LNG在船舶节能减排方面的应用

LNG在船舶节能减排方面的应用
摘要：现代社会，能源技术不但推动了经济的高速发展，同时也影响着我们生
活的方方面面。

在享受能源技术为我们带来便利的同时，能源短缺，生态环境恶
化已发展到不可忽视的地步。

为了解决船舶行业面临的问题，各船厂及设计单位
都提出了多种解决方案。

其中，液化天然气（LNG）作为一种清洁且高效的船舶
燃料，具有价格低、环保、高效等优点，备受各方的关注。

关键词：LNG；船舶节能；减排方面；应用
1、LNG节能减排特性
LNG是液化天然气的简称，是将气田生产的天然气净化处理，再经超低温（-162℃）加压液化后形成的液化天然气。

其主要成分是甲烷，无色、无味、无毒
且无腐蚀性，体积约为同量气态天然气体积的1/600，其重量仅为同体积水的45%左右[2]。

1.1LNG节能特性
LNG的热值为52MMBtu/t，是柴油的1.23倍。

使用天然气作为燃料，与使用
柴油和重油相比，在同等热值条件下，消耗的燃料数量更少。

1.2LNG减排特性
LNG是甲烷气体的液化产物，可能含有少量的乙烷、丙烷以及极少量的氮或
通常存在于天然气中的其他组成。

在化石燃料中，甲烷的单位能量中含氢量最高，因此LNG的燃烧过程有着二氧化碳排放最低的特点。

由于LNG的氮、硫含量极少，使用LNG可以大大降低氮氧化物、硫化物的排放。

与燃用液体燃料排放情况相比，使用LNG可以使CO排放降低约75%；CO2排放降低约20%；NOx排放降低约80%；苯的排放降低约97%[3]。

2、我国当前船舶节能减排现状以及不足
虽然我国船舶节能减排工作一直处于持续的努力中，但亟待解决的问题依然
很突出。

(1)在我国，节能减排在航运行业的起步还是比较晚的。

相关的管理体制没能
完善起来，法律法规也并不健全，目前尚没有科学完整的节能减排标准以及具体
的规划方案，一切都在摸索阶段。

相关部门在节能减排方面的监督管理能力、保
障支撑水平都还有待提高。

(2)虽然我国船运事业蓬勃发展，造船能力不断提高，但比较欧美等国际市场
造船业发达的国家差距仍然很大。

在节能减排技术创新方面还远远不够，投资少，研发环境低迷，很多技术还只能依赖进口。

我国迫切需要全面深化开展绿色船舶
节能减排研究，对于国际标准的制定要积极的参与，以改变我国船舶行业在标准
规范领域一直处于跟进的状态。

增强我国船舶业的国际竞争力。

国内航运公司船
舶的标准化程度相对较低，落后船型多，专业化船舶比例低。

这些老旧船舶能源
利用率比较低，船舶燃料中硫含量和排放废气的控制要求还处于较低水平，这是
造成能源浪费和大气污染的重要原因。

(3)在节能意识方面，很多航运公司还没有能够足够的重视，为了追求一时的
片面的经济利益，忽视了因此给环境带来的危害。

3、LNG节能减排实例分析
3.1分析概述
本文节能减排分析按海油发展采油服务公司的5000m3LNG加注船，在最大续航能力、最大装货能力以及最大加注能力等条件下的单航次作业进行测算，为理论数据分析。

该5000m3LNG加注船采用Gas燃料主机。

该船的运营状况及主机工况如表1、表2所示。

3.2LNG的实船节能分析
根据5000m3LNG加注船的作业工况计算出燃料消耗及其费用。

该船的GAS
燃料主机在燃气模式下，单船每年消耗LNG蒸发气1963.25t，LNG市场价格按照6000元/t计算，则燃料费用合计1177.95万元/年；对比使用相同工况的常规柴油机作动力每年消耗MDO2131.53t，MDO价格按照8500元/t计算，则燃油费用为1811.80万元/年。

使用LNG与使用MDO相比，每条船每年节省燃料34.98%，约633.85万元，在28年的全生命周期内可实现节能17747.81万元。

LNG在船舶节能方面优势突出。

3.3LNG的实船减排分析
通过TEG公司的数据计算可知，每消耗1g的LNG会产生约3.245g的二氧化碳、0.006mg的二氧化硫、0.024g的氮氧化物；每消耗1g柴油产生约3.36g的二氧化碳、0.69mg的二氧化硫、0.442g的氮氧化物。

