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1、主要内容：各推进装置特点。第十三章 液化气船主推进装置Chapter 13 Main propulsion plant of liquefied gas carrierEquipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 1 第十三章 液化气船主推进装置Chapter 13 Main propulsion plant of liquefied gas carrier第三节第三节 带有再液化装置的低速柴油机推进装置带有再液化装置的低速柴油机推进装置 第四节第四节 双燃
2、料发动机推进装置双燃料发动机推进装置第一节第一节 蒸汽轮机推进装置蒸汽轮机推进装置第二节第二节 燃气轮机推进装置燃气轮机推进装置Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 2 第十三章 液化气船主推进装置Chapter 13 Main propulsion plant of liquefied gas carrier 目前所有的目前所有的LNG运输船都是靠运输船都是靠蒸汽驱动蒸汽驱动的。第一批的。第一批柴油驱动的柴油驱动的LNG运输船现已经投入使用。而且在
3、己下的运输船现已经投入使用。而且在己下的LNG运输船订单中，每三艘船就有一艘是靠柴油驱动的。运输船订单中，每三艘船就有一艘是靠柴油驱动的。 已经被订购的柴油驱动的已经被订购的柴油驱动的LNG运输船中，有一半将会运输船中，有一半将会装有装有双燃料中速柴油机加电力推进双燃料中速柴油机加电力推进（DFDE）装置，其余）装置，其余的将会装有含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置。的将会装有含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置。 目前还没有任何超过目前还没有任何超过166000立方米的船预定使用立方米的船预定使用DFDE装置。而含装置。而含再液化设备的直接驱动的低速柴油装置再液化设备的直接驱动的低速柴油装
4、置将在将在200000立方米或以上的双螺旋桨大船上使用。立方米或以上的双螺旋桨大船上使用。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 3 内燃机内燃机柴油机、汽油机、燃气轮机热机 外燃机外燃机蒸汽机、蒸汽轮机热机热机把热能转换成机械能的动力机械。 内燃机内燃机是将燃料（液体或气体）引入气缸内燃 烧，再通过燃气膨胀、推动活塞、曲柄-连杆机构，从而输出机械功的热力发动机。 外燃机外燃机燃料在机器外部燃烧的发动机。Equipments of Liquid Car
5、go System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 4 蒸蒸汽汽推推进进船船舶舶基基本本依依靠靠蒸蒸发发损损耗耗气气体体和和重重油油作作为为混混合合燃燃料。料。 自然蒸发损耗气体总是在自然蒸发损耗气体总是在两个锅炉两个锅炉中的一个内燃烧，这中的一个内燃烧，这样的话有足够的冗余可以避免蒸发损耗气体在舱内积聚，也样的话有足够的冗余可以避免蒸发损耗气体在舱内积聚，也不再需要液化装置。不再需要液化装置。 船用蒸汽装置技术在不断进步，但是船用蒸汽装置技术在不断进步，但是热效应热效应远远落后于远远落后于柴油机技术，混合气轮
6、机推进系统，柴油机技术，混合气轮机推进系统， 甚至是陆上的蒸汽透平甚至是陆上的蒸汽透平装置。装置。船员配置也很困难船员配置也很困难，因为整个行业己经转向使用更加，因为整个行业己经转向使用更加高效的柴油机。另外把低速柴油机和轴直接连接，避免使用高效的柴油机。另外把低速柴油机和轴直接连接，避免使用了昂贵的了昂贵的减速齿轮减速齿轮。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 5 第一节 蒸汽轮机推进装置Section 1 Steam turbine propul
7、sion plant LNG船传统的推进装置是采用蒸汽轮机动力装置。船传统的推进装置是采用蒸汽轮机动力装置。 该该动动力力装装置置主主要要由由主主锅锅炉炉、汽汽轮轮机机、减减速速齿齿轮轮箱箱、凝凝汽汽器器以及以及螺旋桨螺旋桨轴系轴系组成。组成。 其其工工作作原原理理是是货货舱舱内内的的甲甲烷烷蒸蒸发发气气/燃燃油油在在双双燃燃料料主主锅锅炉炉中中燃燃烧烧后后产产生生高高压压过过热热蒸蒸汽汽，驱驱动动蒸蒸汽汽涡涡轮轮，经经减减速速齿齿轮轮箱箱后后带带动动螺螺旋旋桨桨；工工作作后后的的废废汽汽经经主主冷冷凝凝器器冷冷凝凝后后至至凝凝结结水水系系统统进进行行循循环环。部部分分过过热热蒸蒸汽汽用用于于
8、透透平平发发电电机机组组或或透透平平给给水水泵。泵。 一一、工作原理工作原理 船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分。 它它的的作作用用随随着着船船舶舶种种类类和和主主机机型型式式的的不不同同而而有有所所差差异异。在在蒸蒸汽汽动动力力装装置置的的船船舶舶上上，蒸蒸汽汽锅锅炉炉产产生生的的高高温温高高压压蒸蒸汽汽用用于于驱驱动动主主汽汽轮轮机机运运转转，以以推推动动船船舶舶前前进进。同同时时，也也为为各各种种蒸蒸汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备汽辅机和其他需要以蒸汽为热源的设备提供不同质量的蒸汽。提供不同质量的蒸汽。 这这种种以以驱驱动动主主汽汽
