LNG 发动机：慢起步能否快提速？
发布时间：2014-11-05 09:46|
栏目： 行业新闻 |
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“技术水平低，新技术不成熟，大量推广应用有风险。”在 2014 中国国际液化天然气大会期间举办的 LNG 船舶发展论坛上，业内专家直言，目前，我国天然气发动机的推广应用还处于起步阶段，在技术方面存在不少短板。毋庸置疑，船用液化天然气（LNG）动力产业发展的一大关键在于发动机，而发动机及其核心技术的突破，又成为重中之重。为此，专家们从我国发展 LNG 动力船舶的现状出发，在实际操作层面，为天然气发动机的发展给出了具体建议。
国外企业先行树标杆
近年来，日益高涨的节能环保呼声和国际海事组织（IMO）等机构不断出台的严格的排放法规要求，成为船用动力产业不得不设法应对的难题。事实上，早在这些法规出台之前，国际上一些知名的船用发动机企业已经抓住先机，提前布局，开展了 LNG 动力相关技术的研发工作，为当前稳保行业的领先优势奠定了坚实的基础。
据了解，在上世纪 80 年代，瓦锡兰就开始研究低压喷射、高压喷射和单一燃料的船用气体发动机，最早应用在陆上，随后延伸到船用领域。经过多年积累，该公司在双燃料系统方面拥有了丰富经验和先进技术。如今，瓦锡兰已经拥有20DF、34DF 和 50DF 系列双燃料发动机产品，并且功率型谱非常完整，能够满足不同市场的需求。先发的优势，使得瓦锡兰明显领先于其他竞争对手，在世界船用双燃料发动机市场领域遍地花开。
目前，国外知名船用发动机公司都已经推出应用 LNG 作为燃料的发动机产品。除了瓦锡兰，曼公司拥有的 32/40DF、35/44DF 和 51/60DF 双燃料发动机等产品，也成为这一市场的有力竞争者。此外，美国的 GE 公司凭借 EMD16-645E3B 双燃料发动机、卡特彼勒公司凭借 379、398 和 399 系列发动机产品等，均在这个市场上占据了一席之地。面对排放法规，在原有柴油发动机的基础上加装后排气处理装置，是另一种有效的处理方式。但是，通过不断的开发与应用，使用替代燃料成为这些船机企业的心头好。而在各种替代燃料之中，LNG 又凭借良好的综合性能，成为业界公认的首选。中国船舶重工集团公司第七一一研究所高级工程师周军表示，LNG 是最清洁的燃料之一，其经济效益和安全性都令人满意。一来，LNG 与柴油存在一定的差价，降低了企业成本；二来，在使用方面，LNG 燃点较高，并且一旦泄漏便很快挥发，可满足船上的安全要求。周军介绍说，天然气发动机的主要应用领域，一是远洋运输船舶，尤其是在排放控制区域航行时间较长的船舶，二是一些港口作业船舶，以及近海运输、定点运输船舶，为的是减轻港口城市的大气污染。
国内立足现状谋发展
一边是国外知名企业掌握较为成熟的技术，另一边是国内船舶 LNG 动力应用处于起步阶段，仍然是新事物。尽管国内天然气发动机已经逐步在内河进行推广应用，但在包括能耗、排放等在内的综合性能方面，还不尽如人意。“目前国内所推出的，还不是真正意义上的双燃料发动机，大多数企业只是通过改造，从控制上实现了一些性能。”哈尔滨工程大学教授宋恩哲在论坛上表达了这样的观点。中国船级社武汉规范研究所所长罗肖锋介绍说，如果按照应用来分类，应用LNG 作为燃料的船用发动机可分为三类，即混燃发动机、双燃料发动机和纯气体机。
从国内内河船舶应用的情况来看，目前所采用的主要是混燃发动机。这是一种比较低级的 LNG 燃料应用方式，欧洲最初也曾推出过此类机型，不过很快就被双燃料发动机取代了。据了解，柴油-天然气混燃系统就是通过简单的改造和调试，将柴油机改造成既能完全使用柴油，又能使用柴油-天然气混燃的两用发动机。当使用混燃系统时，柴油喷油嘴向汽缸喷入少量柴油压燃，引燃主燃料天然气做功。与混燃发动机截然不同的是，双燃料发动机并非同时使用两种燃料，而是在柴油和天然气两种燃料模式下转换。这类发动机在实现 LNG 的环保效益等方面优势明显。罗肖锋表示：“目前在双燃料发动机技术方面，我国船用发动机制造企业还没有太多信心。”他同时介绍说，在纯气体机方面，我国已有船机制造企业在开展相关研发，并有产品推出。
结合天然气发动机在我国的应用实际，业界专家也提出了未来的发展建议。罗肖锋认为，业界应努力加快推动混燃发动机向纯气体机发展的步伐。宋恩哲则介绍说，哈工程大针对我国内河船舶 LNG 动力应用，提出了混燃发动机——微引燃式双燃料发动机——纯气体机“三步走”的观点。
抓住“七寸”推出新机型
对于国内，尤其是内河船市场已经开展的 LNG 动力应用，周军认为，高效、大功率的船用天然气发动机的缺乏，是目前存在的主要问题。当前，国内内河船LNG 动力应用只是解决了如何先把 LNG 用起来的问题，寄希望于通过一定数量的船舶来带动相关基础设施的建设。但这只是一个过渡阶段，未来为了提高能源的利用效率，取得更好的排放效果，高效、大功率新型发动机的推广应用势在必行。这一观点，与一些专家提出的推动双燃料发动机及纯气体机发展的建议不谋而合。目前，有关各方已经开始行动，开展了相关工作。例如，对于微引燃式双燃料发动机，工业和信息化部已立项，在未来两三年内相应机型有望投放市场。
当然，眼下要朝高效、大功率新型发动机的目标迈进，还存在一定的技术门槛。要越过这道门槛，需要业界潜心研究，争取在一些关键技术上实现突破。在这些“关键”当中，宋恩哲又具体列出了四个方面的核心技术：电子调速/机械调速+多点燃气喷射的燃料协同控制技术，集双燃料动力监控、安保、燃料喷射于一体的管理系统技术，燃料的混合与燃料优化技术，快速匹配标定技术。可见，这些应当是业界关注的重点和方向。对于未来的发展前景，业界专家普遍认为，未来几年，随着政策的引导、法规的完善、基础条件的保障，加上产品技术的进一步发展，船用 LNG 动力产业必将迎来一个快速发展的春天。
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