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1、绿色港口建设实践 LNG在港口机械设备、港作拖轮中的应 用及绿色智能港口建设与运营 福州 2014年12月3日星期三 第一部分 LNG在港口机械设备、港作拖轮中的应用 第二部分 绿色智能港口建设与运营 目录录 LNG在绿绿色港口应应用的政策背景 2011年9月28日，交通运输部“十二五”水运节能减排总体推进 实施方案提出“试点应用LNG驱动、电力驱动水平运输车辆技术”、 “试点应用内河柴油和LNG混合动力船舶技术”； 2012年10月26日，交通运输部关于港口节能减排工作的指导意 见提出“鼓励、支持试点采用LNG（液化天然气）清洁能源驱动港作 船舶、港作车辆及其它流动机械”、“开展停靠LNG动
2、力船舶的码头布 点方案、码头平面布置方案等相关技术的研究”。 2013年6月14日，国务院常务会议上确定将“加快调整能源结构， 加大天然气、煤制甲烷等清洁能源供应”作为防治大气污染十条措施之 一； LNG的基本情况 LNG的物理性质 主要成分：甲烷 临界温度：190.58K 在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化 物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162OC，实现液化。 主要物理性质如下表 气体相对密度 沸点/C （常压） 液体密度（g/l） （沸点下） 高热值 （MJ/m3） 颜色 0.600.70约-162C43046041.545.3无色透明 LNG在港作机械应应
3、用中的优势优势 动力“强”、连续作业“强“ 、 启动“强”，高效可靠 排放“低” 、噪音“低”、 绿色环保 使用成本“低”，经济性好 LNG在港作机械使用燃料成本降低 使用LNG燃料比柴油节约燃料成本30以上。装载机台数越多、单台 施工时间越长，则越节约燃料费用。 经济性对比（以下数据基于相同工况的实验得出） 项目 LW500K- LNG LW500K LW600K- LNG LW600K LW800K- LNG LW800K 每小时消耗15kg17L19kg22L26kg29L 燃料单价QYQYQY 每小时节约17Y-15Q22Y-19Q29Y-26Q 设定由于各地燃料价格不一，现按平均价格
4、 燃油Y=7.6元/L，天然气Q=6元/kg 计算 节约比（17Y-15Q)/17Y=30.3%(22Y-19Q)/22Y=31.8%（29Y-26Q）/29Y=30% 数据受不同工况，燃料价格不同的影响，但同种条件下基本能保证燃料成本至少节约30% LNG应应用后排放极低、低污污染 lLNG无色、无味、无毒、无腐蚀性，是目前世界上最清洁的能源，几乎不含硫、粉 尘和其他有害物，燃烧后的颗粒物排放量比柴油少50-70%,CO2排放比柴油少30%以 上。一台某型号的港口装载机工作8小时可比一台柴油装载机减少150Kg的二氧化碳 排放，一年减少45吨以上。 LNG应应用后噪声有效降低 LNG装载机在
5、行驶中的噪音小于同马力柴油装载机的噪音，极大地保护了驾 驶员的身体健康。 燃油型和燃气型的噪音对比 项目LW500K-LNGLW500KLW600K-LNGLW600KLW800K-LNGLW800K 司机耳旁 （dB) 788080827880 据有关调查研究表明：噪音上升1分贝，可增加3%高血压发病率。 LNG应应用大功率、长续长续 航较较好 LNG因其相对于CNG、LPG具有更为经济、安全等优势，以及其液 态储存能量密度大，更适于要求大功率长续航的重载卡车使用。因此 LNG与其它新型能源相比，在港口水平运输机械中的应用更具可行性。 据徐工集团的实际数据表明，目前徐工有2台LW800K-L
