大連分社總經(jīng)理張輝向大連中遠海運重工頒發(fā)氨燃料拖輪設(shè)計AIP證書

2022年10月，中國船級社(CCS)參研的中遠海運重工有限公司“氨動力雙燃料發(fā)動機及供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)和示范應(yīng)用專項”科研項目在上海和大連兩地，采取線上線下結(jié)合方式同步舉行了項目首型氨柴雙燃料性能試驗機點火儀式和氨動力船舶和供氨系統(tǒng)設(shè)計AIP(原理性認可)發(fā)布儀式。此次AIP證書的頒發(fā)標志著項目研發(fā)工作取得重大階段性成果，也代表著CCS再次憑借其高質(zhì)量技術(shù)支持和專業(yè)服務(wù)為綠色航運發(fā)展賦能。

上海分社產(chǎn)品處處長倪智勇向威海重工科技頒發(fā)氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)AIP證書

為船舶氨燃料應(yīng)用按下加速鍵

隨著國際航運業(yè)面臨的環(huán)保法規(guī)要求日益嚴格，業(yè)界對降低溫室氣體排放的呼聲越來越高，加快行動促進創(chuàng)新脫碳技術(shù)和綠色替代燃料的開發(fā)和應(yīng)用也已成為全行業(yè)的共識。在航運業(yè)大力探索清潔替代燃料的過程中，氨吸引到了越來越多的關(guān)注，盡管目前氨燃料的船上應(yīng)用仍處于起步階段，但作為一種有望實現(xiàn)零碳或近零碳排放的解決方案，它被廣泛視為航運脫碳最具潛力的燃料選項，船舶應(yīng)用氨燃料也在全球范圍內(nèi)掀起了研發(fā)熱潮，其發(fā)展?jié)摿�和市場前景日漸明朗。目前，瓦錫蘭、曼恩能源方案、WinGD(中船溫特圖爾)等主要船舶發(fā)動機制造商均揭曉了各自的氨燃料發(fā)動機開發(fā)計劃。瓦錫蘭已經(jīng)成功測試了使用70%氨的混合燃料發(fā)動機，將于2023年之前推出基于實驗室測試的100%純氨燃料發(fā)動機。曼恩能源方案也聯(lián)合業(yè)界及研究機構(gòu)發(fā)起了氨燃料發(fā)動機項目，旨在開發(fā)能夠使用柴油和氨的雙燃料中速發(fā)動機，該公司二沖程業(yè)務(wù)部已宣布將在2024年之前推出氨燃料發(fā)動機。WinGD同樣表示將從2025年開始提供氨燃料發(fā)動機，并且正在與合作伙伴開展項目積極推進氨燃料二沖程發(fā)動機的研發(fā)進程。

在氨燃料發(fā)動機研發(fā)進展如火如荼的同時，許多船廠、船東也在大力推動氨動力船舶實現(xiàn)商業(yè)化運營。據(jù)“零排放聯(lián)盟”(Getting to Zero Coalition)發(fā)布的2022版零排放試點和示范項目圖顯示，氨燃料相關(guān)的船舶技術(shù)、燃料生產(chǎn)、加注和基礎(chǔ)設(shè)施等開發(fā)項目在近三年均出現(xiàn)了顯著增長，而且氨燃料還頗受大型船舶的青睞。上海船舶研究設(shè)計院和大船集團分別于2019年推出了18萬噸氨燃料散貨船和23000TEU氨燃料集裝箱船概念設(shè)計，江南造船也在2021年推出了40000立方米氨燃料液化氣船概念設(shè)計，今年初，上海船舶研究設(shè)計院又自主研發(fā)設(shè)計了中國首款7000車位氨動力汽車運輸船。韓國三星重工、大宇造船也在2020年分別推出了氨燃料蘇伊士型油船和23000TEU超大型氨燃料集裝箱船概念設(shè)計。日本三大船東日本郵船、商船三井和川崎汽船均將氨作為重要的零碳燃料選項，正在加大對氨動力船舶研究和應(yīng)用的投入。

由中遠海運重工牽頭，匯集了國內(nèi)一流科研院校、設(shè)備制造商、造船廠、船級社等各方伙伴的“氨動力雙燃料發(fā)動機及供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)和示范應(yīng)用專項”科研項目則進一步為船舶氨燃料應(yīng)用按下了加速鍵。該項目以大連中遠海運重工自行建造使用的5000HP拖輪為載體，致力于實現(xiàn)氨柴雙動力發(fā)動機的設(shè)計制造、氨燃料的供給和儲存、供氣系統(tǒng)和尾氣處理等關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研制，以及船舶的整體設(shè)計與建造，爭取最終形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工作成果、指南和標準。該項目是國內(nèi)第一個氨燃料燃燒、氨柴雙燃料發(fā)動機、供氨系統(tǒng)、尾氣處理以及實船應(yīng)用示范等綜合性技術(shù)研究項目，CCS作為參研單位，組建專家團隊參與子課題研發(fā)和實船建造檢驗，已完成了全球首個基于實船建造項目氨燃料拖輪設(shè)計AIP認可和國內(nèi)首個船用四沖程發(fā)動機氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)AIP認可工作。近年來，CCS廣泛參與節(jié)能減排工作，積極響應(yīng)行業(yè)對氨等清潔燃料應(yīng)用的實際需求，在氨燃料船舶領(lǐng)域開展了豐富的研究工作，于上半年正式推出了《船舶應(yīng)用氨燃料指南》2022版，使業(yè)界開展氨燃料船舶的設(shè)計與建造有了公認的技術(shù)標準，也為船舶安全和清潔能源水上應(yīng)用與發(fā)展提供了堅實保障。

