面对国际海事组织( IMO) 日渐严苛的船舶废气排放法规要求，以及日渐严峻的盈利压力，船舶开始寻求用更加洁净且低价的燃料来替代或部分替代现有的燃料油。天然气作为一种清洁、方便、高效的优质能源越来越受到各国的重视。而一种采用燃料油和天然气的双燃料柴油机推进系统，因同时兼有突出的节能、环保、及有效降低运输成本的特点，逐渐成为船舶发展的新热点。然而，天然气易燃、易爆、易泄露的特性，将让船舶燃气管路系统设计面临巨大挑战。那么双燃料船舶是如何保障燃气管路安全的呢？

LNG运输船是最适合发展双燃料动力的

对机舱内所有的供气管（燃气管）路采取气密环围手段

从船舶结构看，船舶的机舱属于“密闭”空间，且在这个密闭的空间里布置有主机、辅机、锅炉等设备，这些设备在工作时会散发大量的热量到周围环境中去。而易燃、易爆、易泄露的天然气被输送到机舱后，将增大机舱的火灾和爆炸风险。为保证船舶机舱的安全，以及维持主要燃气动力设备安全可靠地运行，实际的技术手段是对机舱内所有的供气管路采取气密环围，使管路中可能的气体燃料泄露风险降至最低。通常采用双层管（双壁管）路设计和通风导管设计。

机舱

双层管（双壁管）设计

燃气管路采用双层管设计，是双燃料动力船舶最常用的手段，它是由一大一小两个管子套合在一起，其中由支撑件支撑。它的原理是：内管用于输送天然气燃料，外管则进行实时通风建立微负压，以便能够保证在燃气内管泄露的故障情况下及时排出泄露的燃气。通风的方式是在系统中设置离心式排风机对外管进行强制通风，并将吸风口和排风口设置在上甲板安全区域，从而满足了双层管通风系统要独立于其他通风系统的规范要求。此外，在风机进口处还安装可燃气体探测器，用于检测双层管的环形空间内有无燃气泄漏，如检测到的燃气含量超过设定值，将切断燃气，转成燃油运行模式保障系统运行安全。

双层管供气系统。图片来源《船用双燃料发动机台架试验天然气供气系统》

通风导管设计

除了燃气管路采用双层管设计外，双燃料船机舱在设计过程中还采用了通风导管设计。如下图，构建一个专门的燃气通风管道，风道出风口配有2台防爆风机(一用一备)；进风口则采用鹅颈式通风筒；管路中还配有相关防火风闸、止回风闸等。风管连接采用套管焊接形式以保证安全性。主机供气双层管（燃气管）在进入机舱前接入通风管道，燃气管在通风管道的保护下连接主机以及延伸至机舱外。通风系统的进气和排气口都分别设置在安全位置。当双层管外管的保护失效时，该系统能有效的排出泄露燃气，这样就进一步保证了燃气管路的安全。

主机供气管路通风管系走向图。图片来源《双燃料集装箱船机舱通风系统设计与配置》

燃气供给管路惰气吹扫/置换技术

除了以上保护措施，在应对特殊情况，诸如双壁管抽风系统不能产生和维持所要求的空气流量时；气体浓度将达到爆炸极限的60%时；气体燃料供应管内气体压力异常时；双燃料发动机舱室/机舱失火时；燃料气总阀故障状态时等特殊情况下，利用惰气有效吹扫燃气管路中留存的可燃气，以保证燃气管系的安全。此外，在发动机每次停机之后都需要对双壁管内管注入氮气，将供气管内的天然气置换为氮气，以防止发动机启动时发生爆燃。

双燃料船机舱在设计过程时，对其安全性和 可靠性的要求应该与柴油机船舶具有相同水平

参考文献资料：《船舶柴油机 》《双燃料动力船舶燃气双层管系统设计》《双燃料集装箱船机舱通风系统设计与配置》《27500m³LNG双壁管及支架设计、制作和安装》《船用双燃料发动机台架试验天然气供气系统》《船用ME-GI 双燃料发动机技术分析》《LNG运输船双燃料主机燃气供给管路惰气吹扫方案设计初探》

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作者：小船人的梦想 2020年5月24号