LNG 燃气动力消拖两用全回转拖轮研究与应用.docx

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1、摘要：为加快推进船舶用能结构升级和港口污染防治，促进水运绿色发展和能源结构调整，本项目对甬港消拖60轮进行分析，集消防、变螺距、气体系统等功能性设备于一体，能灵活适应各种水文地形的助离泊和抢险救援作业。该轮配备的双燃料发动机在节能减排方面充分体现了低碳、绿色、环保的发展理念，可实现柴油与天然气(1.NG)两种燃料的相互转换，燃油替代率高达90%,对于打造“资源节约、环境友好的绿色港口，推进新能源拖轮建造具有重要意义。关键词：船舶工程；动力设备；1.NG；燃料互换；资源节约1 ,技术概况目前，全球大规模使用清洁燃料已是大势所趋。早在2016年，交通运输部就将1.NG燃料应用列入交通运输污染防治重

2、点工作，发布了关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的实施意见等文件精神，加快推进船舶用能结构升级和港口污染防治，促进水运绿色发展和能源结构调整。浙江省海港集团、宁波舟山港集团当即明确提出建造1.NG拖轮的工作要求。2017年1月26日，轮司与镇江船厂签约建造“甬港消拖60轮，这对于积极打造资源节约、环境友好的绿色港口，推进新能源拖轮建造具有重要里程碑意义。“甬港消拖60轮由加拿大Robert设计公司设计，主要设备选用新泻6500马力1.NG-柴油双燃料主机和RoIIRoyce的可变螺距全回转舵桨，集消防、变螺距、气体系统等功能性设备于一体，能灵活适应各种水文地形的助离泊和抢险救援作业

3、。该轮配备的双燃料发动机比单气体燃料发动机用在港口拖轮中更胜一筹,在节能减排方面充分体现了低碳、绿色、环保的发展理念，可实现柴油与天然气(1.NG)两种燃料的相互转换，燃油替代率高达90%。采用燃气模式运行时，可减少98%的硫氧化物（SoX）排放、98%的颗粒物排放、85%的氮氧化物（NoX）排放以及20%的二氧化碳（CO2）排放，是我国港口全回转港作拖轮升级换代的代表性产品。2 .技术原理该项目的1.NG动力拖轮采用本质安全机舱；气体燃料管路为双壁3161.不锈钢管路；拖轮的1.NG燃料舱通常采用双层真空绝热C型独立燃料舱，燃料舱和气体处理装置所在的TCS空间布置在主甲板下专用的舱室中，并且

4、按规范要求同船体各部位保持合理的位置；主机选用双燃料中速发动机，主机的系统设计也以本质安全为原则进行了要求；在消防、防爆、机械通风、电气装置以及控制、监测、安全系统方面，CCS的天然气燃料动力船舶规范和IGF规则都有严格的规定。因此，作为双燃料拖轮的“甬港消拖60各项设计和建造如何符合CCS的天然气燃料动力船舶规范和IGF规则，是研究的首要内容。1.NG动力拖轮严格遵守CCS天然气燃料动力船舶规范（2017）和海事局国内航行海船法定检验规则2016年修改通报相关内容，针对全回转拖轮的工作特点进行综合考虑，精心布局。协调好规范和法规要求的大和全回转拖轮要求的“小，既满足规范要求的安全和法规要求的

5、宽敞舒适，又体现了全回转拖轮的助泊安全和操纵灵活性。3 .技术特点（1）提高了船舶的耐波性。船舶在满载水线以上水线面积变大，这样船舶发生横摇时，复原力矩迅速增大，使船舶迅速恢复平稳，进一步提高了船舶的稳定性。因此，在提高船舶的抗风浪等级的同时，也减少了横摇、纵摇的幅度。广大船员在大风浪中作业也能感到较平稳，从而保证了船舶在大风浪中助泊作业的安全。（2）有效防止船首上浪。在大风浪中航行或作业时，一般风浪的浪高比首甲板低，改进后首甲板不易上浪，因此大大减少船首上浪，保证了在首甲板平台上作业人员的安全。（3）适合大型集装箱船的助泊。大型集装箱的船型一般是中间平直，首尾舷弧大。使用普通拖轮协助其靠、离

6、泊时，因拖轮的上层建筑高、驾驶台距船首近，无法接近到它的首尾带缆桩下带拖缆，容易发生碰撞。而“甬港消拖60上层建筑主甲板室、桥楼甲板室、驾驶台分层明显，各层在助泊时具有逐渐远离大船船体的特点，较其他拖轮更容易接近大船的首尾，较好地解决了这一问题。满足了大船船长或引水员使用拖轮的要求，保证了大型集装箱班轮准时安全地离、靠码头。（4）提高在大风浪中安全靠、离船舶的可靠性。项目对抗季风船型拖轮的大桅进行了技术创新，由原来的高大改为现在的低小；上层建筑从两舷向中间收缩，上层建筑甲板与围板连接处进行倒角；驾驶台及其顶部四周均为落地玻璃窗，最大限度地开阔视野。在纵摇、横摇的状态下，靠、离大船时，既有效地增

