对于一套LNG双燃料燃气供气系统,其基本组成一般包括如下几部分
(1)燃料(LNG)储存系统,即燃料舱(罐)
(2)燃料(LNG)加注系统管线,阀件
(3)燃气供应系统相关设备,管线,阀件
(4)燃气供应系统相关辅助系统,设备,管线,阀件
(5)燃气使用设备,即双燃料主机,辅机,锅炉等
对于大型远洋船舶,无论是VLCC,集装箱,还是VLOC之类的大型散货船,都有一个无法避免的问题,就是燃气系统的布置问题,以上几部分设备除了第5部分,双燃料主机,辅机,锅炉是属于常规布置于机舱内的设备外,其它几部分系统,设备,管线等都需要在船上找到合适的位置加以布置,在布置时即要考虑到安全性,可操作性,同时还需要尽量不影响货物装载量,即尽量不占用货舱空间,故此,良好的燃气系统布置将为船舶设计单位赢得船东的青睐起到决定性的作用!
2 燃料舱

本项目燃料舱使用标准的GTT MARK III型薄膜舱,绝缘层厚度为270毫米,设计容积为18600立方米,自然蒸发率约为0.26%每天,安全阀设计起跳压力为700毫巴。
与LNG船MARK III型薄膜舱相比,本项目燃料舱最大的设计特点在于,由于本项目薄膜舱是作为燃料舱使用,所以要求对LNG装载量没有限制,即LNG在任何液位燃料舱都应可以正常工作无损坏且对船舶安全无任何影响才行。GTT对燃料舱形状设计并经相应的晃荡试验验证后证明本项目燃料舱可满足以上要求。
3 燃气系统管线与阀件

燃气系统管线与阀件可分为燃料加注系统和燃料供应系统,其中最值得一提的是燃气加注系统中使用的真空双臂管,燃气双壁管笔者在之前工作的大型和小型LNG船上都接触过,但都是燃气通风双壁管,在双壁管夹层中都是一直使用抽风机进行通风,以检测是否有燃气管线泄漏的情况发生。而本项目在LNG燃料加注部分使用了真空双壁管,这是笔者第一次接触,在接下来的时间里笔者希望能够对真空双壁管进行进一步的学习与研究。
对于燃气系统管线的布置,与LNG船基本相同,也是分为液相管,气相管,喷淋管,燃气供应管等,只不过由于是布置在室内,所以与LNG船布置在甲板略有一些不同,但总体功能还是类似的。与之前不同的是,笔者以前是作为使用者的角色接触它们,而在这个项目是作为船东现场监造监督来接触它们,对于船舶建造,特别是燃气低温管的检验,如内厂焊后检验,船厂安装焊前检验,焊后管系完整性检验,管系强度与密性检验,管系吹扫检验等一系列管系安装的检验,令我学习到了很多关于建造和检验方面的知识,增长了很多相关的经验,可以说收益良多,对燃气低温管的建造与安装有了一个相对完整的概念。

与LNG船的另外一个不同是,因为本项目LNG舱是作为燃料舱使用,故此不像LNG船货舱那样有气穹和液穹之分,全部进出舱管线均布置在一个燃料舱穹顶上,如液相管,气相管,燃气供应管,安全阀回舱管,安全阀去透气桅管线等。同样,舱内的泵塔也是处于穹顶下方,全部管线均通过穹顶与舱内的泵塔相连,结构相对紧凑很多,布置起来还是很需要仔细设计的。
4 燃气系统相关设备

对于LNG燃气系统相关设备,与LNG船相似,同样包括燃气泵,BOG压缩机,燃气蒸发器,燃气加热器,燃气缓冲罐等。
本项目在燃料舱内设置4台燃料泵,其中两台设置在积液井内,一台置于燃料舱后部,一台置于应急泵泵井内,4台泵的设计流量相同,全负荷工作可覆盖本轮全部燃气消耗且有余量,即正常营运期间,在主机,辅机及锅炉均使用LNG作为燃料的情况下,仅使用一台燃料泵即可满足要求。
对于安装在应急泵井内的燃料泵的安装和拆出,笔者使用检验过程中拍摄的照片和视频制作了一个简单的教学视频,希望在今后的教学工作中能够给学员们一个直观的印象。
本项目使用的BOG压缩机为三级螺杆式压缩机,至此笔者已接触过离心式,活塞式与螺杆式三种BOG压缩机,本项目的压缩机与笔者之前使用过的双级活塞式压缩机类似,各级之间即可使用并联模式运行,用于加注时给加注船回气。也可以使用串联模式运行,用于给机舱供应燃气进而起到控制舱压的作用。
值得提及的是,在日常营运中,BOG压缩机即可以单独使用,也可以与燃料泵一起使用,系统设计将两套燃气供气系统结合到一起,压缩机可以在需要控制舱压的时候随时启动并联到燃气泵供气系统中,进而将舱压控制到合适的压力。且压缩机具有自动停止功能,一旦压缩机供气卸载超过5分钟,压缩机会自动停止运行以避免出现长时间打循环的工况出现。
本项目设置两台燃气蒸发器与两台燃气加热器,设计容量均为全负荷的60%,即如果需要全负荷供应燃气给机舱用气设备,则需要同时使用全部蒸发器与加热器。
由于本项目主机和辅机需求的燃气供气压力不同,故此设置一个主机缓冲罐和一个辅机锅炉燃气缓冲罐,燃气首先供入主机燃气缓冲罐,然后通过压力调节阀供入辅机锅炉燃气缓冲罐,进而分别供应燃气给主机和辅机锅炉。
5 燃气系统辅助系统与设备
对于LNG燃气系统,除了与燃气相关的设备,系统,管线,阀件之外,还需要很多相应的辅助系统,设备配合工作,包括且不限于以下系统设备如:氮气发生器及氮气系统,乙二醇泵,加热器及乙二醇系统,液压站,液压控制阀箱,液压阀及液压系统,控制空气瓶,气动阀及控制空气系统,危险气体探测系统,消防系统等。
6 燃气使用设备

本轮主机使用目前世界上最大的船用双燃料低速主机 CMD-Win GD 12X92DF, 集超大功率,智能控制,绿色环保于一体。其MCR达到了63840KW x 80.0RPM,在燃气模式下,采用奥托循环原理,低压燃气进气技术,满足目前最严苛的国际海事组织Tier III排放标准。

本项目的发电机原动机采用的是瓦锡兰34DF双燃料机,为2台9缸机+4台8缸机的配置,34DF作为瓦锡兰非常成熟的机型,已大量使用在远洋船舶上,笔者曾经工作过的“海洋石油301”轮就是使用该型双燃机作为发电机原动机。在日常使用中操作管理及维修保养都较为方便,性能相对可靠,故障率较低,是目前LNG双燃机领域中应用较多的机型之一。

本项目的锅炉使用的是阿法拉伐的双燃料锅炉,该锅炉最大的特点是除了正常的锅炉模式之外,在必要的时候可以作为GCU使用,且设计燃气消耗量可覆盖本项目燃料舱100%的BOG产生量,也就是说,即使主机辅机均无法消耗BOG,靠锅炉自己也可以消耗燃料舱全部的自然蒸发量进而控制舱压以保证燃料舱处于安全可控的状态。
来源:航运精英圈