9、轮轮机机运运转转为为主主要要任任务务的的蒸蒸汽汽锅锅炉炉称称为为主主锅锅炉炉。其其蒸蒸汽汽参参数数约约为为压压力力6.010MPa，温温度度520545。一一般般每每艘艘船船上上装装设设两两台台主主锅锅炉炉。主主锅锅炉炉是是指指锅锅炉炉产产生生的的蒸蒸汽汽供给主推进机械的锅炉。供给主推进机械的锅炉。 1、主锅炉主锅炉Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 11 2.主蒸汽轮机主蒸汽轮机 主蒸汽轮机是将蒸汽热能转换为机械功的原主蒸汽轮机是将蒸汽热能转换为
10、机械功的原动机，蒸汽能量要经过两次能量转换过程：最初动机，蒸汽能量要经过两次能量转换过程：最初蒸汽的热能转换为蒸汽的动能，然后蒸汽的动能蒸汽的热能转换为蒸汽的动能，然后蒸汽的动能转换为机械功。主蒸汽轮机结构主要由高压透平、转换为机械功。主蒸汽轮机结构主要由高压透平、低压透平与主冷凝器以及减速齿轮箱与主推力轴低压透平与主冷凝器以及减速齿轮箱与主推力轴承三个单元组成。承三个单元组成。 川崎川崎KHI和三菱和三菱MHI是目前世界上最具竞争力是目前世界上最具竞争力的两家主蒸汽轮机和主锅炉公司。的两家主蒸汽轮机和主锅炉公司。Equipments of Liquid Cargo System on Tan
11、kers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 12 3.主锅炉的检验（1）所有炉龄10年及以上的主锅炉，应在每5年船舶特别检验期至少进行两次内部检查。两次检验间隔期最大不超过36个月。（2）炉龄10年及以上的水管主锅炉， A应在每5年船舶特别检验期至少进行两次内部检查。两次检验间隔期最大不超过36个月。 B当船舶安装1台水管主锅炉，每年进行一次内部检查（3）炉龄大于10年的火管主锅炉，应每年进行一次内部检查。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第
12、十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 13 3.主锅炉的检验（4）每次船舶年度检验应对锅炉进行外部总体检查。（5）蒸汽管检验的检验周期如下： A直径超过76mm，工作温度不超过450度的蒸汽管，以及直径超过76mm铜管和铜合金蒸汽管自其制造或安装之日10年以后，每5年进行一次检验； B直径超过76mm，工作温度超过450度得蒸汽管，在其制造或安装之日5年以后，每5年进行一次检验。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 14 燃气轮机技术
13、从燃气轮机技术从1939年德国研制成功第一台年德国研制成功第一台航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业航空涡轮喷气发动机和瑞士研制成功第一台工业发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等发电用燃气轮机开始，经过人们对气体动力学等基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结基础科学认识的深化，冶金水平、冷却技术、结构设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐构设计和工艺水平的不断提高和改进完善，已逐步进入了实质性发展阶段。步进入了实质性发展阶段。 二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性二次大战后，航空燃气轮机的发展是飞跃性的，仅仅五年，在作战飞机上就取代了航空活塞的，仅仅五年，在作战飞机上就取代
14、了航空活塞式发动机，实现了喷气化。式发动机，实现了喷气化。60年代初期，涡轮风年代初期，涡轮风扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机扇发动机的问世大大加快了民用运输机燃气轮机的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。的进程，并很快成为各种军用飞机的动力装置。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 15 第二节 燃气轮机推进装置Section 2 Gas turbine propulsion plant 燃气轮机是利用燃料的化学能转变为燃气的热能，再
15、经燃气涡轮时能将热能转变为机械能和电能的原动机。目前简单循环燃气轮机效率已达42%，正在研制中的可达60%。 优点：（1）高输出功率；（2）紧凑的尺寸；（3）重量轻；（4）高扭矩；（5）低噪声和低振动；（6）低排放；（7）润滑油消耗低；（8）维护保养成本低；（9）燃气轮机模块能够快速安装和更换。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 16 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船
16、液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 17 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 18 如果选用M T30型燃气轮机做LNG船主机，船的总长可缩短19米，而载重量可增加12%。可维修性好，具有模块化结构等特性。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 19 Equipments
