)行氣化，氣化后的天然氣經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓調(diào)壓器、電子切斷閥、過(guò)濾器及二級(jí)減壓閥進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。穩(wěn)壓調(diào)壓器和二級(jí)減壓閥應(yīng)分別穩(wěn)定主體管道氣體壓力和將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體壓力降至要求的范圍內(nèi)。燃?xì)夤苈分黧w管路采用不銹鋼無(wú)縫管，機(jī)艙內(nèi)通往發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體管路全程采用全熔透對(duì)接焊接頭。為方便連接和減少震動(dòng)對(duì)管接頭的影響，主體管路與發(fā)動(dòng)機(jī)之間采用金屬軟管連接。
　　3、安全監(jiān)控系統(tǒng)。在正常情況下可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域，我們稱“氣罐處所”。一旦LNG氣體在該區(qū)域發(fā)生泄漏，整個(gè)機(jī)艙將變成危險(xiǎn)區(qū)域。作為后備安全措施，機(jī)艙所有燈具、開關(guān)、風(fēng)機(jī)、警鈴、警燈都應(yīng)為滿足要求的合格防爆型，并且機(jī)艙的任何位置都保證有兩套相互獨(dú)立的固定式氣體探測(cè)器有效覆蓋。當(dāng)機(jī)艙出現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，這些防爆設(shè)備還應(yīng)繼續(xù)工作，以保證基本的船舶安全。室外危險(xiǎn)區(qū)域一律采用防爆電氣設(shè)備，包括燈具和開關(guān)，安裝時(shí)嚴(yán)格要求穿鋼管敷設(shè)。比如漓江旅游客船尾部的尾燈等。如果機(jī)艙內(nèi)有電動(dòng)舵機(jī)，則應(yīng)選用乙丙絕緣氯丁內(nèi)套銅絲編織鎧裝船用電力電纜，要求電纜的鎧裝一定要在設(shè)備內(nèi)部良好接地，且保證進(jìn)線處的密封，設(shè)備的外殼亦良好接地。氣罐處所及每臺(tái)主機(jī)的上方均應(yīng)配備有可燃?xì)怏w探測(cè)器，并配備氣體報(bào)警控制器1臺(tái)、聯(lián)動(dòng)控制柜1臺(tái)、及防爆軸流風(fēng)機(jī)2臺(tái)。當(dāng)探測(cè)到天然氣濃度達(dá)到爆炸下限的20%時(shí)，控制器發(fā)出報(bào)警聲；達(dá)到爆炸下限50%時(shí)，控制器自動(dòng)切斷天熱氣氣源，并啟動(dòng)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排風(fēng)。
　　（三）漓江旅游客船LNG混合動(dòng)力系統(tǒng)改造的優(yōu)勢(shì)與存在的困難
　　1、漓江旅游客船LNG混合動(dòng)力改造的優(yōu)勢(shì)
　　優(yōu)化漓江生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)科學(xué)保護(hù)漓江是桂林市政府在漓江旅游資源開發(fā)、保護(hù)工作方面的重要目標(biāo)和指向，對(duì)漓江旅游船發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行液化天然氣（LNG）改造是其中一個(gè)重要舉措。 相較傳統(tǒng)能源，LNG混合動(dòng)力優(yōu)勢(shì)明顯，體現(xiàn)在動(dòng)力保障和設(shè)備使用壽命、節(jié)能減排效用、游船安全衛(wèi)生運(yùn)營(yíng)、防止河流污染等方面。經(jīng)測(cè)算，船舶采用LNG混合動(dòng)力后，柴油的平均替代率達(dá)到60%至70%，可實(shí)現(xiàn)硫氧化合物減排85%～90%，二氧化碳減排15%～20%，同時(shí)，噪聲污染、煙塵、廢油水排放也大大降低。