6、NG在连云 港东源公司使用，自2013.7-2014.4月，平均每台使用4400小时，每月 接近500小时，完全适应港口的高强度连续作业需要。 LNG应应用车辆车辆 的购买购买 成本较较高 由于LNG车的天然气发动机产量较柴油机小很多，制造成本高于柴油机 ，反映到价格上也相比柴油机昂贵。再有LNG设备的储气罐、供气调压 装置结构复杂，制造工艺要求高，也增加了很多成本。因此，LNG汽车 的整体价格要高于同档次的柴油车。 LNG在港作机械上维护维护 成本较较 低 以LNG动力集卡为例： 在日常维修保养成本问题上，LNG设备比设备增加了气罐和供 气调压系统，同时减少了柴油增压喷射系统，由于柴油机喷油
7、泵、单 体泵、共轨高压系统的维修保养费用较高，减少了这部分机构也相应 减少了发动机的日常维保成本，与LNG发动机增加的气罐和供气系统 维护费用两相抵消后，LNG发动机的维保成本比柴油机略低 。 计算LNG应用成本时，将维保成本视为相等，即应用LNG技术 的成本只有设备购置费用差异的一次性投入。 LNG集卡应应用的经济经济 效益逐步明显显 以天津港投入LNG集卡为例： 通过计算，LNG集卡的静态投资回收期为4.13年，动态回收期为 5.04年。该指标相对于集卡10年左右的使用寿命，经济性优势并不明 显。 2009年的柴油价格受金融危机影响处于近期低谷。随着经济形势的 好转，柴油价格必定重新进入上
8、升通道中。柴油价格按这种趋势发展， LNG集卡投资回收期将明显缩短。加之世界经济的复苏重振，必将带给 港口更多的集装箱作业量，这又可以提高港口的设备利用率。因此， LNG集卡的投资回收期应在3年左右。此技术对于港口行业拥有可观的投 资回报。 以后随着LNG 技术的发展，LNG发动机电子控制系统的国产化，以 及LNG 储气瓶及附件的批量化，车辆成本会更低，经济效益更加显著。 LNG集卡应应用港口进进入实质实质 性阶阶段 港口集卡的作业运程适合LNG 车辆使用。 港口码头的集卡主要以短驳作业为主，每辆集卡一天平均工作时间15 小时，行程 200 公里左右。而现在国内开发的低速LNG 集卡能连续作业
9、40 工作小时或连续行 驶450 公里，基本上与低速柴油发动机车辆持平。高速LNG 集卡能连续行驶400 800公里以上。港口完全有条件使用天然气集卡。 国内外LNG 天然气集卡技术基本成熟，能满足港口生产需要。 LNG 气站技术成熟，建站灵活，车辆加气方便，完全适合港口要 求。目前一般LNG气站有常规站和可移式成套组装站（一般为撬装LNG 加气站） 两种。撬装LNG 加气站占地面积约为800 平米/座，储气罐为50 立方米，（也有 30 立方的），供气能力为1万立方/日，能满足100 辆集卡日常加气需要，投资总 金额为约400 万。港口可根据LNG 车辆数量灵活建站和扩大规模。气站的设备不
10、复杂，管理也不难。对车辆 的充气也很方便，一般一辆集卡充气不超过5分钟。 左图：国内的港口专用LNG天然气集卡 右图：LNG天然气加气站 LNG在港作拖轮动轮动 力应应用的尝尝 试试 船东对LNG动力港作拖轮的需求日趋明显： 船东为配合完成大型LNG运输船的港内作业任务，确定设计建造 一批全回转港作拖轮的基本意向。船东对此类港作拖轮的设计提出的 基本要求除满足相关的国内外公约、规范及LNG行业通行要求之外， 还希望考虑使用LNG燃料作为动力以实现节能减排目标。 港作拖轮属于港口设施配套的重要设备，主要用于在港口区域内 为引航大型船舶并协助其操纵包括靠泊、离泊作业。随着科技经济水 平的提高以及船
11、舶不断的大型化，各大港现有或新造的拖轮多以全回 转拖轮为主，配备的主机功率也随着实际作业能力的需求而逐渐增 大。结合船东的实际使用需求，为配合完成不同的LNG运输船舶的港 内辅助作业，拖轮也考虑采用LNG燃料为动力， LNG在港作拖轮动轮动 力应应用的尝尝 试试 在技术上采取LNG和柴油双燃料发动机： 双燃料发动机可以在两种燃料模式下工作，不同工况下燃料自动 切换，动力系统稳定可靠，应变迅速，适应能力强。LNG发动机燃料 单一，对燃料供应链的依赖性强，有较大的空间和时间的局限性。 LNG发动机是针对LNG燃气专门开发的机型，能耗优化结果较好 ，因而燃料效率高，功率特性好。而双燃料发动机由于需要
