LNG動力船舶改建檢驗問題

徐州市地方海事局 段素文

近年來，我國大力推進內河水域船舶的LNG應用，LNG（液化天然氣）單燃料、LNG/柴油雙燃料動力船的改建和建造項目越來越多。以江蘇省徐州市為例，截止至2017年11月15日，共改建完成12艘LNG船舶，其中包括4艘單燃船舶，還有8艘雙燃LNG動力改建正在進行，預計年底前改建完成。同時新建完成一艘LNG動力船舶進入航行試驗階段。本文根據檢驗工作中遇到的問題，結合相關法規和規范的要求，談談LNG單燃料、LNG/柴油雙燃料動力船的改建和建造中應注意的問題。

LNG的特點

天然氣通過脫水、脫硫、去除雜質及重烴類，在常壓下冷卻至約-162℃時，則由氣態轉變成液態，稱為液化天然氣，簡稱LNG。其主要成分是甲烷（CH4含量75%～99% ），無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積為同量氣態天然氣體積的1/625，其質量僅為同體積水的45%左右。LNG的燃點為650℃，著火點較高，所以更難點燃；LNG的爆炸極限（LEL）為5%～15%，且汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，即使稍有泄漏，也會立即揮發擴散，在非受限空間內不存在燃燒、爆炸的可能，安全性好。LNG是液態的天然氣，儲存壓力一般較低，溫度零下162度以下。現船舶航行所用燃料主要為柴油和燃料油，通常含有較多的硫、灰分等雜質，燃燒后大氣污染物排放量多，對環境造成污染。LNG燃料動力改造是在船舶現有柴油機的基礎上實現單純柴油燃料狀態下和油、氣雙燃料狀態下兩種運行模式，以LNG燃料逐步替代柴油作為運輸船舶的主要動力燃料，具有節能降耗、低碳環保、安全經濟的優勢，順應內河運輸行業的發展趨勢，符合節能減排的政策方向，對改善內河運輸用能結構具有重要的促進作用。

雙燃料動力船改建檢驗中應注意的問題

1、甲板室改造采用的形式

儲氣罐在船上布置的方案中，確定儲氣罐布置在船的尾甲板上能夠滿足《規范》關于儲氣罐布置安全上的要求，方便于改造后儲氣罐的日常充裝和維護，并且該方案改造費用低、船東最容易接受。但實船甲板室后圍壁距離船尾封板長度在2m～2.5m之間，而常用的3立方和5立方船用儲氣罐尺寸分別為Φ1.91m×4.3m和Φ1.6m×5.52m，故實船尾部甲板面積不滿足儲氣罐的布置要求，為在尾甲板布置儲氣罐，以上船舶均采用割除部分甲板室形成“I型”和“L型”的甲板室，“I型”甲板（方案一）室見下圖：

“方案一”是將廚房和將衛生間尺寸都縮小，客廳保持原有的布局和使用功能，且甲板室改造費用最為節省，是船東比較容易接受的方案，更新改造的16艘船舶全部采用這種方案處理。

“方案二”是保留原由廚房，將衛生間放在客廳右舷一角，影響客廳原有的布局和使用功能。且甲板室改造費用較高，該方案船東很難接受。

2、氣罐甲板的加強

對于在航營運船舶改建成LNG單燃料、LNG/柴油雙燃料動力船，設計方應對待改建船舶氣罐基座下的甲板及其骨架和需進行防火分隔處理的艙壁進行測厚；氣罐基座區域甲板應敷設寬度應不小于2個肋距、長度不小于1.5倍鞍座長度、厚度不小于鞍座腹板厚度的復板加強。在實際圖紙審查、改建檢驗中應注意基座腹板厚度不小于面板厚度的0.85倍的法規要求。

