蒸汽轮机技术成熟可靠性高，LNG动力船舶受追捧
蒸汽轮机技术成熟可靠性高，LNG动力船舶受追捧
随着全球对环境保护要求的不断提高，LNG（液化天然气）动力船舶作为一种清洁、高效的替代能源方案，正受到越来越多的关注。本文将为您详细介绍LNG动力船舶的技术特点和发展现状。
LNG动力船舶的类型
LNG动力船舶主要有两种类型：单一使用LNG燃料和使用双燃料发动机。LNG运输船一般采用单一LNG作为主要能源，而其他商船大多采用双燃料发动机。
蒸汽轮机在LNG运输船中的应用
目前，几乎所有LNG运输船均采用蒸汽轮机动力装置。该系统的基本原理是在主锅炉中使用LNG作为燃料，利用主锅炉产生的蒸汽驱动汽轮机（汽轮机），进而驱动螺旋桨和发电机组。
虽然汽轮机整体热效率较低，只有20%-30%，不到低速柴油机的一半。但对于LNG运输船来说，由于货物运输过程中会产生大量BOG（尾气，蒸发气体），可以作为推进燃料，因此无需过多考虑发动机的热效率。汽轮机技术成熟、可靠性高，日常维护频率和成本很低。来自货舱的BOG可直接作为主锅炉的燃料，避免使用内燃机所需的增压、加热等设备。
双燃料发动机的工作原理
对于其他商船来说，如果采用LNG作为主要燃料，不仅要考虑经济性，续航能力也是一个大问题。主要原因是LNG储罐及相关设施布局困难。燃料罐可以布置在船上的大部分地方，而LNG储罐的形状比较规则，通常是圆柱形。综合考虑安全因素后，它们通常只能布置在甲板、生活区等开放位置，而且其尺寸也容易受到损坏限制，单个储罐一般小于500m³。
双燃料发动机可在燃油模式和LNG模式之间自由切换。燃油模式与普通燃油发动机类似。在LNG模式下，由于天然气的着火点高于燃料，双燃料发动机在喷射气体（作为引燃燃料）的同时喷射少量燃料，等待燃料压缩并自燃，然后点燃天然气。
LNG燃料罐的设计与安全
除LNG运输船外，现有的LNG动力船舶均采用C型油箱，因为C型油箱耐压高，设计制造技术成熟。尽管IGC（国际散装运输液化气体船舶建造和设备规范）规定C型储罐不需要二级屏障。但需要强调的是，IGC规则的要求是针对运输罐的。LNG运输罐液面以下没有开口，基本不存在泄漏风险，因此不考虑泄漏。LNG燃料罐在液面以下有多个开口，因此必须考虑泄漏的可能性。据统计，70%的LNG泄漏事故是由于接头、阀门泄漏造成的，因此必须考虑接头、阀门等泄漏的可能性。
正是由于上述原因，LNG燃料罐采用C型双层真空罐。内、外外壳通常由耐低温不锈钢制成，中间有真空绝热。两端各有一个马鞍形支撑。为了减少罐体的弯矩，支架一般位于距端部1/4L处。为了避免承受船体载荷，一端为固定支架，另一端为活动支架。
考虑到接头、阀门等可能存在泄漏，LNG燃料箱的接头、阀门、化油器通常放置在密闭的冷箱内。冷箱不仅可以容纳泄漏的LNG，控制LNG的扩散，还可以减少阀门、接头等泄漏源的危险面积，有利于船舶布置。
为了保护船体结构免受低温影响，油箱和冷箱采用耐低温环氧树脂连接。
燃油箱内的液化气需要汽化、加热、加压后才能进入双燃料主机燃烧。具体内容稍后介绍。
未来展望
由于LNG清洁、经济，LNG动力是未来船舶发展的方向之一。下图为LNG动力概念船，仅供欣赏。