在全球航运业加速推进“碳中和”的背景下，国际海事组织制定的温室气体减排战略对船舶燃料及动力系统革新提出了迫切需求。针对以上需求，《甲醇燃料船舶技术与应用》主要介绍了航运业绿色低碳转型背景及相关政策、法规；甲醇燃料特性与船舶适应性综合分析；甲醇燃料船舶相关技术标准；甲醇燃料船舶系统与布置关键技术以及核心系统设计；甲醇燃料船舶风险评估与安全管理；典型甲醇燃料船舶设计案例；甲醇燃料船舶技术发展对上中下游产业的影响及未来发展趋势等。本书的出版将填补我国甲醇燃料船舶领域系统性专著的空白，为航运业低碳转型发展提供技术支撑，具有较大的学术与行业参考价值以及前瞻性和实际指导意义。
本书可作为航运企业、造船企业船舶设计工程师以及科研机构和高等院校研究人员的参考书，也可作为高校相关专业师生学习和企业培训用书。

第1章船舶应用甲醇燃料的驱动力001
1.1国际航运业减排机制002
1.1.1国际航运业减排顶层框架002
1.1.2国际航运业温室气体减排工作历程004
1.1.3IMO温室气体减排立法现状006
1.2欧盟海运温室气体减排机制009
1.2.1《欧盟排放交易体系指令》（EU ETS）010
1.2.2《欧盟海运燃料条例》（FuelEU Maritime）013
1.2.3《可再生能源指令》（RED）016
1.2.4《气体指令》（Gas Directive）018
1.3中国航运业减排相关政策019
1.4其他国家航运业减排相关政策020
1.4.1新加坡020
1.4.2美国021
1.4.3韩国021
1.4.4澳大利亚022
1.5甲醇燃料船舶发展现状022
参考文献024

第2章船舶应用甲醇燃料适应性分析及风险控制027
2.1甲醇燃料特性与规格028
2.1.1物理性质028
2.1.2化学性质030
2.1.3国际标准032
2.1.4国内标准035
2.2甲醇燃料船用适应性综合分析036
2.2.1定性分析036
2.2.2经济性评估046
2.2.3典型船型应用甲醇燃料经济性分析050
2.3船舶应用甲醇燃料风险控制055
2.3.1主要风险识别055
2.3.2风险控制措施057
参考文献062

第3章甲醇燃料船舶安全技术标准063
3.1国际海事组织（IMO）安全规则064
3.2国际船级社协会（IACS）技术文书066
3.2.1UI GF20——甲醇/乙醇燃料船舶燃料舱的布置067
3.2.2UI GF21——甲醇/乙醇燃料船舶机器处所CO2灭火系统068
3.3国际标准化组织（ISO）技术标准070
3.4船级社规范与指南072
3.5国家/行业标准076
参考文献076

第4章甲醇燃料船舶系统与布置关键技术079
4.1甲醇燃料船舶布置关键要点080
4.1.1甲醇燃料舱布置080
4.1.2机器处所布置082
4.1.3燃料管系布置084
4.1.4集液盘布置084
4.1.5出入口与通道布置084
4.2船用甲醇燃料围护系统设计085
4.2.1防泄漏设计085
4.2.2冗余设计086
4.2.3透气系统设计086
4.2.4惰化吹扫系统设计087
4.2.5监测控制系统设计088
4.3甲醇燃料船舶加注作业技术要点088
4.3.1甲醇加注作业安全性分析088
4.3.2甲醇加注作业方式089
4.3.3甲醇加注作业设备092
4.3.4甲醇加注作业流程092
4.4船用甲醇燃料供应系统设计096
4.4.1供应系统工艺流程096
4.4.2供应系统设计考虑099
4.4.3供应系统测试验证101
4.5监测、控制与安全系统104
4.5.1监测与控制104
4.5.2安全系统107
4.6甲醇燃料船舶消防安全108
4.6.1甲醇火灾特点108
4.6.2甲醇火灾探测109
4.6.3甲醇火灾灭火109
参考文献112

第5章船用甲醇燃料动力装置113
5.1甲醇燃料发动机类型与技术概况114
5.1.1甲醇燃料发动机技术优势114
5.1.2甲醇燃料发动机技术概况114
5.2低速二冲程甲醇燃料发动机116
5.2.1技术参数116
5.2.2LGIM系列低速二冲程甲醇燃料发动机117
5.2.3X-DF-M系列低速二冲程甲醇燃料发动机125
5.3中高速四冲程甲醇燃料发动机129
5.3.1主要技术路线129
5.3.2国内外主流厂商及机型简介131
5.4甲醇燃料发动机的排放控制与测试技术137
5.4.1甲醇燃料发动机污染物排放特性138
5.4.2甲醇燃料发动机后处理排放控制技术143
5.4.3甲醇燃料发动机排放检测技术145
5.5甲醇燃料电池160
5.5.1类型与工作原理160
5.5.2典型产品与应用163
参考文献167

