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LNG 船动力装置系统组成调研


LNG 运输船的主动力装置
在能源结构中,世界各国对天然气的需要量正日益增加,因此,LNG 船在造 船工业中将占有很重要的份额。在 LNG 船队迅速扩大的同时,LNG 船体积也在不 断加大,新一代 Q 一级 LNG 船设计成具有 265000m3 的装载量。鉴于我国对天然 气的需求急剧增加,有相关信息表明,我国将建立自己的 LMG 船队,近期将建造 LNG 船 38 艘

。CSSC(中国船舶工业集团公司)将在上海外海的长兴岛建造世界 上最大的造船厂,在 2015 年建成时,将使 CSSC 能够建造高技术的船舶,如旅游 船和 LNG 船。由沪东中华造船(集团)公司承建的我国第一艘 LNG 船已于 2007 年末自航进坞。对 LNG 船需求的急剧增加,加速了与之相配套的主动力。 历史、现状和展望。 传统上,所有大型 LNG 船都采用锅炉汽轮机装置来驱动。如从 20 世纪 60 年代建造的第一代 LNG 船就采用了锅炉汽轮机装置,由此奠定了在锅炉中燃烧 BOG(蒸发气)的技术基础,并一直应用至今。这种推进系统已经极大地证明了 它的可靠性,但同其它选择方案相比,其热效率较低。 目前, 对于 LNG 船的主动力装置已经看到从传统的锅炉汽轮机装置转变到柴 油机装置, 双燃料柴油机的开发及其应用促进了传统观念的改变。但锅炉汽轮机 动力装置仍占支配地位,据统计表明,未来的 LNG 船体积是很大的,无论从重量 和体积看,使用锅炉汽轮机和柴油机是有不实用之处。分析表明,在联合循环应 用中并以电力驱动螺旋桨的燃气轮机十分适用于大型 LNG 船,与柴油机比较,空 间和重量的节省十分明显,节省下来的空间可用于装货。 炉汽轮机装配。 通常, 在用于 LNG 船的锅炉汽轮机装置中是两台锅炉配一台汽轮机。沪东中 华造船 (集团) 公司承建的我国首制二艘 LNG 船的主动力装置就是采用锅炉汽轮 机装置。该船为薄膜型、舱容 147200m3、设计航速 19.9 节,主动力装置由两台 锅炉和一台汽轮机组成。 主锅炉其主要参数和特性为:过热器出口蒸汽压力:6.03MPa:过热器出口 蒸汽温度:515℃;蒸发量:最大额定值:65000kg/h;正常额定值:56000kg/h; 效率:基于燃油高发热值:88.5%;基于气体燃料高发热值:84.0%;最大额 定值:4711kg/h;正常额定值:4067kg/h;气体燃料:最大额定值:3867kg/h; 正常额定值:3337kg/h。 双燃料燃烧。 LNG 船主锅炉采用重油/气体燃料[BOG(蒸发气) ]分别单烧和混烧的燃烧 器。带雾化器的燃油喷嘴位于中心,在其周围布置有一次旋流器、二次旋流器和 气体燃料管。燃烧器调节比,单烧气体时不小于 7:1,单烧重油时不小于 20:1; 混烧时,重油燃烧烧量最小低于 2%燃烧器容量。 设计要求。 过热器设计点从原来标准的 80%一 90%额定负荷改变为 60%额定负荷,以 避免过热器长期在过高温度情况下运行。采用炉顶点火,可以获得稳定的火焰、 均匀的炉膛热负荷及均匀分布的过热器入口烟气流量。作为尾部受热面,设置省 煤器(给水预热器)代替空气预热器。主蒸汽温度调节采用喷水方式来代替以前 的汽包内装式减温器。 它是一种可改变喷水量、大范围调节比并具有良好减温性 能的过热减温器。 燃气轮机发电机组的配置。

燃气轮机电力驱动系统的一个优势就是能缩短发动机室的长度。 燃气轮机发 电机组置于主甲板高度的箱装体内,位于座舱之后。 用于主推进电动机的电气开关设备和控制设备装在发动机室的顶部, 而齿轮 推进电动机则布置在底部。 而齿轮推进电动机则布置在底部。这种布置使得机械 空间变短,从而在给定的船舶尺寸内达到最大的货舱容积。 COGES 系统。 对于在 23000~265000m3 载货量范围的大型 LNG, 船燃气轮机和汽轮机联合的 综合电力推进系统是极具吸引力的。 在 COGES 系统中, 燃气轮机的排气排人余热锅炉。余热锅炉产生的蒸汽驱动 汽轮机做功。 燃蒸联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机。发电机生产的电 力驱动推进用电动机并向船舶总电网供电,燃蒸联合循环的效率约为 45%一 50%。在使用低压蒸汽时,COGES 系统的能量利用率高达 80%。COGES 系统具有 燃料灵活性,可以燃用重燃油、蒸发气或两者的结合。 尽管柴油机装置在 LNG 船中的应用呈上升趋势, 但作为 LNG 船传统的主动力 装置, 锅炉汽轮机装置仍在不断完善改进,并在 LNG 船主动力装置中占有重要的 地位。LNG 船主动力装置趋向从锅炉汽轮机装置转变到柴油机动力装置,能燃烧 蒸发气的双燃料柴油机的开发及其应用加快了这一进程燃气轮机动力装置为未 来几代 LNG 船提供了一种经济耐用、环境友好的系统,尤其 CO~GES 系统更是这 样。无论是双燃料柴油机驱动,还是燃气轮机(包括 COGES)驱动,采用电力传 动方式是应优先考虑的方案,提供的电力可以满足推进装置和全船的电力需求, 并有利于动力装置在船上的布置。鉴于 LNG 船在航行过程中将不可避免地产生 BOG,因此,无论是锅炉汽轮机装置、柴油机装置,还是燃气轮机装置都应该优 先使用 BOG 作为主燃料。为此,开发双燃料燃烧器(对于锅炉、双燃料柴油机和 燃气轮机)和 BOG 再液化装置(对于二冲程低速柴油机)是 LNG 船主动力装置发 展的一个必然趋势。轮机是船舶的心脏。但是,船舶主动力装置始终是制约我国 造船工业发展的一根软肋。LNG 船也不例外,可供应用的本国主动力装置至今尚 属空白。 为此, 我国有关部门应抓住时机, 开发用于 LNG 船的本国的主动力装置, 加快开发双燃料柴油机,尤其是对有望应用于下一代 LNG 船的基于燃气轮机的 COGES 装置应加大研究力度。


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