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摘要：如同当年LNG（Liquefied Natural Gas：液化天然气）的大规模海运一样，作为一种环保措施，人们对于发电用氨的期待以及氨不断扩大的社会需求的压力，正在开启“氨”的大规模海运时代。LNG运输船技术已应用于LNG燃料船和LNG燃料供给设备，该技术也将应用于氨，并推动氨燃料船和氨燃料供给设备的开发。此外，氨燃料的真正普及还需要建立规章制度和培训船员，同时，对于提供船舶和设备的制造商以及今后的氨燃料船的运营者来说，也期待能在LNG运输的基础上研发出用于氨运输的船舶和设备，从而实现从LNG到氨的转换。

关键字：氨燃料、氨运输船、氨燃料船、船舶燃料转换、氨燃料供给设备、碳中和燃料

本文将继续为大家介绍《由LNG燃料转向氨燃料——旨在实现碳中和的船舶燃料转换》，点击链接☞ 《由LNG燃料转向氨燃料——旨在实现碳中和的船舶燃料转换（1）》即可回顾前文内容。

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对氨燃料的期望

将使用可再生能源电解水产生的氢气（绿氢）、或烃类分解产生的氢气（蓝氢），与空气中存在的氮气在高温和高压下进行催化反应（HB法），可以合成氨。因此，氨的制造过程中无需特殊的燃料原料，在能源供给地区很容易实施。虽然世界上现有的氨产能不足以满足预期的能源需求，但是在原料供给链上不存在重大问题。

除了可分解提取氢气，氨也可直接燃烧，而且氨具有燃烧时不排放CO₂的零排放燃料的优点。因此，氨能有效削减火力发电、工业炉、船舶等产生的CO₂排放。日本将其视为LNG的替代品，推进相关技术开发。在火力发电中，预计氨专烧火力发电对CO₂减排有很大的效果，此外，氨适合与煤混烧，因而可以通过尽快实现氨混烧，逐步实现CO₂减排。

与LNG相比，氨的液化温度相对较高。不同于LNG，氨具有类似于LPG（Liquefied Petroleum Gas）的特性，例如在常温下加压会液化。但是，从腐蚀性和刺激性的角度来看，氨是一种比LPG更难处理的燃料，考虑到高浓度氨的刺激性，其不太可能如LNG和LPG一样用作城市燃气。但是，无碳这一点优势很大，在发电用途方面，氨燃料潜力充足，值得期待。

如今，地球环保意识正在呼唤全世界各地采取行动，并波及到了市场。可以预计，因环保意识的提高，氨的应用将得到推动，其作为发电燃料的用途将扩大，并将像以前的LNG一样随着各港口的基础设施的扩增而发展，或预示着与LNG一样的正式海运的开始。例如，日本大型电力公司JERA在“JERA 2050年日本零排放路线图”中公布，到2030年开始正式使用氨混烧，至2030年代前期所有燃煤电厂的氨混烧率达到20%，后期将根据发电厂的更新情况依次扩大混烧率，2040年代开始氨专烧。除了燃煤混烧发电以外，从氨中提取氢气并与天然气混烧用于燃气联合循环发电的方案也在研讨过程中（同时，将氨以外的液态氢和甲基环己烷作为氢传输介质的方案也在研讨中）。

为了普及燃煤火电中的氨混烧，以及稳定氨的供给，日本经济产业省的燃料氨应用公私协商会制定了2030年运输约300万吨（装载35000m³的MGC（Multi Gas Carrier）级运输船运输约126个航次）、以及2050年运输约3000万吨（装载87000m³的VLGC（Very Large Gas Carrier）级运输船运输约510个航次）氨到日本的目标。

作为船用燃料的氨是一种与类似于LNG的高度特殊性气体燃料，因此要求应用氨的船舶在制造和运营方面确保高技术性和高安全性。氨存在的问题是，燃烧过程中会产生NOx和N₂O，其中N₂O的温室效应系数非常高，是CO₂的265倍，因此减排措施也在研究之中，例如控制发动机燃烧和使用分解催化剂。此外，在使用烃生产氨时，由于在生产过程中会排放CO₂，因此需要进行适当的处理，例如CO₂回收和储存。

