LNG 燃料動力船舶常見的燃料補給方式對比

孫樹海，何金平

(1.中海油能源發展股份有限公司銷售服務分公司 天津 300452； 2.中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津 300452)

0 引 言

隨著傳統燃料價格的不斷上漲，國際海事組織對船舶排放新法規的不斷出臺，以及國家關于“節能減排”的政策要求，人們對作為清潔燃料的LNG的需求正不斷增加。隨著LNG燃料在船舶動力燃料上的應用，其替代傳統燃油作為船舶動力燃料成為航運行業的趨勢。近年來，在各類型船舶的建造中，船東對船舶采用LNG燃料動力越來越青睞。但是隨著采用LNG作為燃料的船舶數量越來越多，對LNG燃料的加注方式選擇是船舶運營中不得不考慮的一個重要問題[1]。

目前國內LNG燃料動力船舶主要集中在渤海、長三角、珠三角和南海與長江內河航道，運輸路線經歷沿海主要LNG接收站，如大連、珠海、粵東、莆田、寧波、上海和天津等LNG接收站。但是受限于大型接收站的燃料加注各方面因素的影響，LNG燃料動力船舶對多樣化的加注需求日益凸顯。

1 LNG燃料動力船舶燃料加注方式

1.1 槽車對船舶加注

通過槽車的液罐向停泊在港口的LNG燃料動力船舶充裝LNG，稱為TTS(Tank truck-to-ship bunkering)。通常在危險品碼頭將槽車從LNG站運來的LNG采用撓性連接臂或低溫軟管來加注，也可通過連接移動式 LNG加注撬進行加注。1輛LNG槽車液罐通常裝載約49m3的LNG，約1h可以完成全部LNG的加注。根據目標船舶配置LNG儲罐的情況，通常需要采用多輛槽車同時進行加注。槽車加注方式具有很大的靈活性，為船東、管理公司和加注方提供了便利。

槽車加注以其諸多優點，如LNG便于操作、方案投入低、作業靈活，幾乎可以在任何危險品碼頭從事LNG加注，地址選擇范圍廣，目前該加注方式應用比較廣泛，相對其他方案具有優勢。

槽車加注對小艙容船舶的加注具有較大優勢，但是對大艙容需求的加注有其自身不足，其充裝速度有限，同時對于大型艙容船舶加注能力具有局限性。槽車加注通常采用槽車自身儲罐自增壓或移動式加注撬。LNG槽車儲罐本身屬于危險品且槽車安全閥起跳壓力約為0.75MPag，如操作不當會存在安全風險，相比岸站對船和船對船加注方式，此加注方式對公眾的風險更大。對比其他方案，槽車加注可以作為初始的解決方案，便于在進行大規模LNG加注設施投資前詳細地了解市場狀況[3]。

1.2 岸站對船加注

LNG岸基加注站主要是將LNG的裝卸、儲存及配套的供電、消防、控制設施設在岸上的LNG站區內，配套設置LNG加注臂或軟管等加注設施，實現岸上儲氣、靠岸加氣的功能。岸站對船加注(LNG intermediary terminal-to-ship via pipeline，簡稱TPS)如圖1所示，其作業方案是在岸上的站場進行LNG的卸車與儲罐儲存，對外加注LNG時，儲罐內的LNG經LNG低溫泵加壓后通過LNG加注臂或軟管向船舶加注LNG燃料，同時將船舶LNG儲罐產生的蒸發氣BOG返回到岸上。

圖1 碼頭式固定LNG加氣站 Fig.1 Dock-type fixed LNG bunkering station

LNG岸站加注不僅能進行大容量的充裝，也可對便攜式液罐進行充裝。岸站加注方式的加注速度比槽車加注快很多，在傳輸速度和容量的設計上也很靈活，能滿足特定客戶或普通客戶的需求，但是從地理條件上看仍然存在約束，因為岸站加注需要有位于碼頭附近的固定設施，船舶與岸站需要系泊等各系統的兼容[4]。

岸站加注相對來說建站方案投資較小，儲氣罐布置于岸上，目前陸上LNG儲存和運輸技術比較成熟、安全可靠性強，且即將有國家規范作為依據，便于接收陸上槽車運輸的LNG氣源，在岸上LNG卸氣的同時可以進行船上LNG加氣作業，也可以實現功能的擴充，建立水陸兩用的LNG加注站。

但是，由于LNG加注站為?；反a頭，岸站要求加注口周邊25m半徑范圍內不應布置和作業無關的設施，所需岸上的地面積較大，在報批報建的審核方面需要通過住建部門和海事部門的共同批復，前期審批較為復雜[5]。另外，其固定設備的投入和站址的建設使本方案的靈活性較差，需要相對穩定的加注 市場來滿足經營，投資與收益方面均不如槽車加注 靈活。

1.3 便攜式液罐替換加注

便攜式液罐傳輸與槽車、岸站加注存在本質差別，便攜式液罐傳送方案并非現場對LNG船舶的加注，而是通過更換LNG標準燃料罐實現。便攜式液罐可直接上船用作燃料儲存，這種方式下的LNG加注量是很靈活的，可以根據便攜式液罐的數量而定。

1.2.1 起搏器綜合征 起搏器綜合征是指單腔心室起搏過程中，因心房收縮時恰逢心室起搏收縮、房室瓣關閉，心房血向靜脈返流并激活心房壓力感受器，引起反射性血壓下降等血流動力障礙。發生率為5%～10%。

