一、相關(guān)政策法規(guī)：
2022年6月24日，交通運(yùn)輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局貫徹落實(shí)《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》的實(shí)施意見發(fā)布。該意見第（六）條提出了探索甲醇、氫、氨等新型動(dòng)力船舶的應(yīng)用方向。
2022年7月1日，中國船級(jí)社（CCS）發(fā)布的《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》（2022）正式生效。
2022年9月27日，工業(yè)和信息化部 發(fā)展改革委 財(cái)政部 生態(tài)環(huán)境部 交通運(yùn)輸部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實(shí)施意見》（工信部聯(lián)重裝〔2022〕131號(hào)）文件。
文件指出：內(nèi)河船舶主要包括客船、貨船、工程船等，到2025年，要實(shí)現(xiàn)在液化天然氣（LNG）、電池、甲醇、氫燃料等綠色動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用上取得突破。
文件確定，甲醇、氫等動(dòng)力作為優(yōu)先發(fā)展綠色動(dòng)力技術(shù)之一，加快船用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)，降低甲醛等非常規(guī)污染物排放，提升船用甲醇燃料電池功率范圍和燃料轉(zhuǎn)化效率，推動(dòng)甲醇動(dòng)力技術(shù)在貨船等應(yīng)用，完善純電池動(dòng)力、甲醇、氫燃料等船舶技術(shù)規(guī)范。
目前，在我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域，甲醇作為動(dòng)力燃料已經(jīng)明確。汽車領(lǐng)域已有一定規(guī)模的應(yīng)用，船舶動(dòng)力應(yīng)用甲醇燃料的文件及官方意見、技術(shù)指南也逐步發(fā)布。說明政府部門、管理機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)和能源消費(fèi)市場(chǎng)，對(duì)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)下發(fā)展甲醇作為能源的共識(shí)正在形成。
二、幾點(diǎn)提示備忘：
2015年首條船舶動(dòng)力成功應(yīng)用甲醇燃料以來，目前，在國際航運(yùn)領(lǐng)域，甲醇燃料已經(jīng)正式進(jìn)入市場(chǎng)商業(yè)化應(yīng)用。之后的2019年，廣船國際代表具有國際遠(yuǎn)洋船舶建造優(yōu)勢(shì)的我國造船工業(yè)，正式接單開展甲醇船舶建造。目前，中國船舶建造和航運(yùn)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)進(jìn)入甲醇燃料動(dòng)力船舶建造和營(yíng)運(yùn)的快速發(fā)展期。
針對(duì)船舶動(dòng)力應(yīng)用甲醇燃料的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，筆者所在機(jī)構(gòu)著手組織開展基礎(chǔ)調(diào)研，分別從六個(gè)維度對(duì)比分析提出了：“船舶動(dòng)力應(yīng)用不同燃料理化參數(shù)、對(duì)外依存度、輸配送裝備對(duì)比”、“建造船舶動(dòng)力采用不同替代燃料技術(shù)方案對(duì)比”、“在用船舶動(dòng)力替代燃料應(yīng)用技術(shù)方案主要內(nèi)容對(duì)比”、“不同船型選用替代燃料航運(yùn)區(qū)域適應(yīng)性對(duì)比”、“船舶動(dòng)力應(yīng)用替代燃料 加注供給系統(tǒng) 基本要求對(duì)比”、“船舶動(dòng)力應(yīng)用不同替代燃料加注及保障主要內(nèi)容對(duì)比”。給政策制定、科學(xué)研究、船舶建造、航運(yùn)公司、監(jiān)管部門以及甲醇燃料制備和輸配送業(yè)界，提供了決策和踐行的參考依據(jù)。
三、遠(yuǎn)洋及內(nèi)河船舶新能源內(nèi)燃機(jī)
為滿足船舶行業(yè)對(duì)甲醇燃料動(dòng)力的認(rèn)知和需求，筆者邀請(qǐng)業(yè)界專家，特別提供成熟和在用的船舶甲醇燃料動(dòng)力技術(shù)體系介紹，在此摘錄，供需求者參考和選用。
