天然氣燃料在船用發(fā)動機中應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1、背景介紹前景分析現(xiàn)狀分析遇到問題總結(jié)與建議武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯背景介紹石油資源限制廢氣排放限制溫室氣體排放武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯石油資源限制武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯廢氣排放限制 國際海事組織（IMO）在MARPOL公約附則VI中出臺了關(guān)于氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、固體顆粒物（PM）的排放標準。 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯日期排放區(qū)燃油含硫量全球燃油含硫量2000年

2、1.50%4.50%2010年7月1.00%2012年3.50%2015年0.10%2020年或2025年0.50%氮氧化物硫氧化物排放限制武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯 交通運輸部公路水路交通運輸節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃明確提出與2005年相比，營運船舶單位運輸周轉(zhuǎn)量CO2排放下降16%，其中海洋和內(nèi)河船舶分別下降17%和15%”的目標。京都議定書哥本哈根協(xié)議 MARPOL附則VI溫室氣體排放武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯燃料柴油汽油甲烷氫氣化學(xué)式CnH1.8nCnH1.87nCH4H2密度（kg/

3、m3）527-8407500.7250.09低熱值（MJ/Kg）42.544.045.0120.0辛烷值（RON）95120130十六烷值52理論燃空比（m/m）0.0690.0680.0580.029著火溫度（C）250280650585表1.1 柴油、汽油、甲烷和氫氣燃料特性比較（標況下）天然氣燃料應(yīng)用前景分析排放比較經(jīng)濟性分析 1.初期投資比較額外投入部分渡船(5MV/250m3LNG）平臺供應(yīng)船（8MV/200m3LNG）滾裝船(5MV/450m3LNG)動力裝置3%3%2%燃油系統(tǒng)4-5%2-3%5-8%安裝和布置2-3%3-6%2-5%總費用10%8-12%9-15%2.運營費用比

4、較武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯天然氣動力船舶運營現(xiàn)狀20002013年世界LNG燃料船舶統(tǒng)計 渡船平臺供應(yīng)船拖船巡邏艦集裝箱船散貨船油船/化學(xué)品船2000年1艘 2003年 2艘 2006年1艘 2007年4艘 2008年 2艘 2009年4艘 1艘 2010年4艘 1艘2艘 2011年4艘2艘 1艘1艘2012年1艘5艘 1艘 2013年5艘 武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯國內(nèi)運營現(xiàn)狀國內(nèi)運營現(xiàn)狀時間事件2009.02全球第一套LNG船用燃料系統(tǒng)，通過DNV驗收。2009.05建造兩艘49.9米

5、CNG動力集裝箱船，正式交付泰國船東CSG公司并獲得Seatrade創(chuàng)新獎。2010.08長江第一艘以LNG-柴油雙燃料拖船武拖輪302號在武漢成功下水試航，柴油替代率為70%左右。2010.08京杭運河水域第一艘LNG-柴油動力蘇貨輪1260號3000噸級運砂船試航成功，柴油替代率平均達60%-70%。該項目被交通部批準為第四批節(jié)能減排項目。2011.03LNG-柴油雙燃料動力長迅3號貨船在長江重慶航段試航成功，柴油替代率達到70%，LNG替代柴油的替代比平均可達1:1.05。2011.01我國第一艘天然氣游船漓江山水34號在漓江凈瓶山下水試航成功。2011.045000噸級的LNG-柴油混

6、合動力貨船紅日166號在蕪湖試航成功，該船一次可加注7噸LNG，續(xù)航能力達到4000公里，至今正常運行。2011.12山東第一艘LNG-柴油混合動力船魯濟寧貨2535號在京杭大運河中首行成功，柴油替代率約70%，排放黑煙減少且機艙噪音明顯下降。2012.03中石油及港華燃氣公司投建3艘LNG加氣泵船。2013.05安徽首艘LNG燃料動力試點船舶紅日166輪，順利取得船舶檢修證書，成為自我國船舶實施LNG燃料動力試點改造以來，首艘取得船檢修證書的船舶。武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯天然氣發(fā)動機應(yīng)用研究現(xiàn)狀1、天然氣摻氫技術(shù)2、雙燃料發(fā)動機3、柴油微

7、引燃技術(shù)4、稀薄燃燒技術(shù)武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯天然氣摻氫發(fā)動機船用雙燃料發(fā)動機武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯制造商主機類型缸徑/行程mm氣缸 排列適配缸數(shù)轉(zhuǎn)速功率范圍kw瓦錫蘭20DF200/280L6/8/91000/1200841-1584 34DF340/400L6/9720/7502510-4050V12/165010-405050DF500/580L6/8/9500/5145500-8755V12/16/1811000-17550曼恩32/40DF320/400L6/7/8/972

8、0/7502400-3600V12/14/16/184800-720051/60DF510/600L6/7/8/9500/5146000-9000V12/14/16/1812000-18000卡特彼勒M46DF460/610L6/7/8/9500/5145400-8100 目前各主要制造商推出的中速雙燃料發(fā)動機情況武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯柴油微引燃技術(shù)英屬哥倫比亞大學(xué)Philip Hill教授西港創(chuàng)新公司濰柴動力 2011年，吉林大學(xué)陳長軍做了柴油微引燃缸內(nèi)直噴技術(shù)的仿真研究。2013年8月，吉林大學(xué)高瑩等人做了引燃柴油噴射時刻對缸內(nèi)直噴天

9、然氣發(fā)動機的影響研究，通過改變引燃柴油的噴射時刻，對天然氣發(fā)動機的燃燒過程進行了模擬。天然氣著火溫度高，不適于傳統(tǒng)壓燃，柴油微引燃技術(shù)解決了這個問題，即通過微量柴油引燃天然氣使之正常燃燒。武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯稀燃技術(shù)示意圖一是引入大量空氣使得氣缸中整個循環(huán)溫度降低，降低了氣缸內(nèi)熱損失；二是混合氣中空氣比例的增加可以提高絕熱系數(shù)，從而提高循環(huán)熱效率。武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯發(fā)展LNG動力船舶遇到的問題基礎(chǔ)設(shè)施不到位。新建LNG船舶和改造初期投入高。船舶加氣難題未攻克，補給困難。缺乏統(tǒng)一

10、的標準規(guī)范，相關(guān)法規(guī)有待完善。發(fā)展受天然氣價格影響。武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯總結(jié)與建議1、雙燃料兩用發(fā)動機作為未來510年的研發(fā)重點。2、積極開展LNG發(fā)動機的研發(fā)和儲備。3、加快LNG燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。4、積極進行關(guān)于LNG動力船舶的相關(guān)規(guī)范修訂。5、加大對新建和改造LNG動力船舶的補貼力度。6、國家進行天然氣能源儲備。1)天然氣燃料是目前最有潛力的代用燃料之一，具有優(yōu)良的使用性能2)世界各地天然氣動力船舶發(fā)展迅速，運營情況良好。國內(nèi)外運營情況有差異，以挪威為代表的歐洲處于領(lǐng)先地位，國內(nèi)以動力改造為主，也取得了不錯的成績3)天然氣動力船舶前景巨大，能緩解石油危機和廢氣排放的壓力4)船用天然氣發(fā)