便攜式液罐替換加注十分方便，可在低峰期通過槽車完成便攜式液罐的加注，待LNG船舶用戶到港后提供LNG便攜式儲罐替換。便攜式液罐傳送方案的優點是操作便捷，加注船舶頻率高，方案投資成本低，碼頭條件約束低。

便攜式液罐傳送加注方案的不足是要求船舶必須使用便攜式液罐且液罐和船舶設計必須兼容，另外，便攜式液罐需要更多的連接管路，這會增加泄漏的概率及便攜式液罐操作風險。

1.4 躉船加注

躉船加注(Pontoon-to-ship bunkering，簡稱PTS)，是通過一艘LNG加注躉船為LNG燃料動力船舶提供安全、可靠、高效的LNG燃料加注。效果圖如圖2所示。

圖2 LNG加注躉船效果圖 Fig.2 Effect diagram of LGN bunkering pontoon

LNG加注躉船主要由躉船的船體、輪機、電氣和加注系統等部分組成。躉船加注系統主要由LNG低溫儲罐、加注臂或軟管、工藝管路和控制系統等部分組成。

LNG加注躉船是將LNG的儲存、加氣設施及配套的供電、消防設施均設在位于河道的LNG躉船上，岸上設置地中衡、LNG槽車回車場、纜車絞車房、生產輔助用房等設施，在LNG加注躉船上儲氣、加氣，其平面布置圖如圖3所示。

圖3 LNG躉船加注方案總平面布置圖 Fig.3 General layout of LNG pontoon bunkering scheme

LNG躉船加注的優點是LNG加注躉船作業時加氣受水位變化的影響小，適應性強，加氣操作方便；LNG輸送管道短，管道LNG損耗??；另外，岸上占地面積較小，所涉及的報批、報建手續單位相對比較單一，目前相關的規范《液化天然氣燃料水上加注躉船入級與建造規范》已頒布實施。

缺點是LNG儲存于躉船上，不便于接收陸域LNG氣源，利用槽車補充量局限性較大，小型船舶補充還未發展健全；另外，頒布的躉船相關規范中限定了加氣與卸氣不可同時進行，這樣限制了加氣規模；同時，躉船的建造需要一定時間，所選設備需得到船級社的認證，最主要的是其建站投資比較高[6]。

依據《液化天然氣燃料水上加注躉船入級與建造規范》中的等級劃分，加注躉船能布置的最大罐容為600m3，比較適用于小罐容天然氣燃料動力船補給LNG。在市場比較成熟的港口適合采用躉船+碼頭式的建站方案，這樣可以鎖定用戶，操作和維護也比較簡單[7]。

1.5 移動加注船加注

LNG移動加注船加注(Ship-to-ship bunkering，簡稱STS)，是LNG加注躉船加注功能的延伸，不僅可以為停靠在碼頭的船舶進行加注，而且能為出海的船舶在作業地點進行加注，增強船舶的續航能力，如圖4所示。目前移動加注船的相關規范《液化天然氣燃料加注船舶規范》也已頒布實施。

圖4 移動加注船效果圖 Fig.4 Effect diagram of moving bunkering pontoon

移動加注船可以在碼頭進行LNG加注，也可在船舶運行時在錨地或海上進行LNG動力船的補給；船對船加注具有高度靈活性，可以在碼頭和海上對各種類型的船舶進行加注，而且船對船加注LNG的裝載率高、加注容量大。LNG移動加注船具備機動、靈活等特點，服務范圍廣，比較適用于沿海水域或者錨地對外加注LNG[8]。

移動加注船的最大特點是配置高，造價比較昂貴，投資大。該方案不適合在大風、大浪、能見度低、暴風雪、急流和強海潮等惡劣天氣下進行作業，停泊時須把握好停泊時機，還應配置適當的護舷材和充足、牢靠的錨繩/錨索等。

1.6 接收站LNG返輸加注

LNG接收站通常也可提供2種船舶補給方式，一是利用現有LNG船舶的大碼頭，二是利用現有接收站的工作船碼頭。前者可為大型LNG燃料船進行加注，后者可為中小型船舶進行加注。接收站返輸流程為LNG經由返輸管線從儲罐通過輸送泵將LNG輸送至船上的LNG燃料罐。其優點是對于大型船舶比較適宜，可進行快速、大量LNG加注作業，其操作類似于LNG外輸作業；缺點是LNG接收站設計都較大，從加注量、碼頭靠泊、靠泊窗口等方面都適宜大艙容船舶的加注，對于小型LNG燃料動力船舶則無法加注，作業覆蓋面比較窄。

2 結 語

近年來LNG燃料加注產業在法律法規、技術等方面都取得了快速發展，從最初的槽車到多樣化加注模式，技術上都比較成熟，也各有優缺點。通過深入分析以上6種加注方式，在船舶實際加注設計中針對既定的目標船舶加注。如果采用固定碼頭加注方式，選用在接收站直接加注或者在危險品碼頭采用多輛槽車進行加注，LNG供給側的投資成本可大幅度降低，但會增加受注船舶港口使用費用和其進港與燃料補充航程的時間；同樣，內河航道船舶航線相對較為固定，在燃料加注中可以考慮使用躉船和便攜式液罐傳輸等方式；對于LNG燃料艙大艙容船舶的加注，在LNG燃料動力船舶設計階段需要考慮后期的加注方式，常規往往采用移動加注船或岸站返輸等方式，如果停泊在錨地可選用移動加注船舶方式進行加注，以減少受注船舶的相關費用及船舶使用時間。本文通過分析各種LNG加注方式，為LNG燃料動力船舶在LNG燃料加注方面的選擇提供參考。■