需要說明的是，瓦錫蘭甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和MAN甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在我國有合資企業(yè)和許可證生產(chǎn)企業(yè)制造，完全可以選擇采購，船舶甲醇燃料動(dòng)力中國制造完全可以信賴。
1、 瓦錫蘭甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
為順應(yīng)航運(yùn)業(yè)去碳化的大趨勢(shì)，芬蘭瓦錫蘭集團(tuán)開發(fā)出第一款面向新造船市場(chǎng)的W?rtsil? 32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)是基于其成熟的W?rtsil? 32發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，具有最先進(jìn)的自動(dòng)化、控制系統(tǒng)和其它前沿的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)；并且結(jié)合經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)7年實(shí)船驗(yàn)證的甲醇噴射和燃燒技術(shù)。（歐洲一條客滾船2015年改裝成以甲醇做燃料）
W?rtsil? 32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)是一款多燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，除了甲醇之外，還可以使用重油、輕柴油以及符合標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油，可以在各種燃料間進(jìn)行切換且不損失輸出功率。
W?rtsil? 32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是迪塞爾循環(huán)。在甲醇模式，燃料的噴射是用一套高壓共軌系統(tǒng)。燃油模式，還是沿用傳統(tǒng)的高壓燃油噴射泵。在使用甲醇作為燃料時(shí)，和輕柴油相比：二氧化碳可以降低90%以上（綠色甲醇）；氮氧化物降幅超50%；甲醇的燃燒不會(huì)產(chǎn)生硫氧化物和顆粒物。
W?rtsil? 32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸輸出功率為580kW，直列機(jī)分別有6缸，7缸，8缸和9缸，另外還有12缸和16缸兩種V型機(jī)可供選擇，單機(jī)可覆蓋的功率段3.5MW-9. 28MW。不僅可以作為大型商船的輔助發(fā)電機(jī)組，也可以作為電力推進(jìn)船舶的發(fā)電主機(jī)，還可以變轉(zhuǎn)速的方式作為船用主機(jī)使用。
2、MAN甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
甲醇燃料船舶動(dòng)力，如此清潔的機(jī)艙，為招聘輪機(jī)長(zhǎng)，提供了有利的條件。
MAN公司在2015年在哥本哈根的實(shí)驗(yàn)室開始甲醇主機(jī)的實(shí)驗(yàn)，同年在HHI機(jī)廠進(jìn)行了G50甲醇主機(jī)的試車，并于2016年進(jìn)行了第一次甲醇主機(jī)的海試。至今已經(jīng)有6年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并在此后的時(shí)間里積累了12萬小時(shí)的運(yùn)行及服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。截至2022年6月已經(jīng)有56臺(tái)甲醇主機(jī)的訂單，例如馬士基的16200箱集裝箱船采用了8G95ME-C10.5的甲醇雙燃料主機(jī)的動(dòng)力方案。2022年廣船國際交付的Stena的5萬噸油輪，采用的是G50的甲醇加水可以滿足TIII要求的雙燃料主機(jī)方案。
MAN的甲醇雙燃料主機(jī)采用的是Diesel循環(huán)，該循環(huán)在活塞上行的過程中壓縮空氣，在上止點(diǎn)前點(diǎn)火油噴入引燃后噴入的甲醇燃料，推動(dòng)活塞下行做功，因此具有運(yùn)行不受外界環(huán)境影響的特性，同時(shí)也沒有敲缸的風(fēng)險(xiǎn)。此外MAN甲醇主機(jī)應(yīng)用的Diesel循環(huán)沒有效率損失，因此使用甲醇主機(jī)可以做到和單燃料燃油主機(jī)一樣的最大功率輸出。引燃油的比例為5%，可以采用MGO或VLSFO作為引燃油，共用現(xiàn)有主機(jī)的供油系統(tǒng)，不需要額外的點(diǎn)火油供給設(shè)備。此外主機(jī)可在10%-100%的主機(jī)負(fù)荷進(jìn)行燃油和甲醇燃料的任意切換，操作簡(jiǎn)便滿足多燃料的使用需求。主機(jī)上甲醇供應(yīng)單元為模塊化分體設(shè)計(jì)，液壓管路、甲醇管路在缸蓋內(nèi)做了預(yù)埋，減少缸蓋上管路維護(hù)方便。
