船用LNG領域國際標準現狀

李睿男，吳笑風，劉鐵英，吳順平，曾學兵

（1. 中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100101；2. 中國船級社武漢規范研究所，武漢 430022；3. 成都安迪生測量有限公司，成都 611731）

0 引言

海上LNG產業涉及多個領域，包括石油生產與儲運、船舶設計建造、港口工程、海洋工程、海上航運等。相比傳統燃油，液化天然氣（liquefied natural gas，LNG）具有污染低、碳排放量低的優點。隨著國際社會對船舶減排的高度重視，造船國家正逐步加強對船用LNG技術和有關配套技術的研究，并相應完善有關法規與標準，這其中就包括研發和完善LNG動力船舶、LNG加注系統的有關標準。

1 船用LNG需求分析

近年來，隨著國際社會對船舶溫室氣體排放、空氣污染等議題的重視，各國加大了對清潔能源（包括風電、太陽能、LNG、氫能、岸電、生物燃料等）的推廣與研究力度。針對船用LNG領域，使用LNG作為燃料能夠在一定程度上降低 CO2排放量，并且可以減少 NOX和 SOX的排放。在排放控制區（Emission Control Area，ECA）航行時，適合使用船用LNG。

盡管現有的船舶能效設計指數（energy efficiency design index，EEDI）計算方法對清潔能源的考慮還不夠完備，但是這一系列問題已經引起了國際海事組織（International Maritime Organization，IMO）的關注。目前，各國已針對現有EEDI計算方法提出了一系列建議，未來可能進一步推廣清潔能源的使用，或將涉及LNG動力船型。另外，盡管有關提案中提出了零碳技術或將影響現有燃料種類，但是就中短期來看，LNG動力船舶仍將具有較好的潛力，這與其本身的經濟性、便利性密不可分。

目前，已有多個國家和地區積極嘗試LNG動力船舶，其中以北歐、美國、日本和韓國為主[1]。韓國大力發展LNG船舶[2]，已具備較強的市場競爭力。我國在這一領域起步相對較晚，近幾年雖逐步加強有關研究，并取得了一定的成績，但與日本、韓國、北歐一些國家還存在不小的差距。

2 船用LNG配套技術

船用LNG配套技術主要可分為以下2類：

1）船舶動力類，以 LNG燃機或混合動力燃機為主；

2）液化天然氣加注技術類，主要與岸基、海上的液化天然氣加注站基礎設施有關。

2.1 船舶液化天然氣加注與接收

目前，液化天然氣加注基礎設施的不足[3]是制約船用LNG技術發展的一個因素。基礎設施多為岸基，很難滿足船舶開展遠海航運的需要。盡管近年來已有一些公司[4]開展了海上LNG加注的嘗試，但在規模上始終存在較大的差距。長遠來看，隨著LNG動力船舶數量的逐漸增加，發展海上LNG加注基站或將成為可能，相關基礎設施或將以生產集群的形式為遠航船舶提供燃料動力，并為海工行業帶來新一輪發展機遇。

船舶液化天然氣加注方式包括槽車加注、岸基式加注站加注、加注躉船加注、整體換罐、加注船加注和海上浮式設施6種[5]。這類燃料加注目標船舶既包括近海和遠海船舶，也包括內河船舶[6]。

海上液化天然氣接收終端通常包括卸貨碼頭、卸船系統、液化天然氣儲罐、再氣化裝置、外輸管網系統、蒸發器處理裝置、儲槽防真空補氣系統、安全保護系統和維修保養系統等[7]。

2.2 船舶液化天然氣動力系統

早在21世紀初期，已有發達國家積極嘗試使用了LNG動力船舶，這類船舶普遍為近海工作船、客輪和貨船等。根據有關學者的觀點，使用LNG燃料的船舶在航行距離上會短于一般燃油船舶[8]，這會對LNG動力船舶執行遠洋任務造成一定的不便，然而對于近海、內河船舶，LNG動力船舶則較為適用。

與此同時，我國正著力開發雙燃料輪機，即使用LNG混合動力。根據有關學者的文章[9]，LNG雙燃料動力船每年可以為船舶運營企業減少 15%左右的燃料費，并減少80%左右的排放污染。盡管LNG動力船舶的經濟與環保潛力較大，但是LNG動力船舶的設計建造具有一定的技術難度[10]，主要存在于安全可靠性方面，涵蓋發動機與燃料供應、氣罐的管理、管路連接與保護、報警系統等。IMO已于2017年正式生效《使用氣體或其他低閃點燃料船舶國際安全規則（IGF）》，該規則作為強制性法規，旨在規范船舶使用低閃點燃料，并對船舶設計、燃料圍護系統、材料與管路設計、燃料加注與供應、動力裝置、消防防爆、監測控制等內容給出了明確的要求。

