内河LNG双燃料动力船舶建造检验

内河LNG双燃料动力船舶建造检验

曾万鹏1 , ,李志勇2  ,占雷3

安徽省皖江船舶检验局   安徽省   241000

摘要：对内河LNG双燃料动力船舶中的难点、重点问题进行了探讨，结合最新的内河LNG双燃料动力船舶规范，重点对内河内河LNG双燃料动力船舶的检验要求做了具体叙述。

关键词：双燃料动力船；LNG；船舶检验

0 引言

目前世界范围内的船舶动力系统推进系统主要是柴油机推进系统，伴随着污染问题、能源问题、动力系统等问题，国际上外海船舶已经在逐步新能源化，如LNG双燃料动力船舶，油电混合动力船舶，纯电游艇、客船、公务船等等。在国家“双碳”承诺下，能源清洁化成为大势所趋，新能源船舶建造检验项目的积极实施，是安徽省船舶检验局、皖江船舶检验局响应能源清洁化重大国家战略，适应国内航运市场发展需求、服务社会的重大举措。

1、纯电池动力船舶简介

 “万峰918”内河散货船，总长93.80米，型宽15.60米，型深7.40米，设计吃水6.55米，设计航速12公里/小时，见表1。在船舶艉部隔离空舱上方甲板装配1套LNG气罐供气系统。

表1  万峰918内河LNG混合动力散货船主要参数

2、项目船重点设备介绍以及检验要点

2.1双燃料发动机动力系统介绍

双燃料发动机型号Z8170ZLC/S-71,额定功率600KW，额定转速1350r/min，双燃料发动机通常为柴油引燃。柴油既可仅作引燃油，也可与气体共同作为燃料。具有柴油和双燃料两种工作模式，双燃料发动机必须持有船检签发的船用产品证书。主要性能参数，燃料最大替代率：≥75%，燃料平均替代率≥60%，75%额定功率替代率：≥65%；NOx 降低≥20%；烟度（PM）降低≥60%；尾气后处理：DOC满足《内河示范船技术评估和认定办法》标准。

2.2气体阀件单元（简：GVU）

气体阀件单元GVU 功能主要为发动机燃气喷射共轨系统的燃气总管压力控制阀件动作程序控制 (燃气泄漏自检，安保关断，透气，惰性气体吹扫)和程序监测（燃气压力温度传感器），实船GVU阀箱照片【如图1】GVU 阀箱原理图【如图2】

图1  GVU阀箱

图2  GVU阀箱原理图

GVU 需获取ZC/CCS 船用产品证书，重要的检验项目为管路焊接无损探伤报告，不锈钢钢管材质报告，GVU气体阀件箱内阀门船用产品持证清单，气密试验报告，管路工作压力4bar,并保压12小时无压降要求。

3、气体燃料储存和充装（简：储罐）

3.1 LNG 储罐布置要求

 必须开敞甲板布置；远离货物区域；防止机械及船舶追尾造成的损害。项目船LNG 储罐选型及布置方案为型号：CDW-15/1.0,15m³LNG 储罐带冷箱；储罐布置在艉楼甲板隔离舱顶棚甲板，左右方向距舷侧≧1m，尾部方向距艉封板 6m，前方距驾驶台后壁 5.4m，下方为隔离空舱；甲板面敷设 A60 防火敷料带 CCS 证，型号为：TQ-III 轻质复合耐火甲板敷料，甲板立面铺设带CCS 证陶瓷面；透气总管布置于艉楼甲板上；透气出口距离甲板面 3m，距离驾驶台 5m，距发动机排气管出口 6m，下方为 A60 防火敷料和隔离空舱；透气口安装防护网。

3.2项目船LNG 储罐的安装形式

 储罐安装在滑动鞍座，固定鞍座上，用 8.8 级M24 镀锌螺栓固定， 滑动鞍座螺栓孔为 R14 的椭圆形以补偿储罐的变形量；冷箱安装在冷箱支撑上，用 8.8 级 M16 镀锌螺栓固定；储罐与基座连接处加装玻璃钢绝热垫片，注意LNG 船体基座焊接时，须与甲板反面的加强筋对齐，船体基座制作时，与滑动鞍座连接的基座螺栓孔须为椭圆形。

3.3项目船充装站布置介绍

充装双壁管路的内外管均采用耐低温的不锈钢材质，设计压力 1.0MPA； 从储罐到充装站管段需做应力分析，CCS 认可；充装接头，初始加注速率控制在 1m/s 内，稳定后最大加注速率控制在 7m/s 内，整个过程控制在半小时。最终选定 DN100、PN2.5Mpa、凸面密封法兰为充装标准接头的连接法兰。【如图3】所示；

