尋找清潔替代能源已成為船用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的重要研究方向之一。甲醇是清潔能源之一，世界主要船用發(fā)動(dòng)機(jī)廠商已在該領(lǐng)域開展了與之相關(guān)的研究及應(yīng)用。日前，瑞典船舶管理公司Marinvest公司旗下首批以甲醇雙燃料ME-LGI（液態(tài)氣體注入甲醇）發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的2艘船舶均通過了10000小時(shí)運(yùn)行試驗(yàn)。同時(shí)，該公司還宣布其ME-LGI組合的船隊(duì)已依靠甲醇累計(jì)運(yùn)行50000小時(shí)。
據(jù)了解，這兩艘甲醇運(yùn)輸船由Waterfront Shipping公司按定期租船協(xié)約管理，在全球范圍內(nèi)運(yùn)營。曼恩能源解決方案（MAN Energy Solutions）銷售和推廣經(jīng)理René Sejer Laursen說：“當(dāng)引入甲醇作為二沖程船用燃料時(shí)，我們遇到了一些常見問題，包括因甲醇具有潛在的腐蝕性而要解決內(nèi)襯潤滑問題。然而，累計(jì)運(yùn)行50000小時(shí)后積累的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)解決了所有這些問題，ME-LGI發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)生任何維護(hù)問題，且顯示出了比燃油更高的效率?！庇纱丝梢姡状及l(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已日趨成熟。
研發(fā)技術(shù)日益成熟
隨著2020年“限硫令”生效期的日益臨近、國際海事組織（IMO）關(guān)于二氧化碳總排放量2050年減少50%的法規(guī)帶來的壓力驟增，以及日益嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)的出臺(tái)，人們逐漸提高了環(huán)保意識(shí)，有的國家對進(jìn)入其港口的船舶排放提出了更高的要求。為降低有害物質(zhì)的排放，船用發(fā)動(dòng)機(jī)廠商紛紛探索研發(fā)如液化天然氣（LNG）、氫能、甲醇為替代燃料的新型船用發(fā)動(dòng)機(jī)。
自2000年以后，世界主要船用發(fā)動(dòng)機(jī)廠商相繼研發(fā)了以LNG為燃料的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，如MAN ME-GI系列、瓦錫蘭DF系列等。隨著LNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)船應(yīng)用不斷增多，LNG動(dòng)力船舶也從內(nèi)河流域的小型、短途船舶擴(kuò)展至大型遠(yuǎn)洋船舶。2017年，中國船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司與法國達(dá)飛輪船簽署了9艘22000TEU超大型集裝箱船建造合同。該批箱船采用中船集團(tuán)全資WinGD公司研發(fā)的全球最大缸徑雙燃料主機(jī)。這是LNG燃料推進(jìn)系統(tǒng)在大型集裝箱船上的首次應(yīng)用，具有開創(chuàng)性意義。
為進(jìn)一步優(yōu)化雙燃料二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，2011～2012年，曼柴油機(jī)與透平公司（MDT）推出了ME-LGI雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，使低速柴油機(jī)能燃用甲醇和液化石油氣（LPG）等燃料。據(jù)了解，ME-LGI技術(shù)是對ME-GI技術(shù)的補(bǔ)充。ME-LGI 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)特別設(shè)計(jì)了增壓燃料噴射閥，因此可以配套采用低壓燃油—?dú)怏w供應(yīng)系統(tǒng)，有利于降低設(shè)備費(fèi)用、提高可靠性。2016年，Waterfront Shipping公司租用了7艘裝備ME-LGI發(fā)動(dòng)機(jī)的50000噸甲醇運(yùn)輸船，該型船被認(rèn)為是全球首批采用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)輸船。2018年2月，Waterfront Shipping公司宣布，將再租用4艘計(jì)劃于2019年交付的甲醇運(yùn)輸船，其動(dòng)力系統(tǒng)仍是能夠以甲醇為燃料的ME-LGI雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)時(shí)Waterfront Shipping公司總裁Paul Hexter表示，自2016年以來，7艘甲醇運(yùn)輸船一直安全可靠地運(yùn)營。這一成功經(jīng)驗(yàn)使得該公司再次租用4艘新船，使其船隊(duì)中以甲醇為燃料的船舶的占比增加到40%?！凹状枷怠毙麓缂s而至，8月16日，現(xiàn)代尾浦為Waterfront Shipping公司建造的兩艘49000噸甲醇雙燃料化學(xué)品船被命名為——“Mari Couva”號(hào)和“Mari Kokako”號(hào)，采用了MAN ME-LGI雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的第二代產(chǎn)品。