根据欧盟排放交易体系，2008年碳排放交易价格为44.85美元/t，合计人民币290元/t。

硫化物交易价格1万元/t，氮氧化物交易价格按照300元/t计算。

在节能分析的基础上，分别计算每航次减排情况、单船每年减排情况以及单船全生命周期减排情况。

经计算可知，GAS燃料主机与常规柴油机相比，碳化物排放减少11.05%、硫化物减少99.20%、氮排放减少95.00%。

每航次可实现减排二氧化碳23.456t、二氧化硫0.043t、氮氧化物26.533t，减排市值1.519万元。

单船每年可实现减排二氧化碳791.19t、二氧化硫1.46t、氮氧化物895.02t，减排市值51.254万元。

单船全生命周期可实现减排二氧化碳22153.35t、二氧化硫40.85t、氮氧化物25060.54t，减排市值1435.11万元。

由此可见，LNG燃料在减排方面的优势突出。

4、LNG在船舶领域的应用前景
传统能源短缺，绿色船舶的发展，让船舶业把目光投向了风能、太阳能、生物燃料等新能源;液化天然气(LNG)，天然气合成油(GTL)等清洁能源;以及潜力巨大的氢能、核能等未能能源。

采用这些新能源，会降低船舶碳排放因子，显然会降低船舶碳排放。

在能源枯竭的今天，新能源的开发和利用已经十分必要。

船舶停靠港口期间，如果能利用码头岸电，取代船舶副机发电提供电力支持，将效减少船舶靠泊期间的二氧化碳以及其它废气的排放。

目前天律、上海、青岛、广东和江苏等地均已发布推广使用岸电系统、港口设备电气化的方案。

而且有关部门也已经开始制定船舶岸电供应的国际标准。

随着国际能源危机的加剧、国际海事组织（IMO）对海上船舶排放的强制性规定、各国防污染法规的提出等，LNG燃料船的数量近年来在飞速增长。

综合各方面的法规可以发现，促使LNG作为船用燃料的驱动因素有：船舶能效设计指数（EEDI）、燃料硫含量限制以及NOx排放要求。

IMO对这三个因素给予了具体的时间限制，超出时限还不能满足排放要求的船舶将不能继续航行。

船舶排放处理的技术有多种，如：采用LNG作燃料、使用低硫燃料、安装脱硫装置（尾气清洗）等，但是采用LNG燃料是唯一一种既可以满足2015年对SOx又在2016年对NOx排放要求的方法。

因此，合理的使用LNG 燃料是迎接这次航运业挑战的重要手段之一。

为了应对船舶节能减排的需求，现阶段世界各造船大国都在进行LNG使用的
研发。

近些年，国内也在积极开展LNG的应用研发工作。

交通部、工信部、科技
部已立项开展小型LNG运输船、气体燃料发动机、LNG加注船等相关与项课题，
涵盖LNG水上应用链。

从2010年起，国内开始LNG燃料动力船试点，以改造为
主结合新造LNG动力船的方式逐渐展开船用LNG燃料的使用。

因此，随着LNG
应用技术的逐渐成熟，LNG必将在未来的船舶领域受到广泛应用。

5、结语
节能减排是我国的一项基本国策。

我国能源总量稀缺，消耗大，利用效率低，节能工作面临巨大的压力。

目前，推动船舶节能工作，迫切需要加强政策力度，
加大投入，加快节能技术的推广和应用，充分调动各方积极性。

船舶节能减排已
成为航运业需要解决的一个现实问题，从政策支持、技术改进、新能源应用以及
岸电使用等方面的改进对船舶减排有着非常显著的效果。

本文以采油服务公司的5000m3LNG加注船为例详细论述了LNG作为船舶燃料的节能减排特性，同时分
析了船舶行业的国际节能减排形势及LNG在船舶行业的发展状况。

通过本文的分
析可以得出，LNG作为一种低能耗的清洁能源在船舶节能减排方面有着明显的优势，其必将成为船舶行业能源发展的重要方向。

参考文献：
［1］刘晓华，路少君．海事船舶节能减排的探讨［J］．中国海事，
2010(9):57～58．
［2］马丁焰，翁国．新舶港口空气污染防辕现狀及展望［J］．环境与可持
续发展，2014(6):43～44．。