7、大了上层建筑与大船的距离，又能使驾驶人员清楚地看到接近大船时上层建筑与大船可能存在碰撞的危险性。有利于及时采取避碰措施，加强安全靠、离船舶的可靠性。（5）由于驾驶台较普通拖轮升高了550mm,使驾驶员有了更好的视线，在助泊作业时基本无盲区，绞缆机操作平台提前，使操作水手能清晰观察绞缆机的动作情况，避免误操作、带病操作。（6）天然气与柴油的燃烧性能明显不同，本船的双燃料主机在使用燃气作业时排烟少而且淡，较好体现了清洁、绿色、环保的特征。（7）由于船厂、设备商、监修人员的精心建造、监造、调试，双燃料主机在烧气和烧油模式下都能稳定、可靠运行，主机能瞬时实现从烧气转到烧油。通过与移动公司和软件开发公司

8、的合作，配备了能与岸上联络的电脑，能使船舶更好获得岸基支持及信息传递等。（8）内部船员工作生活环境更加合理，由于该船按照国内航行海船法定检验规则2016年修改通报第7篇的船员舱室设备有关要求进行设计，高级船员实行单人间，普通船员实行二人间，而且舱室都位于主甲板以上，无论采光还是通风条件，以及振动噪声都较以往船舶大幅改善，提升船员的休息舒适度和安全感。（9）在机舱的集控室配置了工控机等监控设备，通过对主机、副机等主要设备的数据采集，实现了机舱设备的科学化管理，通过实时监控、报警、历史数据分析等保证了机舱设备的可靠运行。4 .技术应用情况1.NG动力拖轮“甬港消拖60号，由加拿大RObert设计公

9、司设计，2017年1月26日与江苏省镇江船厂签订建造，总造价为8000万元。本拖轮主要设备选用日本新泻的6500马力双燃料主机、RoIIRoyce的可变螺距全回转舵桨。船体总长为38m,型宽13.5m,型深5.8m,设计吃水4.2m,水尺吃水5.53m,主机功率为2389kW,正拖78.5t（倒拖75t）,试验航速13.5节续航力，续航力1200海里（燃油模式）800海里（1.NG模式）。本船设置水、泡沫两种对外消防系统用于对他船灭火。配备的轻水泡沫（6%AFFF海水型水成膜泡沫）约20to机舱内设消防泵组二台，由主机自由端通过输出轴装置驱动。每台消防泵的排量为1500m3h,扬程140mH2

10、0,供2111200m3h消防炮用水,两层甲板室前部每舷设可遥控旋转水/泡沫两用消防炮各1门，射水排量12001500m3h,喷射泡沫时排量为300m3ho在空气中喷水射程约140m,弧度高距水面50m；喷射泡沫射程70mo消防炮可水平330。、仰角70。、俯角15。旋转。旋转的驱动方式为电动或电动一液压，且具有机械自锁装置。上述动作均可在驾驶室或使用移动式控制板遥控。5 .节能降碳效益测算评价5.1节能低碳效益该轮主机运行270h,用气约801,折合标煤106.4tee。相同情况下，用柴油约100.441,折合标煤146.351tee,每小时节能约0.148tee,排放量）72.976t2,

11、每小时减排约0.551t2o5.2经济效益作为国内首艘使用1.NG作为燃料的消拖两用全回转拖轮，预计每年可创造1550万元的利润，经济效益显著。该船可在宁波北仑国际集装箱、宁波远东、梅山多用途码头等各靠泊区域使用，为大轮特别是第六代集装箱轮和FSPc）油轮提供助泊、拖带、抢险服务。此外，1.NG作为燃料价格也稍低于柴油。该轮按每年主机运行约3OOOh计，6500马力1.NG动力拖轮在50%负荷时，耗1.NG约0.9m3h（405kgh）,引燃油约11kg/h；6500马力常规拖轮在50%负荷时耗油约431kgho1.NG现价约每吨4720元，0号柴油价约每吨5661元。所以每小时运行1.NG和

12、燃油成本差价466元/h。年成本计算差价140万元。燃气和燃油价随市场变化以及损耗较大所以年燃料营运差价在150万元之间。建成投产后，船舶的营运成本与传统拖轮相比基本持平，但由于该拖轮在较大风浪时仍能作业，所以收入则略高，创造了较高的利税。53社会效益液化天然气（1.iqUefiedNatUQIGaS）的主要成分是甲烷，还有少量的乙烷和丙烷，其无色、无味、无毒、无腐蚀性，在常压和-162。C左右可液化，体积约为气态体积的1/625o目前，全球大规模使用清洁燃料已是大势所趋。建造甬港消拖60更大意义体现在减排的社会效益方面，该拖轮充分体现了低碳、绿色、环保的发展理念，可实现柴油与天然气（1.NG）两种燃料的相互转换，燃油替代率高达90%。采用燃气模式运行时，可减少98%的硫氧化物（SOx）排放、98%的颗粒物排放、85%的氮氧化物（NoX）排放以及20%的二氧化碳（Co2）排放，是我国港口全回转港作拖轮升级换代的代表性产品。