12、兼顾两种 不同特性的燃料，因而在这方面较弱。 采用双燃料发动机，由于有两种燃料供给模式，CCS现行规范的 要求有所放宽，使系统的设计难度和施工难度都有所降低。 LNG在港作拖轮动轮动 力应应用的尝尝 试试 在燃料补给方式上采取槽车补给方式： 燃料补给的可靠性和便捷性是是选择发动机型式的关键因素。考察 当前我国LNG燃料供应设施的现状，在现阶段采用槽罐车加注方式最为 切实可行。 服务于港区的拖轮需要按照排定的工作计划分航次开展周期服务 作业。对于以纯LNG燃料的船型而言，需要频繁（几天）靠岸加注燃料 ，尤其是在一个作业周期内，剩余燃料有限的情况下，燃料的加注将受 限于作业的时间和空间。双燃料推进
13、系统船型则能够比较灵活的安排 LNG燃料和燃料油的加注时间，也能够保障在作业周期内的服务质量。 在国内现有LNG燃料配套设施的服务水平和条件下，双燃料机型方案是 兼顾各种因素的稳妥选择，更有利于LNG燃料的普及和推广应用。 LNG动动力港作拖轮轮的实际应实际应 用 2013年12月13日，由广州中船黄埔造船有限公司精心 打造的两艘全球首制6500马力多功能全回转液化天然气 （LNG）和轻柴油双燃料港作拖船“海洋石油521”号 和“海洋石油522”号完工交付。 6500马力双燃料全回转港作拖船是我国首次自主研 发的使用LNG燃料和船用轻柴油双燃料的多功能环保型 拖船。 该型船总长38.6米，型宽
14、11.6米，型深6米，航速14.5节，续航力1000海里， 主机功率为4800千瓦，可满足沿海航区拖带以及港内协助大型LNG船的顶推、拖 带和对外消防等正常港内作业要求，并具备溢油回收、消防等环保作业功能。在使 用LNG动力燃料模式下，该型船与采用柴油机的常规船舶相比，二氧化碳减 25.51%，二氧化硫减排88.52%，氮氧化物减排84.96%，燃料费用节省约30%， 具有广阔的市场前景。 第一部分 LNG在港口机械设备、港作拖轮中的应用 第二部分 绿色智能港口建设与运营 目录录 绿绿色智能港口建设设与运营营的重点 加强现有生产信息资源整合 ，提高信息化、智能化水平，打造 以“物联化、互联化、
15、智能化”为 特征的“智慧港口”，完善信息服 务体系和提升质量，通过系统的智 能化、互联互通、信息共享、内外 业务协同、系统信息安全等手段不 断增强核心竞争力。 港口智能化运营系统 物流信息平台 能耗监测平台 绿绿色智能港口建设设与运营营的效果 提升港口整体服务形象； 缩短建设周期，避免重复建设和资源浪费； 降低生产系统运行的风险； 提升码头公司的社会效益； 提升集团数据挖掘的价值； 绿色数据中心建设，减少污染； 为港口节约大量的信息化建设费用、系统运行维护费用等等 ； 用现代高新技术武装、改造传统产业，充分体现：引进先进 信息技术的同时,促进先进管理理念的提升。 港口智能化运营营系统统的要点
16、港口智能化运营营系统统的架构 港口智能化运营营系统统的功能体现现 物流信息化平台的总总体框架 物流信息化平台的整合模式 物流信息化平台：电电子口岸体系 口岸用户 海关 检验检疫 码头 船代 货代 无水港 仓储 船公司 货主 基础设施层 基于“3S”技术 数字化口岸关键 技术研究 电子口岸公共信息平台 无水港信息系统 口岸智能卡口系统 港口联动系统 区域陆运及货物电子交易系统 电子商务系统研究 港口物流信息平台与 数字化口岸建设体系 数据资源层 标准协议规范层标准协议规范层 港区信息管理系统 港区集装箱码头自动化作业系统 基于RFID应用 关键技术研究 口岸业务协同 平台及相关技 术研究 现代物流电子商 务平台关键技术 研究 港口能耗监测监测
