全球LNG运输船发展回顾（连载三）：BOG&推进系统篇_市场信息_第九届中国国际液化天然气装备与新材料应用展览会

全球LNG运输船发展回顾（连载三）

1、全球LNG运输船发展回顾（连载一）:船型篇

2、全球LNG运输船发展回顾（连载二）:货物围护系统篇

我国最先进的17.4万方LNG运输船“泛亚号”

3LNG蒸发气（BOG）的处理

因外热侵入和船舶的晃动，液货舱中的部分LNG蒸发形成蒸发气（BOG），BOG的产生使液货舱内压力升高，过高的压力会破坏液货舱结构，必须对BOG进行处理。

图片来源：Burckhardt Compression’s Laby®

01BOG作燃料

早期LNG运输船上配备的货物围护系统的绝热性往往不够理想，有较大的蒸发率（BOR），产生大量多余BOG，因此在当时使用蒸汽透平发动机作为动力装置、利用双燃料锅炉燃烧BOG为蒸汽透平提供蒸汽源成为了处理和使用BOG的最好方式，受制于技术条件，一段时期内它也是BOG的唯一有效利用措施。

随着技术的进步，货物围护系统推陈出新，BOR不断降低，伴随国际油价屡屡攀升和海事届对环保要求的不断提高，LNG运输船的推进效率和燃油消耗愈发引起关注，低效的蒸汽透平发动机不足以满足新型LNG运输船对动力装置的需求，更高效率的双燃料发动机开始在LNG运输船上使用，其推进效率较蒸汽透平发动机更高，同时可以有效利用多余的BOG。

02BOG再液化

再液化技术在陆上油气业广泛应用，在船上的应用最初仅于LPG船，直到2000年，再液化技术才开始在LNG运输船上首次实施。LNG运输船上的再液化技术是指将温度约为-110℃的BOG通过低温冷却至约-163℃使其重新变成LNG并重新输送回液货舱，其过程是一个从低温到更低温的制冷过程。再液化技术在LNG运输船上的应用开辟了BOG处理的新模式，通过BOG再液化可以有效降低货损，使买家可以获得更多的到港货物，对BOG的有效利用使动力装置的配备也有了更大选择空间。

IGC规则对BOG的处理给出了4大类解决方案，除上述的燃烧BOG（蒸气的热氧化）和BOG再液化外，还有压力积聚和液货冷却。近年来新型双燃料发动机的出现也使BOG的处理愈发高效、经济、环保。随着相关技术的不断进步，LNG蒸发气的处理措施也将趋于多样化。

BOG设备吊装来源：瓦锡兰官网

4LNG船推进系统的发展

01双燃料锅炉+蒸汽透平推进系统

LNG海上运输诞生后的50多年里，蒸汽透平发动机一直作为LNG运输船的标准动力装置并保持着极高的安全记录，具有公认的可靠性；同时,由于LNG海洋运输贸易的特殊性，需要将机械保养造成的船期影响减到最低，蒸汽透平发动机因其易于维护保养、维修频次低等优点而备受业界青睐。蒸汽透平发动机在LNG运输船上获取BOG非常便利，供给燃料的同时还可以100%处理多余的BOG。在21世纪前10年，依旧有过百艘新造LNG运输船选用蒸汽透平发动机作为动力装置。

蒸汽透平发动机最大的劣势是其热效率低，仅达30%，远低于柴油机50%的热效率，造成了能源浪费；同时由于其他商业船型都已基本弃用蒸汽透平发动机，业内技术娴熟的蒸汽透平轮机员越来越少，对船员招募也带来了影响。

02二冲程低速柴油机推进系统+再液化装置（DRL）

随着LNG海上贸易的迅速增长，LNG运输船日趋大型化，受早期建成的LNG码头水深的限制，超大型的LNG运输船不得不维持浅吃水设计，为保证高服务航速（20knot左右），需要很大的推进功率。超大型浅吃水高服务航速船舶一般选择双桨和双尾鳍的布置，双套推进系统既满足较大推进功率又增加了冗余度提高了航行安全性。

LNG船舶推进装置发展介绍-《珠江水运》

蒸汽透平发动机需要占用较大机舱空间，双机布置并不现实，因此顺应产生了带再液化装置的二冲程低速柴油机推进系统（DRL），既实现了双桨、双尾鳍布置，又兼顾了BOG的处理。当一台柴油机在海上或港口需要维护保养时，脱开离合器并用锁紧装置锁紧传动轴，即可进行维修工作，而另一台柴油机推进系统依旧可以运转。2007年至2010年期间，全球LNG运输船队新增超过40艘采用DRL的Q-flex和Q-maxLNG运输船，均为双桨、双尾鳍布置。