4.1 氨运输船

氨运输船归属于LPG运输船谱系，因为氨具有与LPG相似的物理特性。三菱重工从1960年代至2020年制造了88艘VLGC和MGC，其中6艘是可携带氨的MGC（装载20000到40000m³）（图2）。建造于1995年至2005年之间的船舶，虽然推进装置使用重油作为燃料，但是这些船舶均被设计成能够以货物的形式运输氨。它们都适用于氨的特性，配备有与氨装载准备操作（储罐惰化、充气、冷却）、氨装卸、干船坞准备操作（储罐预热、惰化、曝气）、以及氨相关的各种监控装置及安全设备。

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图2 装载20000至40000m³ MGC 氨运输船

另一方面，近年来，为了满足未来对氨运输的需求，市场也在追求能够运输氨的大型VLGC（87000m³级）规格。为株式会社商船三井集团提供且在株式会社名村造船所进行建造的的一个项目（图3）中，三菱重工提供了设计，并将进行部分设备的采购和工作支持。在此项目中，利用三菱重工的VLGC和MGC的技术知识，将货舱做得更大以提高经济效益的同时，通过改进船体形状来降低油耗。此外，利用积累的气体处理技术，采用可以将作为运输货物的LPG作为船舶的推进燃料的系统，将作为燃料的LPG保存于货舱中，从而提高了在LPG基地装卸货物时的灵活性。

该项目是可装载氨的船型中目前最大的规格。另外，三菱重工在另外的项目中，已经着手与株式会社商船三井和株式会社名村造船所合作开发以氨为燃料的大型氨运输船（图4），负责最佳货仓方案的研究及预设计，甲板舱的开发，发动机配置的探讨，燃料供给装置的安装设计，特殊船舶装备、货物装卸装置的设计，以及安全装置的安装设计。

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图3 87000m³型LPG燃料大型LPG/氨运输船

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图4 大型氨运输船示意图

如上所述，氨的海运的技术准备不断推进，且随着今后需求的增加，有望实现船型大型化，对船舶进行整体优化。预计与LNG运输船一样，氨作为船用燃料的使用将从氨运输船开始。由于氨运输船最初配备了维护和保存货物氨的设备和安全装置，因此不需要特意安排补给船之类的燃料供给基础设施。另外也可以预计，随着船员具备相关技能，从氨运输船开始，船用氨燃料的使用会逐步实现。

4.2 氨燃料船

在氨的海运计划进行的同时，多家发动机制造商已经开始研发氨燃料船用发动机，预计第一台发动机将在2024年左右出现。也有公司以LNG燃料发动机技术为基础开发氨燃料发动机，其研发速度将比研发LNG燃料发动机时更快。因此，预计氨燃料发动机将比较快地应用在普通货船上。向发动机供给氨燃料需要一种氨燃料供给系统，该氨燃料供给系统在调节氨的温度、压力和流量的同时维持和管理燃料罐。另外，普通货船也需要如氨运输船一样，配备维持和保存氨的设备和安全装置。

也就是说，与氨运输船类似，需要进行氨装载准备操作、氨装卸，以及干船坞的准备操作。这些可以基于氨运输船技术和燃料供应设备技术进行研发，并且与LNG燃料船一样，打包成可靠的技术包来提供给客户。三菱重工认为，造船厂和船东希望能提供此类技术包作为氨燃料供给装置（表2）。这是因为氨燃料的真正普及需要建立规章制度和培训船员，同时，对于提供船舶和设备的制造商，以及未来的氨燃料船运营者，也期待能在LNG运输的基础上研发出用于氨运输的船舶和设备，从而实现从LNG到氨的转换。

由于氨燃料需要低温或高压下储存，所以需要LNG燃料等气体燃料的处理技术，除此之外，需要注意氨具有腐蚀性和刺激性，所以除LNG-FGSS技术外，还需要消除氨危害的技术。例如，需要考虑对发动机停止和燃料切换时排放的少量的氨进行处理，或者对下水前实施无气化处理时排放的氨进行处理，可以确保安全运行的设备和装置也是氨燃料供给装置所必需的功能部件。

