氨燃料主机介绍（MAN B&W two-stroke engine operating on amm...
为了确保符合全球脱碳目标，应对海运市场所面临的挑战，作为二冲程船用发动机潜在长期燃料的认知，氨作为一种船用燃料是有前景的。
脱碳是我们遇到的最大的转变之一，要想在短时间内取得成功，就需要整个供应链从头到尾都采取一种团结一致、坚定的方法。
今天对MAN二冲程船用发动机使用氨作为燃料进行一个简单的介绍，和大家共同学习一下，不妥之处请海涵。
目前MAN公司开发了多款双燃料主机，参考下面的图片，对于氨燃料主机正在积极的研发中。
由于NH3的无碳和无硫分子组成，在发动机中燃烧它可以产生接近零的CO2和SOX排放。从生态链角度来看，氨是一种碳中性燃料，它是由可再生能源（如水力发电、风能或太阳能）生产的。此外，与碳有关的空气污染物（黑碳或烟尘、未燃烧的碳氢化合物（HC）、甲烷和一氧化碳（CO）的排放将基本消除。
另一个显著特点是，即使在恶劣的天气条件下，也能在几乎任何燃油或燃油质量的情况下工作，而效率不会降低或有限降低，并具有传统二冲程发动机所具有的可靠性能和工作特性。
对可燃性和燃烧性较差的燃料有较大的耐受性的根本原因是发动机转速低，允许燃烧完成的时间长，尺寸大，导致体积与表面比大，这有利于完全燃烧和低壁面热损失。
氨有益的无碳特性也预示着氨燃烧物理将不会完全类似于先前已知的二冲程燃料的燃烧特性。为了给我们的客户提供一台经过优化的、可靠的、符合众所周知的MAN-ES标准的发动机，研究整个推进解决方案和二冲程发动机过程，即点火、燃烧和排放以及燃料处理是至关重要的。
因此，氨作为二冲程发动机燃料的研究涉及广泛的试验和完整的发动机监测装置，以获得有关二冲程发动机中氨的点火特性、引燃燃料要求和排放的基本信息。这些研究结果将指导氨燃烧发动机及其辅助系统的最终设计。
开发氨气等新燃料的发动机需要伙伴关系和对市场利益的理解。在开始开发氨气发动机之前，对实际潜力的分析也是必不可少的。在这种情况下，燃料可以进入市场作为中间燃料，直到绿色氨可用和物流到位。
决定未来燃料的另一个不确定和最重要的参数是未来燃料的价格。一方面，如果现在有绿色氨，它的价格将是低硫燃料油（VLSFO）和液化天然气的数倍。另一方面，我们承认，海洋市场普遍认识到，如果要在可预见的未来减少二氧化碳和温室气体（GHG）的排放量，就需要对二氧化碳和GHG的排放实施某种国际监管。
船东必须考虑氨的储存和可用性、船舶贸易模式和相关排放法规，同时更加关注船舶对环境的影响。
各种燃料对比
通常，氨是通过Haber-Bosch合成工艺从氢气和氮气中产生的。虽然氮气来自空气分离，但有许多生产途径可用于生产氢气，最主要的是碳氢化合物的蒸汽重整或水的电解，详情如下。
为了进行比较，上表显示了氨、其他替代燃料和氧化镁的物理性质。
目前，NH3的燃油供应和喷射压力参数分别为80 bar和600–700 bar。然而，这些参数构成了发动机试验方案进一步研究和优化的课题。
表中与储存有关的性质比较表明，氢（H2）在冷却到-253°C以下时会液化、 液化天然气-162°C.相比之下，氨在-33℃时就已经液化了。
在环境温度（20℃）下，液氨可以在8.6巴以上的压力下储存的。如果环境温度升高，为了使其保持在液相，通常设计约18巴的非制冷氨罐。
氨（或无水氨）是一种全球贸易商品。全球每年的氨产量约为1.8亿吨，其中约80%成为化肥生产的原料。因此，氨从生产设施到最终用户的运输和储存已经进行了多年。
氨的储存、运输和燃烧既有挑战，也有优势，这些挑战取决于物理和化学性质，见上方对比表：
–NH3是无碳无硫的，能提供清洁的燃烧，几乎不产生CO2或SOX
–NH3的体积能量密度高于H2，
–NH3可裂解成N2和H2，
–NH3与H2不同，是非爆炸性的，
–氨在工业过程和农业肥料中的广泛使用意味着它已经是一种具有商业吸引力的产品
–与需要低温的氢气和其他燃料相比，它的运输和储存成本更低，也不复杂
