液货船设备液化气船主推进装置

1、 目前所有的目前所有的LNG运输船都是靠运输船都是靠蒸汽驱动蒸汽驱动的。第一批的。第一批 柴油驱动的柴油驱动的LNG运输船现已经投入使用。而且在己下的运输船现已经投入使用。而且在己下的 LNG运输船订单中，每三艘船就有一艘是靠柴油驱动的。运输船订单中，每三艘船就有一艘是靠柴油驱动的。 已经被订购的柴油驱动的已经被订购的柴油驱动的LNG运输船中，有一半将会运输船中，有一半将会 装有装有双燃料中速柴油机加电力推进双燃料中速柴油机加电力推进（DFDE）装置，其余）装置，其余 的将会装有含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置。的将会装有含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置。 目前还没有任何超过目前还没有

2、任何超过166000立方米的船预定使用立方米的船预定使用 DFDE装置。而含装置。而含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置再液化设备的直接驱动的低速柴油装置 将在将在200000立方米或以上的双螺旋桨大船上使用。立方米或以上的双螺旋桨大船上使用。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 1 内燃机内燃机柴油机、汽油机、燃气轮机 热机 外燃机外燃机蒸汽机、蒸汽轮机 热机热机把热能转换成机械能的动力机械。 内燃机内燃机是将燃料（液体或气体）引入气缸内燃 烧，

3、再通过燃气膨胀、推动活塞、曲柄-连杆机构， 从而输出机械功的热力发动机。 外燃机外燃机燃料在机器外部燃烧的发动机。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 2 蒸汽推进船舶基本依靠蒸汽推进船舶基本依靠蒸发损耗气体和重油蒸发损耗气体和重油作为混合燃作为混合燃 料。料。 自然蒸发损耗气体总是在自然蒸发损耗气体总是在两个锅炉两个锅炉中的一个内燃烧，这中的一个内燃烧，这 样的话有足够的冗余可以避免蒸发损耗气体在舱内积聚，也样的话有足够的冗余可以避免蒸发损耗气体

4、在舱内积聚，也 不再需要液化装置。不再需要液化装置。 船用蒸汽装置技术在不断进步，但是船用蒸汽装置技术在不断进步，但是热效应热效应远远落后于远远落后于 柴油机技术，混合气轮机推进系统，柴油机技术，混合气轮机推进系统， 甚至是陆上的蒸汽透甚至是陆上的蒸汽透 平装置。平装置。船员配置也很困难船员配置也很困难，因为整个行业己经转向使用更，因为整个行业己经转向使用更 加高效的柴油机。另外把低速柴油机和轴直接连接，避免使加高效的柴油机。另外把低速柴油机和轴直接连接，避免使 用了昂贵的用了昂贵的减速齿轮减速齿轮。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液

5、货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 3 第一节 蒸汽轮机推进装置 Section 1 Steam turbine propulsion plant LNG船传统的推进装置是采用蒸汽轮机动力装置。船传统的推进装置是采用蒸汽轮机动力装置。 该动力装置主要由该动力装置主要由主锅炉主锅炉、汽轮机汽轮机、减速齿轮箱、凝汽减速齿轮箱、凝汽 器器以及以及螺旋桨轴系螺旋桨轴系组成。组成。 其工作原理是货舱内的甲烷蒸发气其工作原理是货舱内的甲烷蒸发气/燃油在双燃料主锅燃油在双燃料主锅 炉中燃烧后产生高压过热蒸汽，驱动蒸汽涡轮，经减速齿轮炉中燃烧后产生高压过

6、热蒸汽，驱动蒸汽涡轮，经减速齿轮 箱后带动螺旋桨；工作后的废汽经主冷凝器冷凝后至凝结水箱后带动螺旋桨；工作后的废汽经主冷凝器冷凝后至凝结水 系统进行循环。部分过热蒸汽用于透平发电机组或透平给水系统进行循环。部分过热蒸汽用于透平发电机组或透平给水 泵。泵。 一一、工作原理工作原理 船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。 它的作用随着船舶种类和主机型式的不同而有所差异。它的作用随着船舶种类和主机型式的不同而有所差异。 在蒸汽动力装置的船舶上，蒸汽锅炉产生的在蒸汽动力装置的船舶上，蒸汽锅炉产生的高温高压蒸汽高温高压蒸汽用用 于驱动主汽轮机运转，以推动

7、船舶前进。同时，也为各种于驱动主汽轮机运转，以推动船舶前进。同时，也为各种蒸蒸 汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备提供不同质量的蒸汽。提供不同质量的蒸汽。 这种以驱动主汽轮机运转为主要任务的蒸汽锅炉称为这种以驱动主汽轮机运转为主要任务的蒸汽锅炉称为 主锅炉。其蒸汽参数约为主锅炉。其蒸汽参数约为压力压力6.010MPa，温度，温度520 545。一般每艘船上装设两台主锅炉。主锅炉是指锅炉产。一般每艘船上装设两台主锅炉。主锅炉是指锅炉产 生的蒸汽供给主推进机械的锅炉。生的蒸汽供给主推进机械的锅炉。 1、主锅炉主锅炉 Equipments of Liquid Car