威海重工科技船用四沖程發(fā)動機氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)概念圖

精湛技術(shù)破解氨燃料實船設(shè)計難關(guān)

在“氨動力雙燃料發(fā)動機及供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)和示范應(yīng)用專項”項目中，CCS充分利用其在氨燃料應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)積累和人才力量，積極為客戶排憂解難，通過全程技術(shù)支持為項目的順利實施保駕護航。CCS大連分社副總岳孟強帶隊參加了該項目的啟動會，聯(lián)合武漢規(guī)范研究所，由馬丹博士向主辦方大連中遠海運重工介紹了CCS在氨燃料船舶方面的研究成果。啟動會后，大連分社立即成立相關(guān)小組，由建造處于得會副處長任項目組組長，全面負責與大連中遠海運重工的對接工作，并成立現(xiàn)場檢驗小組。大連審圖中心董學斌主任召集相關(guān)人員，成立審圖項目組，由陳良高工任審圖項目經(jīng)理，對接大連中遠海運重工的技術(shù)設(shè)計部。

審圖項目組聯(lián)合內(nèi)部專家對大連中遠海運重工提交的設(shè)計認可圖紙進行審核，形成初步審圖意見后，隨即同建造項目組、大連中遠海運重工技術(shù)部和大連理工大學相關(guān)人員召開了第一輪技術(shù)交流會。審圖項目組成員結(jié)合初步審圖意見對每一份圖紙進行分析，引用指南條款對有疑惑之處做以解釋，針對項目中出現(xiàn)的問題提出合理的解決方案，并建議大連中遠海運重工將其落實在更新版本的圖紙上，同時梳理需要進一步對照CCS指南進行優(yōu)化的設(shè)計方案。第一次交流會順利完成，贏得了大連中遠海運重工的好評，他們稱贊CCS大連審圖中心技術(shù)精湛、工作務(wù)實，助其解決了項目實際操作中遇到的技術(shù)難題。

隨著AIP認可工作的持續(xù)深入，CCS專家團隊對各項技術(shù)要點予以細致把控，有效地保障了實船設(shè)計的安全、合規(guī)。由大連中遠海運重工開發(fā)的5500HP氨燃料拖輪船長36米，型寬11米，型深4.8米。由于船舶尺寸較小，氨氣用作動力燃料除了可燃性，還存在有毒性這一特殊指標。在實船設(shè)計中，最大的難點就是要保證燃料罐、加注站和設(shè)備處理間的布置以及防爆/毒性區(qū)域劃分滿足指南的要求。同時，由于該項目是國內(nèi)第一條實船性質(zhì)的氨燃料拖輪，設(shè)計單位面臨著一定的考驗和壓力，如何確保船舶燃料供給(雙壁管設(shè)置)、消防、通風、探測以及環(huán)保等方面的設(shè)計符合指南要求是一項不小的挑戰(zhàn)。在交流過程中，CCS船體專業(yè)審圖驗船師及時提出了燃料艙與A類機器處所之間應(yīng)按照指南要求設(shè)置一個至少900mm的隔離空艙，且燃料艙的垂向布置應(yīng)使加注站與安全區(qū)域的開口保持適當距離等指導(dǎo)意見；并在與內(nèi)部專家和設(shè)計單位的反復(fù)溝通中，給出了相對合理的解決方案，明確了隔離艙的等效布置要求，同時調(diào)整燃料艙沿著船長方向縱向布置，使得加注站盡量靠近后部，遠離安全區(qū)域的開口。輪機專業(yè)驗船師著重優(yōu)化了設(shè)備處理間與應(yīng)急電源間的布置，將設(shè)備處理間由閉式改為開敞式，取消了雙壁罐水媒保護，采用通風型式。電氣驗船師著重分析了船舶開口布置，指出了舵機室、機艙等其他安全處所的開口應(yīng)布置在防爆和毒性區(qū)域外。

