應(yīng)用清潔燃料是降低船舶溫室氣體排放最重要的措施，近年來(lái)受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。就目前而言，普遍認(rèn)為具有應(yīng)用前景的船舶清潔燃料包括LNG、甲醇、生物柴油、氫和氨燃料，其中，LNG是現(xiàn)階段和短期內(nèi)應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的清潔燃料。

LNG燃料船動(dòng)力系統(tǒng)

1.LNG燃料應(yīng)用現(xiàn)狀

2000年，世界第1艘使用LNG作為燃料的非LNG運(yùn)輸船“GLUTRA”(汽車/客運(yùn)渡輪)在挪威運(yùn)營(yíng)。2010年以前，LNG燃料動(dòng)力船舶技術(shù)發(fā)展緩慢，主要應(yīng)用在渡輪和工程船上；2011年之后，隨著環(huán)保要求不斷提高，LNG燃料動(dòng)力船舶發(fā)展明顯加速，而且開(kāi)始出現(xiàn)大型化趨勢(shì)。2019年12月，國(guó)內(nèi)首艘LNG燃料動(dòng)力客船“東江湖金龍舫”在湖南省郴州市東江湖正式啟航，開(kāi)啟了我國(guó)LNG清潔能源在客船上應(yīng)用的序幕，填補(bǔ)了我國(guó)LNG燃料動(dòng)力在客船上應(yīng)用的空白。2020年3月，俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司宣布建造俄羅斯首艘LNG燃料動(dòng)力客船“Chaika LNG”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全球總共訂購(gòu)了240 艘LNG動(dòng)力船。截至2022年1月底，全球已訂購(gòu)和運(yùn)營(yíng)中的LNG動(dòng)力船總數(shù)達(dá)到近700艘；至2030年，全球LNG動(dòng)力船預(yù)計(jì)將超過(guò)4000艘。

2.LNG燃料動(dòng)力系統(tǒng)

LNG燃料系統(tǒng)一般由燃料加注、燃料儲(chǔ)存、燃料供應(yīng)、燃料利用四個(gè)主要環(huán)節(jié)以及相關(guān)的控制與安全系統(tǒng)所組成(如圖1所示)。

圖1 典型LNG燃料動(dòng)力船舶燃料系統(tǒng)

加注站是LNG燃料加注操作所在的區(qū)域，一般布置在開(kāi)敞甲板上，通常設(shè)有加注接頭、回氣接頭及相關(guān)閥件，對(duì)于海船，還應(yīng)設(shè)置船岸通訊線路或等效設(shè)施，用于與外部加注方進(jìn)行通信；燃料艙用于在船上儲(chǔ)存LNG燃料，需要良好的耐低溫和絕熱性能，可采用A、B、C型獨(dú)立燃料艙或薄膜艙；燃料供應(yīng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將LNG制備成發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的溫度、壓力狀態(tài)下的氣體燃料輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)，通常設(shè)有氣化裝置、加熱裝置、調(diào)壓裝置及控制系統(tǒng)等。燃料利用是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)或其他用氣裝置(如鍋爐)使用LNG燃料為船舶提供推進(jìn)動(dòng)力，目前，LNG發(fā)動(dòng)機(jī)已成LNG運(yùn)輸船和LNG動(dòng)力船的最主流用氣裝置；控制與安全系統(tǒng)則是確保LNG燃料系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的重要保障，包括燃料液位、溫度、壓力監(jiān)測(cè)以及可燃?xì)怏w探測(cè)、報(bào)警、緊急切斷(ESD)等諸多功能。

LNG燃料動(dòng)力船舶布置要求

LNG燃料船上應(yīng)用對(duì)于布置提出了更多、更高的要求，包括燃料艙布置、機(jī)艙布置、管系布置、危險(xiǎn)區(qū)域或處所出入口布置等要求，其中機(jī)艙布置和燃料艙布置是最具代表性的要求。

1.機(jī)艙布置

LNG動(dòng)力船舶允許采用兩種機(jī)艙型式，即氣體安全型機(jī)艙和緊急切斷(ESD)防護(hù)型機(jī)艙。

氣體安全型機(jī)艙系指在任何情況下(無(wú)論是正常狀態(tài)下還是發(fā)生氣體泄漏情況下)均處于安全狀態(tài)的機(jī)艙型式。氣體安全型機(jī)艙最主要的特征是設(shè)置雙壁管，確保當(dāng)供氣管路發(fā)生泄漏時(shí)，氣體會(huì)被外管所圍蔽，不至于泄漏到機(jī)艙中，因此，機(jī)艙始終處于氣體安全狀態(tài)，機(jī)艙的電氣設(shè)備也無(wú)需采用合格防爆型。

ESD防護(hù)型機(jī)艙系指船上設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)機(jī)艙，機(jī)艙內(nèi)允許采用單壁管，但是當(dāng)一個(gè)機(jī)艙內(nèi)發(fā)生氣體泄漏時(shí)，應(yīng)立即切斷該機(jī)艙的氣體供應(yīng)，其他機(jī)艙內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)仍能提供維持船舶推進(jìn)所需的功率。但是，如果多個(gè)機(jī)艙之間有共用艙壁時(shí)，該艙壁應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度以承受可能發(fā)生的爆炸，而不會(huì)影響臨近處所。

2.燃料艙布置

燃料艙布置位置主要考慮防止外部碰撞對(duì)燃料艙帶來(lái)的損害。確定LNG燃料艙位置的方法有確定法和概率法兩種，一般選擇其中一種方法即可。

確定法就是根據(jù)技術(shù)法規(guī)中明確規(guī)定的燃料艙距舷側(cè)和船底的距離，來(lái)進(jìn)行布置設(shè)計(jì)。例如，燃料艙距離船殼外板不少于B/5(B為船寬，m)或11.5m，取小者；燃料艙距離船底不少于B/15或2m，取小者等。這種方法操作和執(zhí)行相對(duì)簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)靈活度低。

概率法則是通過(guò)計(jì)算燃料艙在船上不同布置位置的碰撞概率，進(jìn)而判斷其是否滿足給定的衡準(zhǔn)，因此為設(shè)計(jì)者提供了更為靈活的選擇。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與控制措施

風(fēng)險(xiǎn)通�？啥�義為事故發(fā)生的頻率和其后果嚴(yán)重性的乘積。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是確定風(fēng)險(xiǎn)的分布、識(shí)別和評(píng)估影響風(fēng)險(xiǎn)水平的因素，分析和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)水平，以便采取合理措施使風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的范圍內(nèi)。從流程上來(lái)說(shuō)，一般包括危險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐�、風(fēng)險(xiǎn)衡準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)控制措施等方面。

1.危險(xiǎn)識(shí)別

危險(xiǎn)因素識(shí)別方法，包括專家識(shí)別法、HAZID(危險(xiǎn)源辨識(shí))法、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析與故障假設(shè)法、故障樹(shù)分析法、事件樹(shù)分析法以及HAZOP(危險(xiǎn)與可操作性分析)法等。這些方法都需要參與分析的人員充分“頭腦風(fēng)暴”，反復(fù)討論研究。針對(duì)具體評(píng)價(jià)對(duì)象的特點(diǎn)，可以將不同的識(shí)別方法有機(jī)組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，確定相應(yīng)的危險(xiǎn)識(shí)別流程。

2.評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/strong>