17、of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 20 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 21 低速柴油机，是最高效的船用推进器。当蒸发损耗气低速柴油机，是最高效的船用推进器。当蒸发损耗气体在甲板上的再液化装置中液化时，低速柴油装置燃烧重体在甲板上的再液化装置中液化时，低速柴油装置燃烧重油或低硫柴油。再液化装置并不是新技术，但是它们在船
18、油或低硫柴油。再液化装置并不是新技术，但是它们在船用上的使用却是新技术。用上的使用却是新技术。 在机舱最底部，装有两个低速柴油机提供推进力。柴在机舱最底部，装有两个低速柴油机提供推进力。柴油机和固定螺距螺旋桨连接。除了主机，还有四个辅助柴油机和固定螺距螺旋桨连接。除了主机，还有四个辅助柴油发电机，它们被安装在机舱的主甲板下以提供船上的电油发电机，它们被安装在机舱的主甲板下以提供船上的电力。主机和发电机都被设计成可以依靠重油不间断地工作。力。主机和发电机都被设计成可以依靠重油不间断地工作。发电机提供的电力将供给包括再液化装置，货油泵，主机发电机提供的电力将供给包括再液化装置，货油泵，主机辅助系统
19、，艏侧推机（如果存在的话）以及居住舱的使用。辅助系统，艏侧推机（如果存在的话）以及居住舱的使用。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 22 第三节 柴油机推进装置Section 3 Diesel engine propulsion plant 有两套基本设备的配套，提供了推进和电力供给上的有两套基本设备的配套，提供了推进和电力供给上的冗余。一个主机或其辅助系统发生故障时，不会使船不能冗余。一个主机或其辅助系统发生故障时，不会使船不能航行，另外一个主机
20、将会继续工作，提供正常推进力的一航行，另外一个主机将会继续工作，提供正常推进力的一半，让船可以到达最近的港口。半，让船可以到达最近的港口。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 23 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 24 一、双燃料经济操作模式 双燃料操作模式在柴油机负荷大于30%时使用。 负荷大于30
21、%时，燃气作为主燃料提供给柴油机，同时还需要提供不少于5%先导油，以控制燃烧定时； 在30110%负荷之间，操作者可根据可用蒸发气的多少来选择燃油和燃气的比率。 这种操作模式可在所有正常的操作状况下提供最佳的比燃料消耗率，可在60100%柴油机负荷范围内实现最经济操作。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 25 双燃料模式又包括三种情况：1.“最小先导油量”双燃料模式，即正常模式。负荷大于先导油量所能提供的功率时，如果负荷变化，控制系统会根据燃气压缩
22、机的设定排出压力和实际排出压力之间的差值，增加或减少燃气的量，但燃油量不变。2.“给定燃气量”模式。当系统所能提供的最大燃气量仍然不能满足柴油机的负荷需求时，控制系统会根据负荷的变化增加或减少燃油量，而燃气的量不变。3.“全燃油”模式。当燃气系统故障，或LNG液舱空载时，全部使用燃油。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 26 二、低氮氧化物排放模式 柴油机在所有操作范围内，尤其是在75%负荷时，可实现氮氧化物排放的最小化。三、部分负荷排放模式 用来
23、满足当船舶准备在较长的时间内使主机工作在部分负荷时的特殊排放需要。四、特殊排放操作模式 用来满足船舶航行在对排放有特殊要求的区域内的情况。Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 27 五、双燃料发动机电力推进LNG船(1)显著提高船只的燃料经济性 电力推进系统的总推进效率比蒸汽推进系统高出约48%;(2)降低船只的装机功率电站既可用于推进系统又可用于货物装卸。(3)提高船只的载货容量通过对机械零部件有效的模块化配置和灵活性布置而实现。(4)增强船只的操
24、纵性和紧急制动性能变速变频器确保推进电机的输出转矩、转速和功率具有全面的灵活性。(5)保障了船只的可靠性和可用性采用高推进冗余和标准化得成熟技术。 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 28 当船舶进出港口机动航行或在锚地时，船舶需要的推进功率减少，这个时候虽然液货舱的压力保持在承受范围内，但是这些蒸汽超过了推进系统的需要。 气体燃烧装置（GCU）除了主要用来在正常操作时处理过多的蒸发气以外，还必须用来燃烧在液货舱检查之前惰化操作时从液货舱内排放出来
25、的气体。 为了燃烧天然气蒸发气和惰性气体混合物，气体燃烧装置必须能够兼容低功率燃烧指标（low power of combustion index, PCI)燃料气体。第四节 气体燃烧装置Section 4 Gas Combustion UnitEquipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 29 Equipments of Liquid Cargo System on Tankers 液货船液货系统设备液货船液货系统设备 第十三章第十三章 液化气船主推进装置液化气船主推进装置 30 The end of chapter 13