–在周围大气中着火的风险较低，因此在消防安全方面，储存大量氨比储存氢气更安全氨的低热值约为18.6mj/kg，与甲醇相当。氨（12.7 MJ/L）和其他替代燃料的单位体积能量密度低于氧化镁（35 MJ/L）。如果氨罐被冷却，则携带与氧化镁相同能量含量的氨氧化镁将需要大约2.8倍的体积。
尽管氨有可能成为未来的燃料，但它是一种有毒物质，从监管角度来看，尚未被开发出来用作船用燃料。
为了鼓励该行业投资于未来燃料设备，必须引入由补贴、二氧化碳或温室气体税管理的监管举措。
公众普遍认为，全球变暖的挑战需要解决，海运业必须为减少二氧化碳排放做出贡献。今天，海运业占全球人为二氧化碳排放量的3-4%。
现有船队每年消耗近3亿吨燃油。然而，它在全球经济中也发挥着基础性作用，运输量占世界贸易总量的80%以上。
目前，MAN-ES在哥本哈根研究中心（RCC）和不同的伙伴关系中进行研究，以评估氨的燃烧和热释放特性。这项研究的结果将指导具体的操作氨燃油喷射性能的发展，并阐明二冲程排放的性质。
氨是一种有毒物质，必须采取适当的安全措施保护船员和周围环境。除了满足这些要求外，MAN-ES还将技术引入市场，使之适应工程人员的技能和工作程序以及船上的资源。这是在不从根本上改变船舶运行的情况下实现的。氨燃料低速二冲程发动机的一个优点是，它不会从根本上改变商业造船或操作，因此，一个简单而精心设计的解决方案已经到位，以满足这种新型燃料的要求。
这些发现也将指导燃料供给系统（FSS）的配置。尽管发动机的第一次试验将于2021年底，并且FSS的设计必须与试验结果相适应，但我们假设氨的配置将继承众所周知的LGP液体喷射供应系统的主要特征。
原则上，关系到ME-LGIP和氨发动机设计的燃料特性之间的主要差异为：热值、恶臭和氨的腐蚀性有关：
–燃料的低热值（LCV）：丙烷（LPG）为46.4 MJ/kg，而氨为18.6 MJ/kg
–氨对铜、铜合金、镍浓度大于6%的合金和塑料具有腐蚀性。
理想的解决方案是重新使用氨气发动机上的部分双燃料LPG喷射系统和从油箱到发动机的部分LPG燃料供应系统。同样，需要在2021年进行发动机试验，但在下文中设计是基于ME-LGIP发动机的燃油供应系统。
双燃料运行原则
在双燃料运行期间，通过燃油供应系统从油箱向发动机供应氨燃料。为保持发动机所需的燃油状况，一小部分氨燃油通过再循环系统不断再循环至FSS。
当发动机不在双燃料模式下时，FVT将发动机舱内的氨燃料系统与氨燃料供应和回流系统完全隔离。每次启动前，用氮气对系统加压，以验证系统的密封性。
当双燃料运行停止时，氮气压力将氨气燃料从发动机推回再循环系统。吹扫顺序完成后，FVT将再次确保机舱系统与供应和回流系统隔离。
在整个操作过程中，现有MAN ES双燃料发动机的双壁通风系统检测到任何氨燃料泄漏，并将其从发动机舱引至单独的氨捕集系统。
再循环系统
在运转过程中，再循环的氨燃料将在发动机中加热。为了避免两相状态，一定量的氨燃料被再循环到专用的再循环管路中。当双燃料操作停止时，相同的再循环管路从发动机中回收氨燃料。
再循环燃油可能含有来自喷油阀的密封油痕迹。再循环管路消除了机油污染燃油储罐的风险。再循环管路还从回收的氨燃料中分离和排出氮气。
脱碳是在人类环境中发展可持续技术和解决方案的一个中心和高度一体化的部分。然而，由于脱碳仍然是全球努力的方向，也是海洋世界内最大的转型之一，因此需要一个统一的海运业来推动整个供应链。
未来将出现更清洁的燃料，二冲程发动机技术可能仍然是深海航运的主要推进发动机。我们的发动机组合显示，MAN B&W二冲程发动机燃烧各种燃料类型。MAN B&W ME-C发动机经得起未来考验的技术，已经可以改装成以液化天然气、液化石油气、乙烷和甲醇为燃料的发动机。氨气发动机的开发补充了我们广泛的双燃料组合，将满足未来二氧化碳中性推进（包括改装）的市场需求。
氨燃烧发动机的未来安装可根据客户的需要进行调整，例如，作为现有电控发动机的双燃料模块化改装解决方案，作为氨就绪发动机，或从新建造的发动机。
MAN-ES致力于将现有的二冲程发动机改装为氨燃料主机，最好能适应2025年第一季度后船舶五年的停靠计划。
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