全球首艘紐卡斯爾型雙燃料散貨船交付 加快綠色船舶布局

1月28日，由中國船舶集團有限公司所屬上海外高橋造船有限公司，為新加坡EPS公司建造的全球首艘20.9萬噸紐卡斯爾型雙燃料散貨船“碧璽山”輪順利簽字交付，標志著中國船舶工業(yè)在大型散貨船設計建造領域正式邁入“雙燃料”時代。至此，自1月1日實現(xiàn)交船開門紅以來，外高橋造船1月共交付三艘21萬噸紐卡斯爾型常規(guī)動力散貨船、一艘230萬桶“通用型”海上浮式生產儲油船(FPSO)以及一艘20.9萬噸雙燃料紐卡斯爾型散貨船，單月完工總量118萬載重噸。

“碧璽山”輪是外高橋造船自主研發(fā)設計的新一代具有自主知識產權的高技術船舶，船型長299.50米，型寬50米，型深25.20米，設計吃水18.40米，設計吃水航速14節(jié)。當前液化天然氣(LNG)因市場供應成熟、經濟性好等因素，是現(xiàn)階段最佳替代燃料的主要選擇。該船采用LNG燃料和傳統(tǒng)燃料油驅動，共配置兩個C型LNG燃料罐，燃氣續(xù)航力達到20,000海里，可一次性滿足完成中國至澳大利亞航線兩個來回或者中國至巴西航線一個來回。在LNG燃料模式下，該船基本消除顆粒物和硫化物的排放，氮氧化物排放滿足國際海事組織IMO Tier Ⅲ要求，碳氫化物排放大幅降低，能效設計指數(shù)(EEDI)相比基線降低41%，具有“綠色、環(huán)保、節(jié)能、安全”顯著特色。

加快綠色船舶布局，攻克四大開發(fā)難關

外高橋造船有著綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保的發(fā)展基因，秉持著“生產一代、開發(fā)一代、儲備一代”的產品研發(fā)戰(zhàn)略，早在2012年，外高橋造船就通過深入研究國際航運形勢趨勢和相關規(guī)則規(guī)范，提前布局雙燃料船型開發(fā)，先后攻克了四大技術研發(fā)關鍵難點，形成一整套獨立自主的大型雙燃料散貨船核心開發(fā)設計能力，并在“碧璽山”輪得到了完美驗證。

據(jù)介紹，首當其沖是完善大型LNG液罐艙總體布置。外高橋造船開發(fā)的大型雙燃料散貨船選用的C型LNG液罐布置于船艉部上建兩側，為滿足系泊系統(tǒng)安裝需求和操作安全性，提高甲板生活空間裕度，外高橋造船跨界引入集裝箱船甲板面的線型設計，將原始設計中船艉甲板線型由常規(guī)的向內收縮式優(yōu)化為全寬式，在不影響船舶主尺度及船體結構完整性基礎上，最大程度發(fā)揮外高橋造船原有的散貨船項目優(yōu)勢，減少改型對船體設計和建造帶來的巨大成本影響。

在技術攻關中，外高橋造船形成了雙燃料供氣系統(tǒng)(FGSS)集成自主設計能力。LNG供氣系統(tǒng)將液態(tài)LNG燃料經過加壓、氣化、加熱等步驟，轉化為能夠被主機等設備使用的氣體燃料，需要在很短時間內經歷從-163℃的低溫液態(tài)到高溫氣態(tài)的轉變。為確保氣態(tài)的變化可設計、可計算、可控制，確保供氣過程穩(wěn)定可控，開發(fā)團隊通過開展風險評估，分析各種潛在的風險因素，持續(xù)加強FGSS核心關鍵技術研究，完善優(yōu)化技術解決方案。

如何測算液罐周圍溫度場并完成鋼材等級選定是擺在面前的第三大難關。溫度與鋼材的強度和韌性密切關聯(lián)，不同的溫度環(huán)境對于所使用的鋼的等級有著明確的規(guī)范。LNG內裝載的LNG溫度低至-163℃，盡管有絕緣基座隔開罐體與船體結構，但局部區(qū)域溫度變化十分復雜。開發(fā)團隊運用專業(yè)知識對LNG形態(tài)和溫度變化過程進行多次周密分析和模擬，選定最優(yōu)材料鋼級，確?；鶇^(qū)域安全可靠。

