可变比例掺水甲醇燃料供给系统原理性设计

船舶主机排放NO_x需要满足IMO TierⅢ的要求,基于MAN主机给出的甲醇掺水可有效降低排放NO_x的实验数据,设计了淡水掺入甲醇的供给系统。船舶燃料通过设计的甲醇燃料供给单元和淡水供给管路,再经比例混合供给主机。对二级加压加温、比例供给、消除管路气阻、惰化防爆安全等重点问题和关键点展开分析。该设计可实现淡水和甲醇按指定比例混合,压力和温度满足主机使用要求,分析表明,在主机负荷25%时,淡水可实现掺混质量流量比0.8,在主机负荷100%时,淡水可实现掺混质量流量比0.4,并可根据负荷变化实现比例可变。     

氨燃料散货船的方案设计

结合船舶行业要实现碳达峰、碳中和目标,需寻找替代能源来降低CO₂排放,氨燃料将会是最有希望的替代燃料的形势,分析氨燃料特性,结合散货船设计经验,对氨燃料散货船进行方案设计,提出两种可选的氨燃料散货船燃料舱的布置方案,对氨燃料的储存供给提供初步方案,明确氨燃料泄漏、蒸发、排放问题的处理方法。     

基于LPG的船用双燃料供给系统设计

针对某系列VLGC大型运输船,对绿色环保型燃料展开分析,完成全球首例船舶使用液化石油气(LPG)的系统改装设计,使该船主机能使用常规燃油和LPG双燃料驱动。基于LPG研发新增一套供给主机燃料系统,通过研究具体LPG液化、增压、调温、过滤、应急释放、监测、缓冲、控制、减压、吹除、双壁管及其通风等功能配置,提供液化输送的可控和多级安全应急释放保障。该系统突破常规的船用单燃油供给和LNG燃料需汽化后再供给主机模式,实现LPG作为双燃料系统在船舶上首次运用,最终符合DNV GL挪威船级社和IMO国际海事组织要求,在船舶燃料供给系统设计上具有重要意义。     

7万t油轮采用LNG燃料动力系统可行性分析

考虑LNG燃料动力系统的布置要求,在LNG燃料动力系统规范框架下,利用市场现有LNG燃料主机特点,进行主机选型分析、燃料罐计算分析结果表明,7万t油船采用LNG燃料动力系统,无论从设计技术层面、环境排放、燃油经济性等方面都切实可行,具有良好的应用前景。     

预混氢/氨对船用发动机燃烧和排放性能的影响

为了减少内燃机领域的碳排放，降低全球变暖的速度，从柴油机的功率、燃烧和排放性能等方面考察预混氢/氨燃料在高压共轨船用柴油机上应用的可行性。结果表明：随着预混氢/氨混合燃料中氨燃料比例的增加，柴油机的缸内压力峰值和缸内温度峰值升高，但柴油机的功率下降明显。氨燃料的燃烧特性较差，当氨的比例大于60%后，柴油机功率下降更为明显。使用预混氢/氨混合燃料燃烧模式后，柴油机CO₂排放大幅降低。当掺氨比例较小时，soot和NO_x排放波动较小，CO和N₂O排放逐渐升高；当掺氨比例大于50%时，CO、soot、N₂O和NO_x排放大幅降低。综合考虑柴油机的整体性能，H30/A70被选为最佳的氢/氨混合比例。研究结果可为内燃机减碳提供方向。     

氨燃料船舶氨气处理技术探索

随着航运业碳减排战略实施，作为零碳燃料，氨将成为船舶行业碳减排有力措施，氨燃料应用技术也将随之发展。氨气处理技术作为船舶安全运营的保障措施之一，必然紧跟氨燃料应用技术进步而发展。目前，船级社对船舶氨气排放的要求比较简略，未提出详细的设计要求。文章对现有陆地工业氨气处理技术进行分析，认为氨气吸收技术是当前最适合氨燃料船舶的氨气处理手段，而氨气燃烧和催化氧化技术在应用成本和NO_x排放方面还有待改善。     