MAN目前的甲醇雙燃料主機(jī)有G95ME-C10.5，G80ME-C10.5,G50ME-C9.6,S50ME-C9.6四款機(jī)型可供選擇，功率上至82440kw下至5400kw。同時(shí)MAN也在加緊開發(fā)G60 ,S60 ,G70等甲醇雙燃料主機(jī)以滿足市場(chǎng)上對(duì)MAN甲醇主機(jī)愈來愈多的需求。
對(duì)于TIII的排放，MAN應(yīng)用了成熟的EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)作為TIII要求的解決方案，主機(jī)的外形和TII的外形接近，對(duì)船舶的機(jī)艙布置影響很小，同時(shí)可以滿足NECA區(qū)域的排放要求。
3、中國的柴油/甲醇二元燃料發(fā)動(dòng)機(jī)
柴油/甲醇二元燃料燃燒是指，甲醇在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過程中與空氣形成混合氣，然后在氣缸內(nèi)與噴進(jìn)的柴油一起燃燒。在燃燒方式上，區(qū)別于柴油機(jī)采用的燃料擴(kuò)散燃燒方式，而采用準(zhǔn)均質(zhì)燃料壓燃方法，具有效率高、排放少的特點(diǎn)。該技術(shù)突破甲醇不易壓燃、與柴油不能互溶以及甲醇蒸發(fā)性不良的所謂“三難”障礙，實(shí)現(xiàn)了甲醇燃料直接應(yīng)用到壓燃式柴油機(jī)上。
在具體應(yīng)用中，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)采用柴油燃料，解決甲醇難以直接冷起動(dòng)的困難。采用柴油/甲醇二元燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，其主體結(jié)構(gòu)不用做任何變化。由二元燃料燃燒方式發(fā)展的柴油/甲醇組合燃燒技術(shù)，可以直接應(yīng)用于各種壓燃式柴油機(jī)。
需要特別說明的是，該技術(shù)由我國天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姚春德教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)，全部技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。自2016年以來，共發(fā)表相關(guān)論文178篇，國外刊物近100篇。出版中文專著1部，參與國際專著1部。發(fā)表在《2019年70卷能源與燃燒科學(xué)進(jìn)展》專刊上的“Methanol as a fuel for internal combustion engines”（中文名稱“用作內(nèi)燃機(jī)燃料的甲醇”）專著文章，引用該技術(shù)4篇論文內(nèi)容。
目前，該支撐技術(shù)應(yīng)用的所有涉醇零部件和控制系統(tǒng)技術(shù)及控制單元硬件，已經(jīng)完成了工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的儲(chǔ)備。
采用該技術(shù)的5輛重型柴油/甲醇雙燃料重卡，全程參加工信部組織的甲醇汽車試點(diǎn)工作，2018年通過國家驗(yàn)收。
采用該技術(shù)的柴油/甲醇雙燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)，2019年5月裝載江龍船艇公司制造船舶下水。
采用該技術(shù)的鐵路內(nèi)燃機(jī)車，于2019年5月在江蘇常州戚墅堰機(jī)車公司，通過中車集團(tuán)組織的驗(yàn)收。
2018年12月，根據(jù)原農(nóng)業(yè)部漁檢局下達(dá)的應(yīng)用研究項(xiàng)目，該技術(shù)應(yīng)用在江蘇南通的漁船“蘇通漁02269”號(hào)上進(jìn)行實(shí)船發(fā)動(dòng)機(jī)改造。驗(yàn)收評(píng)測(cè)結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)煙度排放平均減少60%，燃料經(jīng)濟(jì)性成本降低近20%。
相信，在工業(yè)和信息化部 發(fā)展改革委 財(cái)政部 生態(tài)環(huán)境部 交通運(yùn)輸部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實(shí)施意見》（工信部聯(lián)重裝〔2022〕131號(hào)）文件的導(dǎo)引下，采用柴油/甲醇二元燃料燃燒技術(shù)的新能源內(nèi)燃機(jī)，一定會(huì)有更加廣泛和寬泛的應(yīng)用市場(chǎng)。
作者：魏安力
編輯：楊慧中
來源：今日頭條
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