使用混合動(dòng)力后，其最高爆發(fā)壓力略低于燃用柴油值，而功率相當(dāng)，因此燃用雙燃料時(shí)的動(dòng)力性能足以滿足船用推進(jìn)主機(jī)的需要。使用雙燃料時(shí)柴油機(jī)的熱負(fù)荷降低，排氣煙度大大降低，氣缸內(nèi)的積碳很少，可減少氣缸與活塞之間的磨損，有利于延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。另?yè)?jù)測(cè)算，假設(shè)漓江旅游客船船舶全部進(jìn)行改造、使用LNG混合動(dòng)力后，每年可減排硫氧化合物200多噸、氮氧化合物220噸，減排二氧化碳2千噸以上。同時(shí)，船員的工作生活環(huán)境將得到很大改善。由于裝備了智能化的安全監(jiān)測(cè)與處置系統(tǒng)，一旦有可燃?xì)怏w泄露，船舶能自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)切斷天然氣管路，啟動(dòng)防爆通風(fēng)機(jī)，隔開儲(chǔ)罐與艙室和機(jī)艙，確保船舶運(yùn)營(yíng)安全和船員生命安全。此外，采用LNG混合燃料，即使船舶發(fā)生沉沒(méi)事故，也不會(huì)出現(xiàn)由于單純使用柴油燃料導(dǎo)致大面積水域污染的現(xiàn)象。
　　2、漓江旅游客船LNG混合動(dòng)力改造存在的困難
　　目前，LNG混合動(dòng)力屬于船舶行業(yè)的新生事物，還處于摸索完善階段。漓江旅游客船在混合動(dòng)力改造、普及推廣方面還存在一些不足和條件上的限制。
　�。�1）不符合相關(guān)指南的要求。按照CCS《氣體燃料動(dòng)力船檢驗(yàn)指南》的要求，漓江旅游客船混合動(dòng)力改造還存在一些問(wèn)題。如只有一個(gè)機(jī)艙，主機(jī)和發(fā)電機(jī)組均在一個(gè)艙內(nèi)；面向位于開敞甲板的儲(chǔ)氣罐的艙壁達(dá)不到A60級(jí)防火分隔等。
　�。�2）在操作培訓(xùn)和實(shí)際維護(hù)上面存在一定難度。船舶動(dòng)力設(shè)備的規(guī)范操作、使用以及日常維護(hù)，都需要具有一定專業(yè)知識(shí)、技能的人才，目前桂林航區(qū)在LNG動(dòng)力船舶方面尚缺乏相關(guān)方面的人才儲(chǔ)備，開展教育、培訓(xùn)和人才引進(jìn)仍需要一定的時(shí)間。
　�。�3）初投資。LNG混合動(dòng)力需由LNG儲(chǔ)罐、氣化及穩(wěn)壓裝置、柴油天然氣混燃電控噴射系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)組成。據(jù)估算，每艘船舶進(jìn)行改造需要至少15萬(wàn)人民幣的費(fèi)用，這對(duì)于漓江旅游客船目前的運(yùn)營(yíng)收入水平來(lái)說(shuō)存在一定困難。
　�。�4）漓江沿線油氣站布置問(wèn)題。
　　漓江航道水淺、灘多，地形條件復(fù)雜，沿線布置油氣站需要兼顧景區(qū)旅游質(zhì)量不受影響
　　、船舶加注燃料的便利性以及管理和使用的安全性，還要充分考慮設(shè)施建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用等問(wèn)題，是一個(gè)內(nèi)容繁復(fù)的系統(tǒng)工程，仍待有關(guān)部門組織調(diào)研、論證。
　　目前，雖然尚未有適用于客船的LNG混合動(dòng)力船舶檢驗(yàn)規(guī)范，但根據(jù)部海事局“內(nèi)河船舶氣體燃料動(dòng)力改造和檢驗(yàn)工作研討會(huì)會(huì)議紀(jì)要”的精神，漓江旅游客船LNG混合動(dòng)力改造項(xiàng)目符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策和節(jié)能減排要求，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景，通過(guò)試點(diǎn)來(lái)加強(qiáng)對(duì)船舶LNG混合動(dòng)力改造和檢驗(yàn)工作的研究是很有必要的。船舶檢驗(yàn)、海事及航管部門應(yīng)繼續(xù)給予必要的支持和幫扶。