LNG船舶加注技术在中国水运市场的应用

金乃好（中海国际船舶管理有限公司上海分公司 上海 200120）



LNG船舶加注技术在中国水运市场的应用

金乃好
（中海国际船舶管理有限公司上海分公司 上海 200120）

摘 要：大力推广LNG在船舶上的应用，对于优化和调整我国交通能源结构，实现船舶节能减排具有重要的战略意义和现实意义。本文介绍了6种LNG船舶加注方式、采用相互比较的方法分析了各自的优缺点，概括了不同条件的港口适合采取何种加注方式，总结出符合我国水运市场的加注方式，为不同区域选择加注方式提供借鉴。

关键词：LNG 供气 加注技术

0　引言

与陆上的较为成熟的LNG加注技术相比，水上LNG加注技术还需发展和完善。随着2015年9月CCS正式颁布了《液化天然气燃料加注船舶规范》，在技术和安全方面为以LNG燃料动力船舶制定了规范标准［1］，LNG作为清洁能源的首选在航运界里的应用已取得很大的进展，加注技术也受到广泛的关注与重视，本文重点研讨了加注类型、各种加注方式的优缺点、适用性，根据我国水域的特点，提出了适合我国的LNG船舶加注方式。

1　LNG加注的几种类型

LNG 燃料的水上加注方式总体可分为六类（见图1-1）［2］，分别是槽车-船加注、岸站-船加注、移动罐-船加注、船-船加注、趸船-船加注、海上浮式设施-船加注。在加注基础设施尚未建成之前，槽车对船加注是应用最广泛的加注方式［3］。

图1-1　天然气燃料水上加注方案

1．1槽车对船（TTS）

一般来说，一辆LNG液罐槽车能装载13 000加仑的LNG，约1小时可以完成全部LNG的传输。国内槽车罐容约50～60m3（1m3≈ 220加仑），槽车不允许带泵，加注过程中依靠自增压传输，1小时较难以完成。采用换瓶方式也可对轮渡、渔船、小型货轮进行加注。目前，TTS加注国内缺少监管，大部分码头都可以加注；而国外均是严格控制的。正常情况下必须到危险品码头才能实施。对于那些LNG燃料舱容量较小的船舶，TTS加注可以作为初始的解决方案。使用LNG气罐加气的优势明显，短期内便可获得明显的效益，对于江河及沿海的小型船舶有较强的适应性。风险方面，TTS中的操作者—槽车司机，非专业的加注作业者；存在陆上运输安全风险，TTS加注方式对公众的风险更大。

1．2岸站对船（PTS）

PTS加注方式不仅能进行大容量充装，也可通过便携式液罐进行充装。PTS的加注速度比TTS高很多，在传输速度和容量设计上也很灵活，能满足特定客户或普通客户的需求，但是从地理上看仍然是灵活性最低的一种方式。PTS加注需要有位于码头附近的固定设施，船舶需要进行专门的布置，以便可以在装卸货的同时进行燃料加注以减少在港口停泊的时间，否则在港时间延长就会降低PTS的可行性。

1．3便携式液罐传输

便携式液罐可通过槽车、铁路以及货船运输，也可直接被装载在船上用作燃料储存，储存时间较长，应用范围很广。工业界、航运界和CNG加注站均可采用。1个40英尺的ISO联运便携式液罐能储存约13 000加仑LNG。便携式液罐加注灵活，但存在以下加注风险：

（1）便携式液罐需要更多的连接，会增加泄漏的概率；

（2）操作导致的甲烷泄漏；

（3）便携式液罐的物理传输对外界的影响和潜在泄漏概率较大。

1．4船对船（STS）

STS在燃料充装量、充装速度和加注位置上具有较大灵活性。港口和海上都可操作。相比岸基传输，STS传输存在潜在威胁，如船舶间的过度运动、海况、船舶碰撞等。但STS具备较大的灵活性，如可以在货物装卸和登船/下船时,同时进行加注；无需进港就可以加注。

1．5加注趸船对船

加注趸船与加注船相似，但加注趸船无推进动力，无法跨区域操作，一般加注趸船依托岸基停靠。充装速度不像PTS方式那么快，但是超过TTS的充装速度和容量，在加注过程中需考虑趸船和船舶的位差和晃动［4］。

1．6海上浮式设施对船

利用海上浮式设施储存LNG，并对过往船舶加注LNG。海上浮式设施和加注趸船一样缺乏推进动力，主要依靠海底锚链浮动于海平面。

2　几种加注方式的比较

2．1加注时间

船舶类型和操作条件决定加注方式。大型船舶需要更快加注，一艘2 000～8 000 TEU的集装箱船，商业可行的加注时长为4～6小时。TTS传输速度较低，如用于大容量传输则耗时过长，TTS和便携式液罐传输会受到槽车或便携式液罐数量的限制，因此仅适用于小型船舶［5］。典型船舶加注“时长”比较，见表2-1：

