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致 谢 58
参考文献 59
第一章 绪论
1。1 研究背景
近些年,随着船舶业的快速发展,以及以柴油燃料油为主的燃料大量使用,使得 每年 CO2 的排放量达到 11×108t/a,占全世界总排放量的比重达到了 5%,硫化物排放 量占全球总排放量 18%,氮氧化物的排放量占全球总排放量的 32%[1],由于船用化 石燃料的大量使用,大气污染和水体污染的问题越来越严重。
面对目前世界气候的严峻形势,各国相继出台了很多相关环保法规,其中,直接 规定了有关防治船舶污染和排放的时限和指标。尤其是在 2010 年的 12 月,经联合国
气候变化框架公约第 16 次缔约方大会和第 6 次《京都议定书》成员国大会(简称坎 昆会议)之后,有关减少碳排放的倡议越发受到各国人民的关注和倡导。其中,在环 境方面,有关运输船舶对水体的污染,国际海事组( International Maritime Organization, IMO) 出台的相关法规中,规定了有关燃料油的平均含硫量,轻质燃料油中的硫质量 比重要从 2010 年的 1。1%降到 2015 年的 0。2%,重质燃料油的硫质量比重要从 2010 年的 4。3%降到 2020 年的 0。7%。为应对环境恶化而提出的这些法规不仅对航运业具 有深刻影响,对相应的船舶燃料的供应市场与带来了很大的变动,这对船舶燃料供应 市场而言既是机遇同样也是挑战。面对目前全世界石油数量的匮乏以及较贵的价格, 在寻找比石油等更清洁环保的代替燃料的过程中,液化天然气(LNG)凭借其显著的 经济优势和环境优势为将来船舶业的更好发展带来了光明。
1。2 研究意义
一种新型清洁能源燃料—液化天然气(LNG),它的组成成分中最主要的物质是甲 烷,甲烷经燃烧后释放出的产物只有 CO2 和 H2O,因此,具有排放清洁的特点。LNG 的密度与空气相比较低,因此,如果出现 LNG 泄露的现象,LNG 将在短时间内自然 汽化,因 LNG 具有无色、无毒、无腐蚀性以及无味等特点,所以不会污染水体。气 态天然气的具有很大的比体积,需要占用很大空间储存,所以为了提高对 LNG 的运 输效率,常在 1。02×102kPa 的压力下,对天然气进行一系列的处理后冷却并且液化至
-162℃,液化后的体积变为原来体积的 1/600 左右,从而可达到提高长途船运 LNG
经济可行性的目的。
条件温 度为 20 ℃时, 0 号柴油 的低热值 为 38。44 MJ/L , 天然气 的低热值 为
33。75MJ/m3。在相同燃烧效率前提下,进行热值比较可知,1。0m3 天然气的热值与
0。88L柴油的热值相当[2]。有关轻柴油与NG的相关参数如表1-1所示。
由表1-1可知,与柴油相比,LNG的具有更高的火温度,且火焰的传播速度较低, 所以不容易达到爆炸的极限,安全性更强。据由日本新能源产业技术综合开发机构发 表的《高效率、低公害天然气汽车实用化开发报告》研究结论:1。0m3天然气进入发 动机燃烧后产生的热量与0。75L柴油燃烧后产生的热量相等。且在提供相同热量的情 况下,LNG的价格较柴油的价格低了约30%左右。
表1-1 轻柴油与天然气的相关参数表
项目 轻柴油 LNG
理想混合气热值(燃料+空气)/MJ·m-3 3。786 3。390
燃料低位热值/MJ·kg-1 38·44 LNG动力船LNG汽化工艺研究与设计(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_101006.html