3、防火分隔的檢驗

氣罐位于開敞甲板，面向氣罐的起居處所、服務處所、貨物處所、機器處所和控制站的限界面應采用A-60級防火分隔。此種隔熱應延伸至駕駛室甲板底面，或艙壁實際高度。實際檢驗時，應核對其產品質量證明書和產品明細能否滿足相應耐火分隔等級，按照安裝作業指導書對安裝工藝作檢驗，重點檢查隔熱材料是否有損壞、受潮現象，如有損壞、受潮，則隔熱材料不允許使用，單層材料的厚度、層數、總厚度、碰釘和彈性壓圈的布置間距、且每塊材料之間應緊密貼合，貼合處不允許有縫隙和明顯凹凸現象，端部是否安裝到位和敷面的固定情況等。材料上船安裝時，允許現場切割，但切割縫隙要平整，切割的斷面要用玻璃絲布包敷，以防材料脫落。隔熱層在結構的交接點和終止點應處應采取適當措施，以防止導熱的危險，一般要求耐火隔熱材料在結構交接點和終止點延伸450mm，防止隔熱層在交接點和終止點處導熱。

4、船體布置檢驗

檢驗重點關注氣體危險區域的結構布置。確認危險區域無開口貫穿至非危險區域艙室。確認甲板室開口及艙室進氣口處于危險區域以外。其距氣罐壓力釋放閥透氣口距離不小于5m；距充裝接頭法蘭等危險源距離不小于4.5m。確認儲氣罐每個壓力釋放閥與透氣總管相連，透氣管需垂直向上，出口處設置方形網孔邊長不大于13mm的防護網，其結構能夠有效防止雨水倒灌，高度距露天甲板不小于3m。確認危險區域內無引起著火危險的甲板機械和設備。在實際檢驗中發現艉錨機等距離釋放閥、沖裝口低于4.5米，不滿足法規、規范要求；解決辦法是更換液壓錨機或采取措施滿足距離要求。關注空調外機、尾部航行信號燈具等。

5、LNG管路的檢驗

LNG管路系統一般包括注入管路、供氣管路、透氣管路及通風管路（或充惰管路）。應按照審批圖紙對管路的制作、安裝、密性及效用進行檢查和試驗。管系的檢驗要求如下：（1）管系的布置，應考慮熱變形以及氣罐和船體構件的移動而引起過大應力的影響。（2）對雙壁管的外管壁所有焊縫進行無損檢測，保證焊接質量。（3）當在氣罐或管路與船體結構之間采用絕緣隔離時，則對管路和氣罐均需采取電氣接地措施。管路接頭應有電氣接地措施。（4）確認氣體管路貫穿甲板處應為氣密，如不能滿足氣密要求，其開口應布置于氣體安全區域。（5）LNG管系距離船體外板應不少于800mm。（6）LNG管系應采用統一的顏色標識。標示顏色應與周圍艙壁、設備等有明顯的區別，如黃色、紅色。（7）LNG管路一般采用耐低溫不銹鋼管材制作，常用管材為奧氏體不銹鋼。不銹鋼管的焊接工藝應提交認可。整個建造期間，在運輸、存放、加工的各個環節應加強對不銹鋼管的保護，以避免晶間腐蝕。（8）LNG管路的焊接工藝應經認可，無損探傷范圍應滿足要求。

從LNG燃料船舶本身的技術發展來看，LNG儲存、運輸、補給、安全性等方面與普通柴油船舶均有較大的變化，涉及的LNG儲氣罐、動力裝置、燃料補給等都屬于LNG燃料船舶改建建過程中的檢驗重點，此外還應重點檢查通風系統、消防、可燃氣體探測系統、氣體燃料控制系統等是否滿足要求。LNG燃料動力改造將船舶單一的柴油動力改造為柴油LNG雙燃料動力或純LNG單燃模式，通過采用LNG全部或部分替代柴油燃料，達到節省燃油和降低排放的雙重目的。柴油的平均替代率達到60%～70%；航行試驗表明：混合動力船在雙燃料模式下，硫氧化物減排近100%，氮氧化物減排85%～90%，二氧化碳減排15%～20%，同時噪音、煙塵和廢油水的排放也大為降低。并且噪音、煙塵排放也大大降低，具有很強的社會效益和經濟效益。隨著越來越多的LNG燃料船舶的投入使用，技術會越來越成熟，規范和標準也將越來越完備，更多的設備會推向市場，產品價格回歸合理，補給設施逐漸形成網絡，使用和推廣LNG燃料動力船，前景廣闊，對調整國家能源結構、改善環境質量，節能減排和我國經濟可持續發展具有十分重要的意義。在不遠的將來，LNG燃料必將在船舶運輸行業得以實質性地推廣使用。