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LNG燃气混合动力船舶安全技术要点
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LNG作为一种新型绿色环保能源,在很多领域有了非常成功的应用,但在船舶行业才刚刚起步。主要原因是各方 LNG燃气动力船舶的安全性、稳定性还存在一些顾虑。从船舶安全的角度分析了LNG燃料混合动力船舶在
建造、改造,营运过程中的安全技术要点,打消业界对其安全性的顾虑。
   如今,节能环保已成为各行各业发展优先考虑的重要课题,船舶行业也不例外。交通运输部制定并颁布了《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》,明确提出“十二五”期间将逐步增加新节能减排技术的应用试点,提出“要优化船舶能源消费结构、研发推广新型船用替代燃料”。而目前正在试点的内河柴油-LNG混合动力船舶技术正是五项试点新技术之一。
  液化天然气(LNG)特点
  天然气是产生于油气田的一种无色、无臭、无毒且无腐蚀性的可燃气体。液化天然气(LNG)是天然气经压缩、冷却,液化而成,其以液态形式储存在特定容器中。
  1、LNG基本参数
  LNG的主要成份为甲烷,化学名称为CH4,还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。
  LNG的临界温度为-82.3℃。
  LNG的沸点为-162.5℃,着火点为650℃。
  LNG的液态密度为0.420~0.46T/m3,气态密度为0.68-0.75kg/Nm3。
  LNG的气态热值38MJ/m3,液态热值50MJ/kg。
  LNG的爆炸范围:上限为15%,下限为5%。
  LNG的辛烷值ASTM:130。
  LNG的为52MMBtu/t(1MMBtu=2.52×10^8cal)。
  LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/625。
  2、LNG的六大优点
  LNG体积比同质量的天然气小625倍,所以储存运输方便。
  LNG储存效率高,占地少,投资成本低。10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。
  LNG作为优质的内燃机用燃料,与汽油相比,它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。燃料费用低,环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%,NOx减少39%, CO减少90%,SOx、Pb降为零。
  LNG汽化潜热高,液化过程中的冷量可回收利用。
  由于LNG汽化后密度很低,只有空气的一半左右,稍有泄漏立即飞散开来,不致引起爆炸。
  由于LNG组分较纯,燃烧完全,燃烧后生成二氧化碳和水,所以它是很好的清洁燃料,有利于保护环境,减少城市污染。
  LNG燃气混合动力船舶安全技术分析
  目前,在交通运输部和一些能源企业的大力推动下,安徽、江苏、山东、湖北等省都相继改装、试航了柴油-LNG混合动力船舶,试点工作在稳步推进。从试点船舶的营运情况来看,柴油-LNG混合动力船舶的经济性、环保性、稳定性已经得到充分的认可。LNG在船舶上还没有大量应用和大范围推广的原因主要是业界对LNG燃气动力船舶的安全性还存在顾虑。但只要借鉴LNG在其他领域成功应用的经验,充分考虑以下几个方面,相信LNG燃气在船舶上应用的安全性是可控的,柴油-LNG混合动力船舶改造的方案是可行的,LNG燃气动力船舶大范围推广应该指日可待。
  1、NG燃气混合动力船舶结构布置
  作为液化天然气的储存装置LNG储气罐应尽可能布置在露天甲板上,且应尽可能远离机器处所、起居处所、服务处所和控制站以及一些存在火源危险的处所。
  支撑LNG储气罐罐体的结构必须具备足够的强度要求,设计部门应进行详细的计算,保证在任何条件下LNG储气罐不会发生受损、位移、变形等事故。相关的管路布置也应该保证在任何情况下不发生受损。
  LNG储气罐及其管路的布置还要考虑船舶可能发生的碰撞、追尾、靠泊等对气罐造成的损坏。如果LNG储气罐布置在船舶尾部露天甲板上,罐体与船舶尾端甲板线所连成的切线与甲板水平线形成的夹角不应大于50°(如下图),且储气罐距离船舶两舷的距离不应小于760mm的安全距离。
  LNG储气罐与船体应进行有效连接,当LNG储气罐与船体之间采用绝缘方式固定时,储气罐与船体之间应进行有效的电气连接。
  储气罐的压力释放阀应尽可能靠近储气罐,且排气口通常应布置在露天甲板以上一定距离,一般不小于3m,且与含有火源的围蔽处所的进气口应尽量远离,一般水平距离不小于5m。
  2、材料和设备
  因为LNG是天然气经冷却或冷却压缩而成液态保存的,温度在-162℃以下,在释放过程中温度急剧下降,对材料造成破坏。因此对相关材料耐低温要求非常高。通常有以下要求:
  气罐、气体燃料管路、压力容器和其他同气体接触的部件的材料应满足《散装运输液化气体船舶法定检验技术规则》中的要求。
  通常熔点低于925℃的材料不应用于LNG气体燃料管路。
  LNG燃气动力船舶主要设备要保证绝对的安全性和可靠性,装船前必须经过严格的试验确认,并经检验部门的认可,相关要求如下:
  3、安全操作
  专业资格。主管机关应建立此类型船舶船员操作规范,船员应进行LNG船舶的特殊培训,未获得专业资格的不得从事船员工作。
  基本知识培训。船舶驾驶员和轮机员和岸基操作人员在上岗前应接受LNG燃气相关知识培训,充分了解液化天然气的物理、化学特性,充分了解LNG燃气动力船舶操作须知,充分了解LNG燃气动力船舶应急处理措施。
  船舶维护。应对安装在危险区域的电气设备制定专门的维护手册,按公认的标准对危险区域的电气设备进行检查和维护。手册包括LNG燃料相关重要设备的检查维护,气体管路上阀件更换的时间间隔和范围等。
  安全操作手册。LNG燃气动力船舶应编制专门的安全操作手册,安全手册包括开航前的安全检查、LNG燃气动力主机的启动、维修、保养程序、燃料充装安全操作程序、气体驱除和惰化程序、应急情况下的安全操作程序、航行期间和停机后的安全操作程序等。
  安全管理体系。LNG燃料动力船舶和公司应建立适用的安全管理体系,保证船岸人员掌握必要的安全知识,获得必要的安全培训,建立详细的风险分析、评估机制,制定详细的安全防范措施。定期开展与LNG燃料相关的应急演习,提高处理特定危险和事故安全和响应的能力,并落实具体安全责任到人。
  结语
  相信在各方面的共同努力下,LNG这种新型能源一定能在航运业得到推广普及,不久的将来,安全、绿色、经济、环保的LNG燃气动力船舶将取代现有的柴油动力船舶航行在祖国的江河湖海水域。