第6章甲醇燃料船舶风险评估与安全管理171
6.1甲醇燃料船舶风险评估理论与方法172
6.1.1定性风险评估172
6.1.2定量风险评估180
6.1.3后果分析182
6.1.4风险评价184
6.2甲醇燃料船舶的典型风险场景185
6.3甲醇燃料供应与加注系统HAZOP分析188
6.3.1甲醇燃料加注系统HAZOP分析188
6.3.2甲醇燃料供应系统HAZOP分析189
6.4甲醇泄漏与火灾事故后果评估191
6.4.1甲醇泄漏扩散数值模型191
6.4.2甲醇池火数值模型193
6.4.3典型案例194
6.5甲醇燃料船舶安全管理要点200
6.6甲醇燃料船舶应急预案201
参考文献204

第7章典型甲醇燃料船舶设计案例205
7.1130 m甲醇双燃料内河散货船206
7.2130 m甲醇双燃料集散货船208
7.3川江130 m甲醇双燃料滚装船210
7.492 m甲醇双燃料化学品船212
7.516000TEU甲醇双燃料集装箱船213
7.6甲醇双燃料动力智能VLCC215

第8章甲醇燃料船舶发展展望219
8.1规范标准发展趋势220
8.1.1甲醇燃料发动机及其非常规排放污染物控制标准220
8.1.2甲醇燃料全生命周期排放标准220
8.1.3甲醇燃料船舶强制性规则221
8.1.4人员培训指南222
8.2船用甲醇燃料装备技术发展趋势222
8.2.1主机222
8.2.2发电机组223
8.3船用甲醇燃料制备224
8.4甲醇燃料供应链224

缩略语226

国际海事组织（International Maritime Organization， IMO）于2023年7月修订了《船舶温室气体减排战略》，提出到2050年前后实现航运业温室气体净零排放，并陆续颁布实施了现有船舶能效指数（EEXI）、营运船舶碳强度指标（CII）等短期措施；2025年4月，又进一步批准了IMO净零框架修正案草案，设定了分级温室气体燃料强度（GFI）限值，形成了“双轨合规”机制，初步确立了中期措施。在这一宏观背景下，兼具低碳、零硫、可再生的甲醇（CH3OH）因能量密度适中、常温常压液态储运、基础设施改造成本相对可控等优势，被视为实现航运业深度脱碳最具现实可行性的替代燃料之一。
然而，甲醇在船舶领域的工程化应用并非简单的“燃料替换”，其易燃易爆、有毒、腐蚀溶胀等特性带来的船舶总体布置、燃料围护、燃料加注供应系统、消防安全、风险管理和法规符合性等一系列技术挑战，亟需系统性的理论总结与工程验证。目前，国内外尚缺乏一部能够覆盖政策驱动、技术原理、标准规范、工程实践、风险评估的综合性专著。本书正是在这一需求推动下，由长期从事船舶与海洋工程、燃料系统、风险分析及海事法规研究的同仁共同撰写而成，力求为科研院所、船级社、设计院、船厂、发动机及配套企业、航运公司、海事管理部门提供一套兼具学术价值与工程指导意义的甲醇燃料船舶知识框架。
全书共8章，逻辑上遵循“政策—原理—规范—设计—装备—风险—案例—展望”的递进路径。第1章系统梳理IMO、欧盟、中国及主要航运国家在温室气体减排与低碳燃料激励方面的政策演进，揭示甲醇燃料船舶发展的外部驱动力与合规窗口。第2章从物理化学性质、船用适应性、经济性及风险控制角度，对甲醇作为船舶燃料的可行性进行定性与定量分析，为后续工程决策提供数据支撑。第3章聚焦IMO、IACS、ISO、各主要船级社国家及行业标准，对甲醇燃料船舶安全技术要求进行条分缕析，为设计与审图提供法规依据。第4章围绕船舶总体布置、燃料围护系统、加注作业、供应系统、监测控制及消防安全六大核心领域，阐述关键技术要点与工程实施经验，并给出布置示例与参数选取指南。第5章在梳理甲醇燃料发动机及燃料电池技术路线的基础上，系统比较了低速二冲程、中高速四冲程及燃料电池方案的技术参数、排放特性与测试方法，为动力系统选型提供决策支持。第6章引入定量风险评估（QRA）、HAZOP、泄漏扩散与火灾后果模拟等方法，构建甲醇燃料船舶全生命周期风险管理体系，并给出应急预案框架。第7章选取内河散货船、滚装船、化学品船、超大型集装箱船及超大型油船等典型船型，展示不同尺度与用途船舶的甲醇燃料系统设计方案与关键参数。第8章结合法规趋势、技术迭代、绿色燃料供应链及船员培训需求，展望2030—2050年甲醇燃料船舶的发展路径与产业生态。
本书力求在以下三方面体现学术严谨性与工程前瞻性：其一，所有数据与结论均基于公开文献、船级社通函、IMO会议报告及实测案例，通过交叉验证确保可靠性；其二，针对甲醇特有的物理化学风险，采用定量风险评估与CFD数值模拟相结合的方法，首次给出泄漏、池火、爆炸场景的详细后果曲线与建议安全距离；其三，紧密跟踪国际海事法规与规则的立法动态，对未来强制性规则的走向进行情景分析与对策建议。
谨以此书献给致力于航运绿色转型的同仁。限于编者水平，书中不足之处在所难免，敬请学界与业界专家批评指正。期盼本书能够为全球海事界迈向零碳未来贡献绵薄之力。

编者
2025年10月