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从LNG燃料船向氨燃料船的过渡

已经比较发达且完善的LNG海运网络将随着LNG补给船的不断竣工变得更加便捷。由于其它燃料的供应体系和海运体系的建设需要时间，预计LNG燃料的相对优势将持续下去。LNG成为了一种强大的能源介质选择，作为燃料、合成燃料的材料或氢载体，将继续支持全世界，预计参与LNG运输的船舶会继续使用LNG燃料。

另一方面，为了地球环境，必须继续追求GHG减排。从上述CII rating评级关联到每艘船舶开始，未来任何时期都可能出现作为化石燃料的LNG难以应付的排放削减。根据未来CII rating的削减目标，需要在船舶到达使用年限之前将合成甲烷使用、碳补偿计费、氨燃烧改造等措施写入计划表。能否在此时选择氨燃料船，取决于包括氨燃料供给能力和造船能力在内的基础设施建设能力。此外，从氨燃料的普及到氨燃料船呈现出实际效果也尚需时日。船用氨燃料化的推动因素之一是发电用氨燃料在陆地上的普及，以及氨运输船开始使用氨燃料，这一点与LNG作为船用燃料普及的过程相似。

虽然碳中和燃料的全面普及时间是目前最受关注的事情之一，但是受燃料的供给能力和价格、可用性、发动机制造、其它设备的供给、造船厂、船员教育等各种因素影响，还很难预见。因此，为了确保船舶运营的灵活性，可切换氨燃料的LNG燃料船正在成为一个新选择。可切换氨燃料的LNG燃料船是指可以在船舶运营期间将主要燃料从LNG燃料转换为氨燃料一种LNG燃料船，在其开始建造时就融合了氨燃料使用的设计和设备。转换为氨燃料时，虽然也需要一些改造工作，但是由于已经进行了提前设计安排，所以改造成本较低。而且由于改造时间可以在建造后再确定，因此可以在比较LNG燃料和氨燃料的情况后再做出决定。表3示出了可切换氨燃料LNG燃料船的特点。

确保有能力的船员操作氨燃料船也很重要。如上所述，在氨燃料船上，需要进行氨装卸准备操作，氨装卸，以及干船坞的准备操作，需事前尽早确保熟练处理气体燃料的船员。从这一点出发，也体现了从LNG燃料过渡到氨燃料的重要性。造船厂需要考虑LNG供给装置和氨燃料供给装置之间的连接性设计，即，尽可能延用LNG燃料供给装置的装置设计和船舶设计。三菱重工希望通过这种考虑，能够为船东和运营商确保足够的船员做出贡献。

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结语

出于环保考虑，发电需求和城市燃气需求带来了LNG大规模海运时代，同样地，基于环保措施的发电需求的增加或将拉开氨的大规模海运时代。如同LNG燃料的使用从LNG运输船扩展到普通船舶，氨燃料的使用也将从氨运输船扩展到普通船舶，全面扩大使用范围。如LNG运输船技术应用于LNG燃料船，作为LNG燃料供应装置包提供一样，预计氨运输船技术也将应用于氨燃料船，以氨燃料供给装置包的形式提供。为了应对逐渐提高的环保性能目标，在运营灵活性上更有利的可切换氨燃料的LNG燃料船将应运而生。在氨燃料的普及中，不仅设备，可以应对各种情况的优秀船员同样必不可少，以人员培养为基石推进从LNG燃料到氨燃料的过渡十分重要。

为此，三菱重工将LNG燃料船和LNG燃料供给装置，以及氨燃料船和氨燃料供给装置视为前后关联的技术，在研发时充分考虑两者之间的技术共通性，以实现操作便捷性。

日本邮船与JERA计划通过合作实现大规模燃料氨运输

由LNG燃料转向氨燃料——旨在实现碳中和的船舶燃料转换（2）