图3 LNG充装站和标准接头

储罐充装结束后，对充装管路进行惰性气体吹扫；加液时设置水幕，防止在充装过程中LNG 泄露损伤到周围船体或甲板；在液化气体燃料充装接头和任何可能泄露的位置下方安装积液盘，并通过一根向下并靠近水面的管排除舷外；充装站位于隔离舱顶棚，面向充装站的生活区域和驾驶室甲板（或壁） 采用A60 防火分隔，该材料需CCS 认证。

3.4项目船机舱设计要点

机舱是船舶的动力所在，动力设备的正常运行与否直接关系到船舶运营的安全。合理布置机舱 LNG 动力系统是保证动力设备正常运行的关键。LNG作为船舶动力燃料，其易燃易爆等危险特性增加了船舶的运行风险，因此动力系统的正确设计和合理布置对于减小 LNG 动力船的运行风险是非常有必要的；

项目船采用本质安全机舱，本质安全机舱特征在正常和不正常情况下机舱均处于安全状态，技术要点：机舱供气管为双壁管形式。另设一套独立辅助燃料供应系统，如多台发动机各自的供气系统独立设置，则可免设辅助燃料供应系统。

3.4.1液相气和气相气管路设计

燃气管路设计压力不小于 1MPa，避免管路破裂导致泄漏；露天管路避免机械损伤；气体管路油漆应采用统一颜色标识；避免管路连接处气体泄漏。管路探伤检验重点，详细见以下表2：

表2  液相、气相管路无损探伤要求

管路气压密性试验，为验证管路保压效果以及密封性，对其进行气压密性试验如表3所示：

表3  液相管和双壁管的气密试验要求

3.4.2机器处所通风管路

项目船设计方案为：本质安全型机舱； 通风管路系统为双壁管外管，抽吸式机械通风系统，独立风道设计；当发动机处于燃气模式时，通风系统应持续运转，气体阀件单元（GVU）处所、双壁管气体阀件单元处所，是双壁管管系的一部分，也是通风管系的一部分，独立的抽吸式防爆机械通风系统，风机采用故障报警设计，每小时换气 500 次， 双壁管通风道容积约2m³，计算风机抽风量为800m³/h；

进风口和出风口的位置应严格按图施工，进风口必须避开危险区域，双壁管风管进风口④位于露天甲板，距离危险处所出风口 5m；出风口②位于露天甲板；两个风口为 180°防雨弯头，并设防护网。

4、电气设备的检验要点

根据天然气易燃易爆特性对该LNG 动力船进行危险区域划分，0区：气罐内部，燃 气 液 相管、气相管内，燃气释放管内；1区：气罐冷箱，GVU，双壁管通风环围，距离冷箱出口、透气桅口、冷箱通风导管出口、双壁管通风导管出口 3m 以内的开敞甲板区域或半围蔽处所，距离冷箱通风导管进口、双壁管通风导管进口 1.5m 以内的开敞甲板区域或半围蔽处所；2区：1 区外1.5m 范围内包含的开敞区域或半围蔽处所。检验中重点关注危险区域电气设备和电缆选型。

4.1电控系统供电

气体燃料发动机电控系统及气体燃料控制系统采用模块化设计， 由上图中 1 个动力箱、2 个机旁控制箱和 1 个驾驶室控制箱组成。系统电路为双电源供电，一路为船上发电机 380V 供电，一路为蓄电池 24V 供电，当发电机停止工作后，可无缝切换为蓄电池供电。系统供电示意【如图4】

图4  系统供电示意图

系统控制、检测和安全功能检验，船厂应依据表格项目应逐项验证，并在验船师的监督下做相关试验。

   5、项目船消防要求

充装站及气罐处所位于隔离舱顶棚，面向储罐的生活区域和驾驶室甲板（或壁）采用A60 防火分隔，该材料需CCS 认证；

探火和失火报警系统，在气罐连接处所、机器处所安装经认可的固定式自动探头和失火报警系统，当探测到火灾的时候，储罐主阀自动关闭并发出声光报警。

6、结语

目前，随着我国“双碳”战略的实施，新能源船舶应用和发展正在高速发展过程中，笔者有幸参与了LNG混合动力船舶的具体的建造检验，通过建造过程的关键节点的检验把关，为项目船航行安全性，动力系统的稳定性提供有力保障。