03双燃料电力推进系统（DFDE）

2002年，法国燃气公司与法国大西洋船厂签订了世界上第一艘采用双燃料电力推进系统(DFDE)的LNG运输船，舱容74000立方米，在2003年又签订了1艘153500立方米DFDE LNG运输船，自此，DFDE成为LNG运输船的“新宠”,短短数年间建成的和投放订单的DFDE电力推进系统LNG运输船已过百艘。

LNG船舶推进装置发展介绍-《珠江水运》

DFDE由多台双燃料四冲程中速发动机带动发电机组产生电能，提高了动力冗余性，电动马达驱动螺旋桨进行推进，多台双燃料发电机组可以进行不同的组合以达到最佳负载分配，综合推进效率高达43%。同时，DFDE方案不需要额外配备发电装置，显著减少了船上设备数量。全球各大发动机供应商如曼恩、瓦锡兰等都已成功推出成熟的双燃料中速机型。

04超级蒸汽透平推进系统（UST）

UST示意图来源：MHI官网

在DRL和DFDE渐成LNG运输船新的主流推进系统时，三菱重工（MHI）重启了对蒸气透平发动机的优化，研发了超级蒸汽透平（UST）。UST采用了一种再加热循环的方法将高压透平（HPTurbine）排出的废蒸汽再加热至锅炉过热器出口温度并引入中压透平（IPTurbine），高压透平和中压透平共用1根轴，低压透平（LPTurbine）独立使用1根轴，2根轴与同1个齿轮箱啮合输出动力。UST在保留传统蒸汽透平可靠、易维护等优点的基础之上将效率提高15%，达到柴油机水平，同时CO2、NOx、SOx排放降低15%，预计使用寿命超过40年，在经济性和环保性上极具竞争力。韩国现代船厂为马来西亚国际航运公司（MISC）建造的5艘150200立方米LNG运输船便选择了UST。

05双燃料二冲程低速主机推进系统

为进一步提高推进效率，降低运营成本，业界又将目光转向双燃料低速主机推进系统。双燃料二冲程低速机的热效率高，主机通过传动轴直接连接螺旋桨，降低了中间能量损耗，相比DFDE，初始投资和营运成本降低。应用于市场的双燃料二冲程低速主机现主要有MANME-GI(M-type,Electronically Controlled,Gas Injection Engine)和温特图尔（WinGD）X-DF两家机型。

MANME-GI双燃料主机采用缸内高压燃气直喷技术，即通过加压装置把燃气压力增至250～300bar，经由燃气喷射阀将高压燃气直接喷入气缸。2016年，全球首艘配备ME-GI双燃料主机的174000立方米CreoleSpirit号LNG运输船正式交付，船长295米，在19.5knot的营运航速下单日耗油量仅为110吨。MANME型发动机可通过改装升级为ME-GI，卡塔尔的14艘Q-max和31艘Q-flexLNG运输船都采用了MANME主机，2015年，266000立方米Rasheeda号将主机升级为ME-GI，并在之后的营运中对ME-GI在Q-max上的应用进行技术和经济性研究，以决定是否对船队中的其他LNG运输船进行ME-GI升级。

Creole Spirit’s MEGI 发动机安装. 来源: Teekay

ME-GI的劣势是在燃气模式下采用狄塞尔循环（DieselCycle），缸内温度较高，与采用奥托循环（OttoCycle）的低压双燃料发动机相比，NOx减排效果有限，需额外配备后处理装置以满足NOxTierIII的排放标准。

WinGDX-DF低压双燃料主机采用缸内低压喷射技术，无需使用高压压缩机，降低了能量消耗、设备投资和维护成本，可靠耐用，燃烧原理为奥托循环，无需配备后处理装置便可以满足NOx TierIII排放标准，兼顾经济性的同时更加环保。2016年，韩国SK海运180000立方米LNG运输船便配备了WinGD5X72DF发动机。

WinGD 5X72DF发动机来源：WinGD官网

低压双燃料低速机是如何诞生的（建议WIFI下观看）:

WinGD简介：

温特图尔发动机有限公司（Winterthur Gas & Diesel Ltd，简称WinGD）是一家二冲程低速燃气及柴油发动机的领先开发商，为商船运输提供驱动力。WinGD的目标是为可靠性、高效性和环保性设立行业标准。WinGD向世界各地的制造商、造船厂、船舶经营者提供设计、许可证和技术支持。WinGD总部设于瑞士温特图尔市，2016年中船集团100%控股WinGD.

综合自CCS上海分社（文/郭显亭 ）、网络等

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