8、go System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 9 2.主蒸汽轮机主蒸汽轮机 主蒸汽轮机是将蒸汽热能转换为机械功的原主蒸汽轮机是将蒸汽热能转换为机械功的原 动机，蒸汽能量要经过两次能量转换过程：最初动机，蒸汽能量要经过两次能量转换过程：最初 蒸汽的热能转换为蒸汽的动能，然后蒸汽的动能蒸汽的热能转换为蒸汽的动能，然后蒸汽的动能 转换为机械功。主蒸汽轮机结构主要由高压透平、转换为机械功。主蒸汽轮机结构主要由高压透平、 低压透平与主冷凝器以及减速齿轮箱与主推力轴低压透平与主冷凝器以及减速齿轮箱与主推力轴 承三个单

9、元组成。承三个单元组成。 川崎川崎KHI和三菱和三菱MHI是目前世界上最具竞争力是目前世界上最具竞争力 的两家主蒸汽轮机和主锅炉公司。的两家主蒸汽轮机和主锅炉公司。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 10 3.主锅炉的检验 （1）所有炉龄10年及以上的主锅炉，应在每5年船舶特别检 验期至少进行两次内部检查。两次检验间隔期最大不超过 36个月。 （2）炉龄10年及以上的水管主锅炉， A应在每5年船舶特别检验期至少进行两次内部检查。两 次检验间隔期最

10、大不超过36个月。 B当船舶安装1台水管主锅炉，每年进行一次内部检查 （3）炉龄大于10年的火管主锅炉，应每年进行一次内部检 查。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 11 3.主锅炉的检验 （4）每次船舶年度检验应对锅炉进行外部总体检查。 （5）蒸汽管检验的检验周期如下： A直径超过76mm，工作温度不超过450度的蒸汽管，以 及直径超过76mm铜管和铜合金蒸汽管自其制造或安装之 日10年以后，每5年进行一次检验； B直径超过76mm，工作温度超

11、过450度得蒸汽管，在其 制造或安装之日5年以后，每5年进行一次检验。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 12 燃气轮机技术从燃气轮机技术从1939年德国研制成功第一台年德国研制成功第一台 航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业 发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等 基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结 构

12、设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐构设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐 步进入了实质性发展阶段。步进入了实质性发展阶段。 二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性 的，仅仅五年，在作战飞机上就取代了航空活塞的，仅仅五年，在作战飞机上就取代了航空活塞 式发动机，实现了喷气化。式发动机，实现了喷气化。60年代初期，涡轮风年代初期，涡轮风 扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机 的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。 Equipments of Liquid C

13、argo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 13 第二节 燃气轮机推进装置 Section 2 Gas turbine propulsion plant 燃气轮机是利用燃料的化学能转变为燃气的热能，再 经燃气涡轮时能将热能转变为机械能和电能的原动机。目 前简单循环燃气轮机效率已达42%，正在研制中的可达 60%。 优点：（1）高输出功率；（2）紧凑的尺寸；（3）重量 轻；（4）高扭矩；（5）低噪声和低振动；（6）低排放； （7）润滑油消耗低；（8）维护保养成本低；（9）燃气 轮机模块能够快速安装和更

14、换。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 14 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 15 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 16 如果选用M T30型燃气

15、轮机做LNG船主机，船的 总长可缩短19米，而载重量可增加12%。可维修 性好，具有模块化结构等特性。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 17 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 18 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液

16、货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 19 低速柴油机，是最高效的船用推进器。当蒸发损耗气低速柴油机，是最高效的船用推进器。当蒸发损耗气 体在甲板上的再液化装置中液化时，低速柴油装置燃烧重体在甲板上的再液化装置中液化时，低速柴油装置燃烧重 油或低硫柴油。再液化装置并不是新技术，但是它们在船油或低硫柴油。再液化装置并不是新技术，但是它们在船 用上的使用却是新技术。用上的使用却是新技术。 在机舱最底部，装有两个低速柴油机提供推进力。柴在机舱最底部，装有两个低速柴油机提供推进力。柴 油机和固定螺距螺旋桨连接。除了主机，还有四个辅助柴油机和固定螺距螺旋桨连接。除了主机，还

17、有四个辅助柴 油发电机，它们被安装在机舱的主甲板下以提供船上的电油发电机，它们被安装在机舱的主甲板下以提供船上的电 力。主机和发电机都被设计成可以依靠重油不间断地工作。力。主机和发电机都被设计成可以依靠重油不间断地工作。 发电机提供的电力将供给包括再液化装置，货油泵，主机发电机提供的电力将供给包括再液化装置，货油泵，主机 辅助系统，艏侧推机（如果存在的话）以及居住舱的使用。辅助系统，艏侧推机（如果存在的话）以及居住舱的使用。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气

