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双燃料船用发动机介绍 双燃料船用发动机介绍 天然气是现代双燃料柴油优化尾气排放的理想化石燃料， 同时维护和修理的成本将降低。为了满足对柴油发动机废气中 有害物质排放量的要求，人们一直在搜寻一种能够显著减少污 染物的燃料。 使用组合燃料 双燃料（DF）是一种在进气行程中喷射约1%至10%的少 量液体重油或者柴油的燃料。气体燃料在进气门前方喷入，液 体燃料点燃空气/燃气混合物。相比于燃烧重油或柴油时，双 燃料的废气更清洁。气体燃料中含有的碳原子数少于液体燃料， 因此可以减少二氧化碳的产生量，碳烟和硫含量都显著降低， 发动机的污染也相应减小。 双燃料原则是，在80％负载以下，发动机可以自动将燃 料从重油切换为气体燃料，这个过程大约需要一分钟。当气体 供给中断时，发动机自动从气体切换为重油。气态燃料系统包 括手动截止阀、滤器、压力调节装置和两个电磁阀，以确保气 体在所有条件下安全地供给到发动机。 该双燃料柴油机使用的重油系统是由微喷高压泵单元通过 共轨系统提供1％重油和99％的气体，进入喷油器之前的燃料。 当切换为100％使用重油时，大型的高压燃油泵将提供足够的 燃料。该喷射器具有两个喷嘴，微喷和主喷射。 与常规蒸汽轮机相比 对于这种油轮，双燃料柴油机被用来驱动发电机。在降速 时，可以关闭一个或多个发电机组。这样一来，发动机推进效 率仍然很高，即使在部分负荷下依旧如此。蒸汽涡轮机在满负 荷的推进效率比双燃料发动机的低很多，在部分时，效率迅速 下降。 双燃料推进系统的例子 四台双燃料柴油机驱动发电机，这些发电机提供了船舶所 需的电力。发电机通过变压器将产生的电能提供给电马达，马 达转速则是由发电机频率来控制。该电马达可以反向工作。因 此，使用定距桨就足够了。该推进系统在任何方向的机动性都 很好。 双燃料发动机的优点是低排放和少维护。以天然气为主燃 料、以小部分液体燃料作为点火的柴油机订单数快速增长。 瓦锡兰和MAN是活塞发动机领域的领导者，分别开发了 中速四冲程筒状活塞发动机和低速两冲程十字头双燃料发动机。 双燃料发动机通常应用于天然气运输船上，因为液化天然气只 有在零下-160℃下才能变成液态，是双燃料发动机的理想燃料。 发电厂的“双燃料”发动机则是使用天然气管道系统提供燃料。 随着全球气体管道系统的迅速增加，“双燃料”发电厂也可能随 之增加，以实现更低的二氧化碳、沉积物和小颗粒的排放目标。 液体燃料储罐对环境土壤的污染是一个重要问题，因此使 用双燃料发动机可以减少液体燃料的使用量，从而减少对环境 的污染。双燃料发动机相比使用重油的柴油机，保养时间间隔 将缩短二分之一至四分之一。 MAN的六缸二冲程低速十字头柴油机被用作天然气运输 油轮的推进系统，可以安装双燃料系统。气体在非常高的压力 下通过单独的管子供给喷油器。在低速两冲程十字头发动机气 缸盖端部的双燃料组件中，位于左右两侧进气管上方的管道将 气体供应到电磁阀，电磁阀控制气体在合适的时候流经进气门。 双燃料发动机保留了柴油的过程。在吸气行程中，随着活 塞的下移，空气和燃气的混合物被吸入气缸内。燃气通过电磁 阀喷入进气道内。在压缩行程中，随着活塞上移，混合气体被 压缩。该混合气体质量不好，意思就是过量空气系数比较大 （约为2）。由于这个原因，混合气体不会自燃。在活塞即将 上死点之前，燃料在高压下喷射到气缸内，点火组件将空气/ 燃气混合物点燃，然后就是作功、排气过程。 双燃料系统的工作原理是，燃料，也就是天然气，在进气 冲程期间喷入进气阀前的气道内，和空气充分混合，过量空气 系数为1.5〜2.0，这就是低质量的混合物。实际的空气量比燃 料完全燃烧所需的空气量多50%〜100％。在压缩行程终了， 喷射的微量燃油立即着火，随后点燃空气/气体混合物。微喷 喷油器取代了传统的火花塞。着火后整个过程将按照柴油机的 模式进行，该循环模式比奥拓循环具有更高的效率。 总之，使用双燃料发动机可以减少液体燃料的使用量，减 少对环境的污染，同时也可以提高燃料的利用效率。 一些LNG油轮目前采用气体燃料模式的发动机，该燃料 为船上装载的液化气。为了保持货物（液态天然气）在足够低 的温度下，货物的一小部分会蒸发为气体，蒸发会将热量从货 物中吸收出来。这种方法可以保证液态气体处于所期望的-180℃ 低温下，同时蒸发出的气体燃料可用于推进系统。以前，该气 体也被用于蒸汽涡轮推进系统中的蒸汽锅炉燃料，但这样的推 进装置效率比双燃料发动机的效率低得多。 根据船舶航程距离的估算，推进系统大约会使用10％的 货物（液化气）。当船不运输货物时，主机可以使用主喷油器，