此外，還需要解決合理布置低溫管路的問題。LNG燃料低溫管在系統(tǒng)切換運行或停止狀態(tài)時，管內溫度會發(fā)生明顯變化，溫度變化幅度高達45℃或者低至-163℃，熱脹冷縮的作用會使管路產生額外的受力。開發(fā)團隊按照ICG規(guī)則要求對低溫管路的應力情況進行計算和分析，對管路行徑進行合理布置。

從圖紙到實船，實現(xiàn)零的突破

從圖紙到實船，還有很長的一段路要走。在實船建造方面，外高橋造船針對一個又一個的建造難點各個擊破，取得零的突破，在完美建造交付客戶的同時，也為后續(xù)雙燃料項目提供了重要數(shù)據(jù)和經驗支持。

據(jù)了解，雙燃料船首次使用雙壁管、低溫管，由于較少涉足該領域，外高橋造船嚴格制定安裝工藝，嚴格按照施工工藝提前協(xié)同廠家進行管材準備、策劃統(tǒng)籌勞動力配置，進行計劃核對和施工協(xié)調，保障雙壁管、低溫管安裝。圍繞液罐吊裝，定期對數(shù)據(jù)進行跟蹤測量，制定詳細的吊裝方案和具體實施計劃，以滿足LNG液罐與鞍座的安裝搭載對于精度和焊接的極高要求。吊裝作業(yè)前，組織開展沙盤演練，進行專項JSA分析，確保液罐順利吊裝。針對LNG加注作業(yè)，開展項目調研、編制加注方案并進行技術培訓及操作演練，確保加注過程萬無一失。

該船系統(tǒng)設備報警調試點有1500個之多，較常規(guī)散貨船多80%以上，調試報驗周期更長。為了滿足報驗需求，外高橋造船建造團隊通過提高設備安裝完整性、提前達到調試狀態(tài)，組織兩組調試人員同時開展常規(guī)系泊項目和FGSS項目的調試等手段，順利實現(xiàn)公司首次FGSS供氣系統(tǒng)調試和常規(guī)項目調試任務“兩不耽誤”。

安全管理方面，外高橋造船針對該船型特別編制了焊接安全管理規(guī)定和LNG加注管控方案等多項安全專項制度，同時對液罐區(qū)域明火作業(yè)進行提級管理，安排24小時全天候值班管理，確保LNG燃料的存儲應用安全。

轉型升級再加速，一直在路上。外高橋造船以綠色、智能、低碳為導向，持續(xù)在散貨船、油船和集裝箱船領域推出符合最新國際規(guī)范規(guī)則的產品設計，三大民船的主要性能指標具備和國際頂尖船廠同臺競技的強大實力。企業(yè)自主研發(fā)設計21萬噸氨燃料動力散貨船，獲得美國船級社(ABS)頒發(fā)的原則性認可證書(AIP)，為航運業(yè)提供了零碳運輸?shù)沫h(huán)保新方案;聯(lián)合多家國際巨頭，共同開發(fā)基于LNT A -box®貨物圍護系統(tǒng)的新型中大型液化天然氣(LNG)運輸船設計方案;全球首制大型郵輪也采用全球首臺二氧化碳制冷機組、光伏電池組、能量回收系統(tǒng)等節(jié)能環(huán)保技術，適應行業(yè)低碳潮流。

據(jù)悉，未來，外高橋造船將在“雙碳”背景下，加強康養(yǎng)郵輪研發(fā)，加強LNG、氨、氫燃料的船型開發(fā)，尋求在海上風電和FPSO上部模塊相關領域突破，拓展培育國產大型郵輪產業(yè)鏈，為我國船舶工業(yè)的升級發(fā)展做出應有貢獻。(嚴鵬  陸曉青  科技日報記者 王春)

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