2.3 船舶液化天然氣儲存技術

該部分技術主要適用于 LNG運輸船舶，船舶LNG儲運過程中涉及較多安全性問題，如LNG液體泄漏、天然氣擴散等[11]。由于LNG儲存于低溫環境，汽化過程中將吸收大量熱量，容易對船體及人員造成較大危害；同時，LNG是易燃、易爆介質，如遇明火或將造成爆炸。為避免上述危險，這類船舶需配備較為復雜的系統，包括安全系統（如應急切斷系統、氣體探測系統、消防系統、燃料圍護系統等）、貨艙系統、裝卸系統、控制系統等[12]。

3 船用LNG領域國際標準現狀

這里主要對國際標準化組織船舶與海洋技術委員會（ISO/TC8）的有關國際標準進行梳理。ISO/TC8成立于1945年，負責船舶建造和營運過程中設計、建造、結構、舾裝、設備、方法、技術以及海洋環境保護相關的國際標準制修訂工作。截至2019年6月，與船用LNG有關的國際標準見表1，可分為以下3類。

3.1 船舶液化天然氣加注、卸載有關國際標準

1）ISO/AWI 23448 LNG燃料流量計要求。根據IMO對于數據采集系統的要求，需要對船舶溫室氣體排放量進行統計，該標準旨在明確LNG燃料流量計的檢測環境與檢測要求，用于測量船舶所接收的LNG量，該標準目前正處于立項階段。

2）ISO 19636：2019液化天然氣運輸船縱傾和傾斜度測定用測斜儀的一般要求。該標準用于液化天然氣燃料輸送過程中船舶測斜，以保證測量的精度要求。目前，該標準已正式發布。

3）ISO 21593液化天然氣燃料干式接頭技術要求。LNG加注干式接頭主要用于船舶LNG燃料加注或傳輸管路，以在最小的泄漏量下實現快速連接和脫離功能。接頭配合連接的兩端都帶有自密封閥板，脫離后可實現快速關閉，有效地防止了LNG燃料的泄漏，避免發生意外或者對環境造成污染。目前，該標準已正式發布。

表1 ISO/TC8船用液化天然氣領域國際標準

3.2 船舶液化天然氣儲存有關國際標準

1）ISO 18154：2017液化天然氣船液貨艙安全閥設計和試驗要求。該標準對于安全閥設計、測試和檢查提出要求。這些安全閥用于LNG運輸船液貨艙，以保持油箱內壓力低于允許的最大工作壓力。目前，該標準已正式發布。

2）ISO/DIS 23430船用液化天然氣儲罐用高錳奧氏體薄帶技術條件。該標準對于厚度小于6 mm的船用液化天然氣儲罐的鋼板提出了要求。該標準處于正在研制狀態。

3）ISO 21635：2018船用液化天然氣儲罐用高錳奧氏體鋼技術條件。該標準對于厚度大于等于6 mm的船用液化天然氣儲罐的鋼板提出了要求。該標準處于正在研制狀態。

3.3 船舶液化天然氣動力有關國際標準

1）ISO/CD 22548船用液化天然氣燃料氣供應系統（FGSS）性能試驗規程。該標準規定了燃料氣供應系統的壓力、流量、溫度和系統穩定性等特性的試驗方法。該標準處于正在研制狀態。

2）ISO/CD 22547液化天然氣燃料氣供應系統（FGSS）高壓泵性能試驗規程。該標準對在船舶燃料氣供應系統中用電動機驅動的、用于輸送液化天然氣的輔助裝置的泵進行規定，提出了泵和相關裝置的標準試驗程序。目前，該標準正在研制。

4 結論

2019年，國際海事組織第七十四屆會議上提出開啟第四次船舶溫室氣體減排戰略研究，船用LNG將受到更多重視。與此同時，國內方面需要更多關注在LNG加注安全性、LNG基礎設施建設、LNG船舶動力、LNG儲罐鋼材等方面的新研究成果，以更多參與相關國際標準研制。