為確保設(shè)計優(yōu)化方案和意見在升版圖紙中得到充分落實，大連分社建造處/審圖中心項目組成員與大連中遠海運重工技術(shù)部以及大連理工大學相關(guān)人員展開了第二輪技術(shù)交流，并給出了頒發(fā)船型認可的前提條件。此外，交流會上還形成了對下一階段實船項目需要完成的相關(guān)工作的統(tǒng)一認識。目前，實船項目已經(jīng)開始提交圖紙審核，針對5500HP氨燃料拖輪申請的附加標志AFD Ready 2，根據(jù)CCS《船舶應(yīng)用氨燃料指南》，需要提交風險分析報告(定性分析)。同時，為了滿足“起居處所、服務(wù)處所、控制站或其他非危險區(qū)域的空氣進口、出口或開口不應(yīng)位于毒性區(qū)域內(nèi)”的規(guī)定，作為上述要求的替代，可使用氣體擴散分析或其他等效方式證明船舶布置的安全合理性(定量分析)。CCS在氣體燃料技術(shù)風險評估上具備一定的經(jīng)驗和優(yōu)勢，大連審圖中心將聯(lián)合武漢規(guī)范研究所直接參與該項目的風險評估工作。

精細服務(wù)確保供氨系統(tǒng)認可圓滿完成

CCS在“氨動力雙燃料發(fā)動機及供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)和示范應(yīng)用”項目中，主要負責以下四個子課題的研究工作，一是氨燃料動力船舶風險及安全性技術(shù)要求研究，二是燃料供應(yīng)系統(tǒng)檢驗和試驗要求研究，三是氨燃料發(fā)動機檢驗和試驗要求，四是氨燃料船舶檢驗和試驗標準研究。除了氨動力船舶之外，CCS還承擔了相關(guān)供氨系統(tǒng)設(shè)計的原理認可工作，由CCS青島分社為威海中遠海運重工科技有限公司(威海重工科技)設(shè)計的氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)簽發(fā)了AIP證書。這款氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)采用定制化開發(fā)與模塊化設(shè)計，自主開發(fā)的核心控制程序采用雙核冗余+DCS控制+PID閉環(huán)控制，開發(fā)了多變量系統(tǒng)解耦算法和穩(wěn)壓控制邏輯，在發(fā)動機負荷多變的工況下，能夠保證燃料供應(yīng)壓力、溫度等的穩(wěn)定輸出，確保發(fā)動機不會出現(xiàn)不可接受的動力損失。此外，系統(tǒng)設(shè)計成單一故障不影響安全操作，在所有封閉空間和可能發(fā)生人體接觸的地方，均采取雙重屏障防止氨氣泄漏，可有效確保系統(tǒng)安全運行。

青島分社在了解到市場情況后，主動與威海重工科技溝通，了解相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)進度，積極做好認可前服務(wù)工作。在氨燃料供給系統(tǒng)認可方面，青島分社產(chǎn)品處已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗，有過相同產(chǎn)品的檢驗經(jīng)歷，并且做好了相關(guān)技術(shù)儲備。不過，鑒于該產(chǎn)品是國內(nèi)首個氨燃料燃燒和實船應(yīng)用項目，在實際認可過程中還存在一定的難度。青島分社產(chǎn)品處決定先行先試，在CCS總部產(chǎn)品處的大力支持下，以輪機、電氣、材料三個專業(yè)背景為基礎(chǔ)，成立了于強、翟文和張一銘三位專家組成的認可工作組，采用原理認可的模式，依據(jù)CCS《船舶應(yīng)用氨燃料指南》的相關(guān)要求，圍繞技術(shù)原理可行性分析、安全理念審核以及風險分析審核開展相關(guān)工作。為了確保原理認可的順利完成，工作組加班加點與威海重工科技的設(shè)計人員開展了多次現(xiàn)場技術(shù)討論，在疫情嚴峻的情況下，靈活采用線上視頻方式持續(xù)保持交流通暢。在技術(shù)溝通中，工作組專家詳細解釋了CCS對氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)的相關(guān)要求，幫助設(shè)計單位解決技術(shù)難題，達到了降低產(chǎn)品應(yīng)用風險的目的，確保按時按節(jié)點推進認可工作。經(jīng)過三個多月緊張有序的奮斗，工作組針對氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)完成了技術(shù)原理可行性分析、安全理念審核、風險分析審核、圖紙及技術(shù)文件的原則批準以及設(shè)計準則的批準，對圖紙、技術(shù)文件的設(shè)計計算和仿真的方式進行了技術(shù)可行性分析后，確定該產(chǎn)品符合CCS相關(guān)要求，并于2022年9月29日簽發(fā)了“氨燃料供應(yīng)系統(tǒng)”原理認可證書。

此次氨燃料拖輪和供氨系統(tǒng)設(shè)計AIP認可工作的圓滿完成標志著“氨動力雙燃料發(fā)動機及供應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)和示范應(yīng)用”項目取得了重要的階段性突破，該項目落地對于氨燃料船舶的安全發(fā)展和水上清潔能源應(yīng)用具有積極的促進作用，也體現(xiàn)了航運溫室氣體減排和國內(nèi)“雙碳”戰(zhàn)略下的積極成果。據(jù)了解，該項目預(yù)計將于2023年上半年進行陸基樣機試驗，并于2023年年底前進行實船測試。隨著后續(xù)實船建造檢驗工作的推進，CCS也將繼續(xù)開展相關(guān)子課題研究工作，積極發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)作用。屆時，青島分社產(chǎn)品處也將按照CCS規(guī)范要求繼續(xù)開展好后期的檢驗工作，為項目順利推進提供技術(shù)支撐。