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舰船技术|双燃料船舶的主机,是如何做到既烧重油又烧天然气的?

浏览次数:86;发布时间:2020-10-14 16:02

据不完全统计,目前航运业氮氧化物(NOX)的排放占全球总量的10%~20%,硫氧化物(SOX)的排放占全球总量的4%~8%。可以说航运业已成为空气污染的大户。为此,2008年10月国际海事组织海上环境保护委员会(MEPC)在第58次会议上通过《国际防止船舶造成污染公约附则VI修正案》,明确要求自2020年1月1日起,在全球范围内船舶使用的燃油含硫量由3.5%m/m降至0.5%m/m。面对史上最为严苛的排放标准,各国船东如果在2020年后还想继续在污染排放控制区运营,就必须采取相应的措施。

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船舶冒黑烟

使用低硫燃油、安装洗涤塔和使用液化天然气(LNG)成为最主要的措施。在这其中,低硫油的供应量有限,在航运业需求急剧增加的情况下必然导致价格上涨;加装洗涤塔需要对船舶进行大规模改造,将增加成本,同时洗涤塔还存在难以克服的腐蚀问题,以及开式洗涤塔的使用受到限制等因素,因此前途并不明朗;而采用液化天然气(LNG)作为船舶燃料,在保持价格优势的前提下,可减少20%~30%CO2 排放,80%~90%的NOx排放,100%的硫化物和颗粒物排放,能完全满足IMO Tier III 的要求,因此最具发展潜力。

舰船技术|双燃料船舶的主机,是如何做到既烧重油又烧天然气的?

液化天然气在LNG运输船上有很成熟的应用

而采用传统燃料油(重油)和天然气的双燃料柴油机推进系统,更是因能同时兼顾节能、环保的特点,还可保证系统具有同燃油船舶一样的安全性和可靠性,逐渐成为船舶发展的新热点。然而,天然气本身由于有较高的辛烷值,在正常情况下很难压燃,所以纯天然气燃料的气体发动机都是采用火花塞点火的方式来引燃天然气。而现有船舶的双燃料主机基本都是基于柴油机设计或改造而来,柴油机的发火采用压燃方式,那么双燃料动力船舶的主机,是如何做到既可烧重油又可烧天然气的呢?

舰船技术|双燃料船舶的主机,是如何做到既烧重油又烧天然气的?

纯天然气发动机的工作原理和汽油机类似

船舶双燃料主机是如何做到既烧重油又烧天然气的?

从现有船舶双燃料主机(主要指低速机)的格局来看,主要的技术流派有MAN(MAN Diesel & Turbo)的ME-GI系列低速双燃料主机,它采用缸内高压直喷,燃烧过程为Diesel循环;以及WinGD(Winterthur Gas & Diesel) ①的X-DF系列低速双燃料主机,它系列采用缸内低压直喷,燃烧过程为Otto循环。为此,笔者就以ME-GI和X-DF系列低速双燃料主机为基础,来讲解双燃料主机是如何做到既烧重油又烧天然气的。

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