18、船主推进装置 20 第三节 柴油机推进装置 Section 3 Diesel engine propulsion plant 有两套基本设备的配套，提供了推进和电力供给上的有两套基本设备的配套，提供了推进和电力供给上的 冗余。一个主机或其辅助系统发生故障时，不会使船不能冗余。一个主机或其辅助系统发生故障时，不会使船不能 航行，另外一个主机将会继续工作，提供正常推进力的一航行，另外一个主机将会继续工作，提供正常推进力的一 半，让船可以到达最近的港口。半，让船可以到达最近的港口。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货

19、系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 21 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 22 一、双燃料经济操作模式 双燃料操作模式在柴油机负荷大于30%时使用。 负荷大于30%时，燃气作为主燃料提供给柴油机，同时 还需要提供不少于5%先导油，以控制燃烧定时； 在30110%负荷之间，操作者可根据可用蒸发气的多 少来选择燃油和燃气的比率。 这种操作模式可在所有正常的操作状况下提供最佳的比 燃料消耗率，可在60100%柴油机负荷范

20、围内实现最经济操 作。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 23 双燃料模式又包括三种情况： 1.“最小先导油量”双燃料模式，即正常模式。负荷大于先导 油量所能提供的功率时，如果负荷变化，控制系统会根据 燃气压缩机的设定排出压力和实际排出压力之间的差值， 增加或减少燃气的量，但燃油量不变。 2.“给定燃气量”模式。当系统所能提供的最大燃气量仍然不 能满足柴油机的负荷需求时，控制系统会根据负荷的变化 增加或减少燃油量，而燃气的量不变。 3.“全燃油”

21、模式。当燃气系统故障，或LNG液舱空载时，全 部使用燃油。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 24 二、低氮氧化物排放模式 柴油机在所有操作范围内，尤其是在75%负荷时，可 实现氮氧化物排放的最小化。 三、部分负荷排放模式 用来满足当船舶准备在较长的时间内使主机工作在部 分负荷时的特殊排放需要。 四、特殊排放操作模式 用来满足船舶航行在对排放有特殊要求的区域内的情 况。 Equipments of Liquid Cargo System on T

22、ankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 25 五、双燃料发动机电力推进LNG船 (1)显著提高船只的燃料经济性 电力推进系统的总推进 效率比蒸汽推进系统高出约48%; (2)降低船只的装机功率电站既可用于推进系统又可用于 货物装卸。 (3)提高船只的载货容量通过对机械零部件有效的模块化 配置和灵活性布置而实现。 (4)增强船只的操纵性和紧急制动性能变速变频器确保推 进电机的输出转矩、转速和功率具有全面的灵活性。 (5)保障了船只的可靠性和可用性采用高推进冗余和标准 化得成熟技术。 Equipments of Liquid Ca

23、rgo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 26 当船舶进出港口机动航行或在锚地时，船舶需要的推 进功率减少，这个时候虽然液货舱的压力保持在承受范围 内，但是这些蒸汽超过了推进系统的需要。 气体燃烧装置（GCU）除了主要用来在正常操作时 处理过多的蒸发气以外，还必须用来燃烧在液货舱检查之 前惰化操作时从液货舱内排放出来的气体。 为了燃烧天然气蒸发气和惰性气体混合物，气体燃烧 装置必须能够兼容低功率燃烧指标（low power of combustion index, PCI)燃料气体。 第四节 气体燃

24、烧装置 Section 4 Gas Combustion Unit Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 27 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 28 The end of chapter 13 船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。 它的作用随着船舶种

25、类和主机型式的不同而有所差异。它的作用随着船舶种类和主机型式的不同而有所差异。 在蒸汽动力装置的船舶上，蒸汽锅炉产生的在蒸汽动力装置的船舶上，蒸汽锅炉产生的高温高压蒸汽高温高压蒸汽用用 于驱动主汽轮机运转，以推动船舶前进。同时，也为各种于驱动主汽轮机运转，以推动船舶前进。同时，也为各种蒸蒸 汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备提供不同质量的蒸汽。提供不同质量的蒸汽。 这种以驱动主汽轮机运转为主要任务的蒸汽锅炉称为这种以驱动主汽轮机运转为主要任务的蒸汽锅炉称为 主锅炉。其蒸汽参数约为主锅炉。其蒸汽参数约为压力压力6.010MPa，温度，温度520 545。一般每艘

26、船上装设两台主锅炉。主锅炉是指锅炉产。一般每艘船上装设两台主锅炉。主锅炉是指锅炉产 生的蒸汽供给主推进机械的锅炉。生的蒸汽供给主推进机械的锅炉。 1、主锅炉主锅炉 燃气轮机技术从燃气轮机技术从1939年德国研制成功第一台年德国研制成功第一台 航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业 发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等 基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结 构设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐构设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐 步进入了实质性

27、发展阶段。步进入了实质性发展阶段。 二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性 的，仅仅五年，在作战飞机上就取代了航空活塞的，仅仅五年，在作战飞机上就取代了航空活塞 式发动机，实现了喷气化。式发动机，实现了喷气化。60年代初期，涡轮风年代初期，涡轮风 扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机 的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 31 第二节 燃气轮机推进装置 Section 2 Gas turbine propulsion pl