特別關注｜15000TEU氨動力集裝箱船設計細節揭秘

這是一艘由塞斯潘（Seaspan）與芬蘭船舶設計公司Foreship和馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心合作開發的15000TEU型氨雙燃料集裝箱船。根據相關數據，基于特定航線（遠東-中東-西北歐、遠東-北美西海岸/南美西海岸）進行船舶設計。

這艘15000TEU型集裝箱船的動力和推進概念基于氨雙燃料二沖程主發動機�？紤]的主發動機為MAN 7G90ME-C10.5或WinGD 8X92DF-2.0。四臺氨雙燃料輔助發電機組管理船上的電力負荷。具體來說，兩臺4.1MW發電機組和兩臺2.7MW發電機組�？紤]的輔助發動機基于Himsen DF H35DF發動機。

該船概念設計還包括一個氨燃料輔助鍋爐，用于船上熱量需求和蒸發氣體的管理。由于氨的燃燒特性，氨燃料概念設計的法規和環境性能的一個關鍵考慮因素是氨雙燃料發動機所需的引燃燃料的預期百分比。以低硫燃料油進行分析，主發動機引燃燃料為8%，輔助發電機組為20%。由于氨雙燃料發動機仍在開發中，還會進一步根據發動機制造商的目標和液化石油氣雙燃料發動機的經驗來估計引燃燃料需求。當然可進行進一步分析，因為使用生物燃料作為引燃燃料可以進一步減少排放，并改善氨燃料船舶的監管性能。

為了最大限度地減少燃料消耗和排放，基于16節速度，安裝3MW的軸發電機將提高船舶總效率，并減少大約2噸/天的氨消耗。然而在將軸發電機納入設計之前，需要考慮相關額外資本支出。7.5MV的高壓岸電是一個選項。岸電系統允許船舶連接到合適的岸上電源，并在港口實現零排放。

氨作為燃料需要比燃油更大的儲罐容積，這通常是凈容積的3倍以上。與傳統燃料或其他替代燃料相比，氨燃料的儲存要求帶來了獨特的挑戰，但這些挑戰在概念設計研究中得到了解決。

選擇的氨儲罐解決方案是IMO B型儲罐，這是一個滿足12000海里航行需要的11500立方米氨儲罐。因燃料儲存要求而產生的集裝箱箱位成本(單位TEU的推進功率<kW/TEU>)被用作評估設計安排適用性的主要指標。作為此項評估的一部分，設計方對住宿區的位置進行改變，以確定是否可以實現最佳的“住宿-儲罐”組合。將起居艙室前移動意味著減少集裝箱艙位損失，同時還確保救生艇可以安全升降，并且燃料補給站的相對位置為燃料補給船提供了足夠的平行船體長度。

儲罐位置經過多次迭代，考慮并分析了兩個主要位置：住宿區下，和機艙前部。

設計最終選擇了“住宿區下”。因為它生成了最佳的集裝箱裝載量，并且住宿區提供了更好的保護以防止儲罐滲透。通過調節儲罐長度，還可以確保儲罐有足夠容積（21000立方米）來滿足18500海里續航所需要的燃料。這種情況可將其延伸到起居艙尾部的集裝箱艙。

油箱的幾何形狀和結構也是設計重點。

最初使用基于最大化儲罐寬度方法。另一種方法根據IGF規則，將儲罐的幾何形狀按B/5標準設計。維持B/5標準是HAZID研討會的一項重要建議，該研討會確定，由于碰撞或沖擊導致氨儲罐破裂非常嚴重，需要采取適當的緩解措施。雖然這種罐的幾何形狀需要稍微長一點，但仍有可能將罐完全定位在起居艙室下面，而不會損失任何額外的集裝箱槽。此外，氨儲存罐外側的空間用于低硫燃料油儲存，這確保了所有主要的燃料儲存罐都位于起居艙室下面。

在氨儲罐周圍包括一個圍堰。下圖提供了前部居住區下方的燃料儲罐區剖面圖，以及儲罐幾何形狀和配置的更多細節。

該船的氨燃料儲罐配有兩臺深井泵（一臺備用），以便將液氨輸送到燃料準備室（FPR）的主、輔發動機燃油供給系統。燃料罐連接模塊（TCS）是圍繞氨儲罐連接件和儲罐閥門的空間，還包含深井泵電動機，以及一個專用區域，以便于抽出深井泵頭進行維護和修理。位于氨罐正上方的TCS具有氣密性和液密性，可防止潛在的液氨和氣氨泄漏，它被歸類為危險區域，可通過氣閘從起居艙室的開放式甲板尾部進入，并配備有合適的逃生裝置。