表2-1　典型船舶的加注“时长”比较

2．2加注优缺点

不同加注方式的优缺点比较，见表2-2：

表2-2　各自加注方式的优缺点

2．3不同船型适用的加注方式

不同船型适用的加注方式，见表2-3：

表2-3　LNG加注方式对各种船型的适用性

2．4港口条件对加注方式的选择

2．4．1不受限制的港口

可以对港口进行扩展以便从岸上进行LNG加注。这样的港口周围区域无人居住或人口稀少，多为工业活动，主要服务于石油钻探和生产，有多种潜在海事LNG客户。此类港口灵活性最高，所有LNG加注方式均可行。具体加注方式取决于港口或客户。既然是一个工业区，可假设港口会有许多中型或大型客户，需要较高传输速度和较大传输容量，PTS和STS都是可行的，但需要进行经济性对比，选择合适方式。因区域相对人口稀少，相关风险主要是区域内工人、基础设施和附近资产。

2．4．2大型受限制的港口

这类港口的扩张受到限制，主要服务大型船舶，如散货船和旅游船。港口周围大量开发，为成熟工业区并邻近居住区。此情况下，PTS基础设施开发可行性会减少。因加注设施与已有货物转运操作协同布局的可能性较低，船舶需要至另一位置进行PTS传输。替代方案是使用加注船或加注驳船在货物装卸或乘客上下的另一舷进行燃料加注。这种情况下，STS应是最可行的方案。拥有大型石化装置的港口也属于这种类型。

2．4．3小型受限制的港口

这类港口扩张受到限制，主要服务大量的渔船、渡船和其他中小型船舶。这些船舶对燃料需求量少，航程短。由于土地有限，较难采用PTS，采用TTS或便携式液罐加注是可行的方案。比如渡船可能会对便携式液罐加注感兴趣，因为不需要液罐充装装置和蒸发气线路。

3　适合我国水域的加气方案

我国地域广大，水域情况复杂，也各具特点，可分为天然河道、渠化河道、湖泊和库区等，从而决定了我国水上LNG加注方案的多样化。

3．1天然河流适合采用加注趸船

对于天然河流，如长江干流，由于丰枯水位落差较大，推荐趸船-船加注方案。如江苏南京八卦洲水上LNG加注站，该水域丰枯水期间水位落差约10米，所以海企港华公司采用了加注趸船方式给船舶加注LNG。长江下游，是我国经济发展水平最高的区域，船舶航行密度高，加注的业务量也大，但经济发达的同时，也带来了长江岸线的充分利用，能用于LNG加注站的岸线非常稀少，所以此类地区加注趸船是经济合理的加注站方案［6］。从目前长江上船用燃料的加注方案来看，几乎都为加注趸船加注方案。珠江水域水文、航道条件与长江类似，推荐趸船-船加注方案。

3．2渠化河道适合采用岸站加注

对于渠化河道，如京杭运河，采用岸站加注方案是较适宜的方式。由于京杭运河河道宽度有限，船舶航行密集度高，岸线较整齐，水位变化不大，为运河船舶提供LNG加注，如使用加注趸船，将占用航道，对本就拥挤的京杭运河不适用。相对来说，适宜采用岸站方案。

3．3湖泊、库区或其他水域的加注应综合考虑

湖泊、库区或其他水域，建议根据具体岸线、水文、航道条件选取岸站加注方案、趸船-船加注方案或其他加注方案。

4　结束语

LNG相比于燃料油，其排放更加清洁，环保，大力发展水上LNG将是未来重点发展的方向，其主要原因有二方面，环保排放方面：2015年11月26日中国交通部下发了交海发【2015】177号《关于设立珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区设施方案的通知》，长三角核心港口率先于2016年4月1日开始实施排放控制；经济效益方面：2016年3月23日我国的柴油价格指数714．43，价格约为4 561元/吨，LNG价格指数812．62，价格约为3 057元/吨，LNG的价格是柴油价格的67．02%，而以一艘30 000方LNG运输船（HULL NO．H2546）燃料消耗计算（参照MEPC．245（66）决议，LNG 热值取为 48 000 kJ/kg，燃料油热值取为 42 700 kJ/kg）：服务航速14Kn ，总消耗功率5 386KW，燃气模式LNG+ Pilot oil=21．5吨/天+0．34吨/天，燃油模式Fuel oil=25．11吨/天，采用燃气模式比采用燃油模式节油，并且LNG单价是柴油单价的67．02%。基于我国水域宽广、航道复杂，应根据不同水域特点采取与之相应的加注方式,可以达到最安全、最经济的效果。

参考文献

［1］ 张向辉. 全球首部LNG加注船规范问世［J］. 中国船检,2015,（9）:48-51.

［2］ 石国政.张晖,范洪军. 天然气燃料动力船燃料加注模式研究［J］.船海工程,2013,42（6）:57-60.

［3］ LNG燃料的水上加注技术,LNG动力船舶网,2014-12-22 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxOTEzNzk2OQ==&mid= 202080992&idx=1&sn=56afc17797c5e55afd154736d5deb561&scene =1#rd.

［4］ 杨江辉，LNG动力船舶加注技术研究，海洋工程装备与技术，2014，1（3）：263-266.

［5］ ［专题研究］—LNG加注船发展现状，MARIC情报站，2015-06-18. http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3NDQ0NzQ xNQ==&mid=207831056&idx=1&sn=bb7a4b3834128140604a1d52 765bda6f&scene=1#rd.

［6］ 王卫琳,赖建波,林权等.船舶LNG 加气站建设方案及技术研究［J］.煤气与热力,2013,3（5）:B05-07.