氨燃料在商船上的应用分析

分析液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)、甲醇和生物燃料等“低碳燃料”,以及氢、氨等“零碳燃料”的应用现状,总结氨在排放性、经济性、能量密度、储存和运输等方面相对于其他燃料的独特优势。研究氨燃料在氨燃料发动机中的应用方式,提出储运和供应氨燃料时需采取的安全措施,以及采用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)技术解决氨燃料排放问题。通过分析可知,氨作为一种新兴的船用燃料,具有明显的应用优势,同时面临着不少挑战,例如,如何使其生产效率的提高和生产规模的拓展跟上需求增长的步伐,如何解决相关法规标准不完善、关键配套设备不成熟的问题,需要国家政策层面的支持和各行业的联合技术攻关。     

船用替代燃料应用进展

低碳航运背景下，为明晰低碳/零碳燃料的应用潜力，从理化性能、生产、储运和终端应用等维度对液化天然气、氢、氨、甲醇等潜在的船用替代燃料进行全面评述，分析船用替代燃料的应用进展情况。从替代燃料生命周期温室气体排放的角度来看，面向2050年的海洋运输，液化天然气是主要的过渡性燃料，而航运业选择可再生的甲烷、氢、氨、甲醇等其中的一种或几种作为未来船用燃料还具有不确定性，主要的挑战和障碍包括燃料成本、储运和加注基础设施、关键设备的研发与应用等。从技术、经济、环境、社会、可扩展性等多个维度进行评价，得出目前并没有一种燃料具有全方位、压倒性的优势从而可以完全替代燃油在船用燃料中的中心地位的结论。     

三大船型如何“氨”身立命？

<正>氨燃料动力船舶的研发和应用越来越受到关注，尤其当一些具有标志性项目出现后，将有效推动行业发展。氨燃料被认为是推动绿色航运发展的一次全新探索，对实现国际海事组织提出的减少船舶温室气体排放战略目标具有重要意义。近一段时期以来，航运巨头纷纷布局氨燃料船舶，船企及相关各方也积极开展船型及技术研发。氨燃料船舶技术已经成为三大主流船型中一道靓丽的风景。     

LNG燃料船的设计

为了应对海上排放控制规则以及可能设立的美国排放控制区,瓦锡兰、罗尔斯。罗伊斯、MAN、三菱重工等许多生产柴油主机的厂商已经开发出或者正在开发采用气体燃料的主机,而且将LNG作为船用燃料的技术和操作可行性已在挪威得到验证。目前,采用LNG作为燃料的船舶不断问世,渐成时尚。     

柴油机米勒循环结合EGR的性能分析及优化

文章建立了增压柴油机米勒循环结合EGR(废气再循环)的热力学模型,利用模型分析了柴油机设计参数对其性能的影响,为米勒循环结合EGR的增压柴油机参数设计提供了理论依据。研究表明,要使WP7柴油机的热效率和平均有效压力同时提高,增压系统效率需大于0.7。同时,以柴油机转速为1 500 r/min外特性工况点的NO_X排放下降50%、最高爆发压力不超过原机为约束条件,对WP7柴油机参数进行了优化设计。优化结果表明,该方法将有效压缩比从18降低到15.5,再结合12%的EGR率,可以在保持柴油机经济性、动力性与原机基本一致的前提下,将NO_X排放下降50%以上。     

应用螺旋桨削边技术减轻老旧船的主机负荷

螺旋桨削边技术对改善老旧船的船—机—桨匹配具有显著作用,通常对螺旋桨削边设计采用半理论半经验的近似估算方法,确定螺旋桨直径与随边的切割量。数十艘实船改造结果表明,采用螺旋桨削边技术可以使主机负荷减轻,工况改善,对提高主机的使用安全和延长主机的寿命极为有利本文将就螺旋桨削边技术的实际情况展开论述。     

甲醇加注系统及其惰化监测设计

针对船舶主机CO_x排放量需满足国际海事组织(IMO)的要求,文章基于甲醇燃料动力系统展开设计和布置分析。具体针对加注系统和惰化监测功能等关键问题方案进行研究,结果显示：采用U型包围式顶平设计可节省主甲板空间和实现自流通断功能。分析表明,在燃料舱上设计PV阀并在其出口管路上设置干燥气吹扫(风速0.5～3.0 m/s)和可燃气体探测,可有效进行燃料舱压控制和惰化监测,并增强了系统的安全性。     

