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