8月16日，甲醇雙燃料化學(xué)品船“Mari Couva”號(hào)和“Mari Kokako”號(hào)在現(xiàn)代尾浦命名。／資料圖來自Marinvest
探索技術(shù)與應(yīng)用的最佳路徑
目前，大型遠(yuǎn)洋船舶主要是使用重油，含硫量較高。與此同時(shí)，內(nèi)河船舶正積極探索電能、氫能等燃料。甲醇作為替代燃料最大優(yōu)勢是能夠減少有害氣體和二氧化碳?xì)怏w的排放， 滿足國際防止船舶造成污染公約（MARPOL）的要求。然而，如果要將甲醇作為船用燃料，其部分特性也應(yīng)得到關(guān)注。從存儲(chǔ)空間上看，相對于重油，甲醇的熱值較低、密度較小，因此需要設(shè)計(jì)更大的艙室空間用于存儲(chǔ)甲醇燃料。從安全性上看，甲醇的閃點(diǎn)約為12攝氏度，明顯不符合船用燃油閃點(diǎn)不低于60攝氏度的要求，這意味著，與傳統(tǒng)燃油相比，甲醇燃料更加易燃，較難滿足相關(guān)海事安全法規(guī)要求。不僅如此，甲醇相對而言毒性更大，在船舶使用甲醇作為燃料時(shí)需要對燃料的存儲(chǔ)和供給環(huán)節(jié)進(jìn)行特殊封閉性設(shè)計(jì)，保證使用的安全。不過，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，以上因素都可以通過技術(shù)手段進(jìn)行控制，總的來看，甲醇作為船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔替代燃料是有著光明的前景的。
6月26日，“甲醇汽車 甲醇燃料電池 甲醇燃料應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”在貴州省貴陽市召開，原機(jī)械工業(yè)部部長何光遠(yuǎn)、工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司巡視員李力在會(huì)上強(qiáng)調(diào)，發(fā)展甲醇汽車符合我國國情，有利于充分發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢，對實(shí)現(xiàn)能源多元化、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全意義重大。工信部在甲醇汽車應(yīng)用試點(diǎn)方面開展的工作，無疑會(huì)讓業(yè)界對船用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)充滿期待。
梳理近兩年工信部關(guān)于甲醇燃料的材料不難發(fā)現(xiàn)，其在推動(dòng)甲醇燃料作為車用動(dòng)力試點(diǎn)方面開展了較多工作，甲醇汽車及其推廣受到了較大的支持。然而，在甲醇作為船用燃料方面，卻少有筆墨?！按昂推嚨膶?shí)際情況不同，船舶行業(yè)生產(chǎn)方式、銷售模式等特性決定了其無法開展大規(guī)模的新能源動(dòng)力試驗(yàn)。”業(yè)內(nèi)人士說，“常見的清潔替代燃料主要包括LNG、氫能、甲醇、生物燃料等，甲醇只是船用燃料的選擇方案之一，工信部不會(huì)將其單獨(dú)考慮，而會(huì)將清潔燃料這一大類別開展統(tǒng)籌探索。”
上述人士認(rèn)為，像業(yè)界推廣多年的LNG及雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，目前因?yàn)榧幼⒃O(shè)施、成本等問題仍未實(shí)現(xiàn)大范圍應(yīng)用，尤其在遠(yuǎn)洋船舶應(yīng)用更是寥寥無幾。與早已涉水的LNG“老大哥”相比，甲醇燃料更像是“新生兒”，其在船舶上的應(yīng)用也面臨許多困境和不確定性。燃料來源、基礎(chǔ)配套設(shè)施、經(jīng)濟(jì)性、法律法規(guī)的不完善都將是擋在包括甲醇在內(nèi)的清潔替代燃料前面的四座大山。甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)作為新的選擇方向，從理論上及技術(shù)上是可行的，但要實(shí)現(xiàn)實(shí)船大規(guī)模應(yīng)用，仍然有很長的路要走。
“船舶行業(yè)是競爭性行業(yè)，如果僅僅依靠政府或者外部作用推廣某一新產(chǎn)品是很難的，一旦扶持中止，新產(chǎn)品能走多遠(yuǎn)會(huì)存疑。因此，還是需要注重市場的積極性，激發(fā)內(nèi)生動(dòng)力。這就需要各個(gè)部門協(xié)調(diào)推進(jìn)，探索技術(shù)角度與推廣使用的最佳路徑?！彼a(bǔ)充說。