LNG动力邮轮研发动向

正相比传统燃油,LNG可有效减少90%～99%的硫氧化物和微小颗粒物、80%左右的氮氧化物等污染物排放,以及20%～25%的二氧化碳温室气体排放,满足IMO的0.5%限硫令和TierⅢ排放标准,被航运界视为未来一段时间内的主要清洁能源。LNG在邮轮上的应用主要有两种途径:一是用作双燃料主机的燃料;二是用作燃料电池的燃料。目前前者技术相对成熟,后者尚处于研究示范应用阶段。     

核主元分析在船舶燃料系统状态监测中的应用

随着船运事业在全球范围内获得突飞猛进的发展,船舶动力系统和燃料供给系统也变得更加强大,因此船用燃油监控系统也应运而生,这对保障船舶的航行安全和降低运输成本至关重要。但是复杂的船舶燃料供给系统涉及到众多的变量,需要采用人工智能才能胜任。针对上述需求,文中结合核主元分析法的非线性控制思想,对燃料系统的状态监测和故障控制进行数学建模研究,结合仿真实验,模拟船舶燃料控制系统在复杂情况下的状态,通过提取系统自身的特征值T~2和SPE,实现对系统状态和故障的有效判断。     

G32系列柴油机研制

G32系列柴油机是广州柴油机厂新开发的船用中速大功率柴油机,新产品的研制工作采用产学研联合,由广州柴油机厂和七一一研究所以厂所合作的方式进行。G32柴油机的平均有效压力Pe=2.30MPa,倒挂主轴承结构,三段式船用大端连杆,厚壁气缸套。高效率脉冲增压系统,等压燃烧,排放机内控制,安全监测系统对主轴承温度等重要参数进行实时监控。     

大型低速柴油机性能预测动态模型

性能预测模型及其仿真是柴油机设计、电控和故障诊断研究的重要手段。容积法模型能准确反映缸内压力的变化,但计算耗时长。它具有动态仿真的能力,一般应用于稳态仿真。通过对缸内工作过程和涡轮增压器模型的简化,结合曲柄连杆机构动力学模型,建立了以容积法为基础的涡轮增压多缸柴油机动态模型。缸内工作过程以曲轴转角为计算单位,其他部分以时间为计算单位。模型可观测瞬态过程中各主要参数的变化。以6S60MC型船用柴油主机为例,用MATLAB/SIMULINK实现仿真模型,在XEON3.0G工作站进行仿真。仿真结果显示,模型数据与台架试验数据吻合良好,仿真300 s耗时245.4 s,满足实时仿真的要求。     

世界最大的乙烯液化气船建成

我国首制的2．2万立方米半冷半压式乙烯液化气船今天在沪下水，该船由江南造船有限公司为美国航海人控股公司建造，是目前世界上规模最大的乙烯液化气船。这条名为“航海人火星”的乙烯液化气船，总长170米，两柱间长160米，型宽24．20米，型深16．70米，吃水10．97米，载重2．28万吨。船上装有4个独立的双环液罐，每个液罐均适用于装载乙烯、工业丙烷、无水氨、丙烯、丁二烯、     

船舶主机HPSCR布置及系统研究

为解决船舶主机高压选择性催化还原脱氮(HPSCR)系统设计中排气系统布置不合理、尿素系统供给不正常、压缩空气系统供气量不足等问题,按照国际海事组织(IMO)TierⅢ的排放标准,以62000 t散货船主机HP-SCR系统为研究对象,对其系统原理、机舱布置方式、压缩空气系统、尿素系统进行研究.结合实船布置提出优化方案、调整布置方式、改进系统设计,同时在满足主机HPSCR系统的设计和使用条件前提下,兼顾实船运营和维护的便利性和经济性,为后续主机HPSCR系统设计提供宝贵经验.     

可变截面涡轮增压瞬态性能仿真研究

为研究可变截面涡轮喷嘴开度对发动机的性能影响,建立GT-power和MATLB/Simulink联合仿真模型。采用GT-power软件建立的TBD234V12可变截面涡轮增压柴油机仿真模型研究发动机稳态性能,联合MATLB/Simulink软件建立的可变截面涡轮增压柴油机控制模型,对发动机瞬态性能进行仿真计算。结果表明:在发动机瞬态工况下,可变截面涡轮增压系统可以明显改善常规增压柴油机的动力性、经济性和动态响应特性,并且有效降低增压柴油机的时滞性,涡轮迟滞时间的降幅约为30%。