張洪永

深圳市博油石油設(shè)備有限公司天津分公司

船舶節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用探究

張洪永

深圳市博油石油設(shè)備有限公司天津分公司

現(xiàn)階段，我國面臨的不僅僅是擴大出口，還需要進行分析全球分工體系以及快速投資等方面帶來的挑戰(zhàn)和機遇，應(yīng)該不斷增加船舶行業(yè)自身創(chuàng)新能力，以便于加快經(jīng)濟發(fā)展速度，為船舶運輸行業(yè)提供發(fā)展機遇，此外，也能在發(fā)展全面建設(shè)小康社會的一定程度上促進運輸船舶行業(yè)的發(fā)展。提高船舶運輸總體運行需求，對于船舶運輸節(jié)能減排具備更高的水平和要求，針對發(fā)展中出現(xiàn)的節(jié)能減排實際情況，合理分析船舶節(jié)能減排的實際需求，為船舶運輸節(jié)能減排奠定基礎(chǔ)。

船舶；節(jié)能減排；技術(shù)應(yīng)用

1 船舶節(jié)能減排的需求

1.1 發(fā)展航運的需要

船舶運輸行業(yè)一直努力的方向就是利用最合理的耗油和航速關(guān)系，來得到最優(yōu)化的經(jīng)濟效益，由于不斷建設(shè)和推廣環(huán)境友好型﹑資源節(jié)約型社會，對于船舶運輸行業(yè)來說，節(jié)能減排逐漸成為國家船舶企業(yè)不斷發(fā)展和落實科學發(fā)展觀的關(guān)鍵，同時也是履行社會責任的主要內(nèi)容。在運輸船舶的時候，需要依據(jù)船舶工況和船舶運行航線的實際變化情況，合理分析船舶實際運行過程中出現(xiàn)的耗油記錄以及修訂系數(shù)偏差值，以便于得到實際的耗油信息數(shù)據(jù)，分析實際節(jié)能方式，保證能夠完全符合實際運輸需求。

1.2 國家法律法規(guī)強制性要求

相關(guān)部門已經(jīng)發(fā)出宣告，相比較2005年，等到2020年的時候，國家GDP排放二氧化碳下降40～50%。交通運輸十二五規(guī)劃﹑國務(wù)院通過的《十二五節(jié)能減排綜合性工作方案》都明確規(guī)定了，等到2020年的時候，會降低排放二氧化碳的量到16%，船舶運輸單位運輸周轉(zhuǎn)耗能量到15%，實施船舶運輸節(jié)能減排工作戰(zhàn)略可以在一定程度上完全符合國家實施的節(jié)能減排總體戰(zhàn)略。

2 當前船舶節(jié)能減排現(xiàn)狀以及不足

雖然我國船運事業(yè)蓬勃發(fā)展，造船能力不斷提高，但比較歐美等國際市場造船業(yè)發(fā)達的國家差距仍然很大。在節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新方面還遠遠不夠，投資少，研發(fā)環(huán)境低迷，很多技術(shù)還只能依賴進口。我國迫切需要全面深化開展綠色船舶節(jié)能減排研究，對于國際標準的制定要積極的參與，以改變我國船舶行業(yè)在標準規(guī)范領(lǐng)域一直處于跟進的狀態(tài)。增強我國船舶業(yè)的國際競爭力。國內(nèi)航運公司船舶的標準化程度相對較低，落后船型多，專業(yè)化船舶比例低。

在節(jié)能意識方面，很多航運公司還沒有能夠足夠的重視，為了追求一時的片面的經(jīng)濟利益，忽視了因此給環(huán)境帶來的危害。

3 船舶節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

3.1 船體減阻降耗

從船舶設(shè)計層面上講，船體減阻降耗可以從船體低阻力線型設(shè)計﹑浮態(tài)調(diào)整﹑船舶船體表面減阻以及低風阻上層建筑等方面進行設(shè)計研究。低阻力線型設(shè)計主要包括線型優(yōu)化和總體設(shè)計優(yōu)化兩個方面。低阻力線型設(shè)計中的總體設(shè)計優(yōu)化指的是設(shè)計優(yōu)化人員根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和母型船等，在保證船舶具有足夠排水量的前提下，調(diào)整方形系數(shù)和浮心位置，選取合適的船型尺寸比。而線型優(yōu)化則指的是船舶船體線型的UV度﹑水線進流角以及去流角等的設(shè)計對船舶船體阻力具有一定的影響，設(shè)計優(yōu)化人員依靠模型試驗和CFD手段等，反復(fù)調(diào)整船舶線型，并最終確定船體的低阻力線型。船舶在實際航行中的阻力不僅僅取決于船舶的靜水阻力，還與航線上風浪流等環(huán)境因素有關(guān)，研究人員對船舶在多種轉(zhuǎn)載工況下的阻力性能進行研究，實現(xiàn)了在全航程多工況下船舶綜合阻力性能全面提升的目標，從而形成了船舶船體減阻降耗的浮態(tài)調(diào)整方法。

3.2 使用經(jīng)濟航速

船舶耗油重要方式就是說在運行船舶主機的時候，可以為船舶提供相應(yīng)的航行動力，船舶航速以及船舶功率之間具備三次方關(guān)系，適當降低船舶航渡可在一定程度上以有效節(jié)省相應(yīng)的燃油消耗，反之，提高船舶運行速度會在一定程度上增加燃油成本。從實際運行船舶的情況方面來說，當變化轉(zhuǎn)速和功率的時候，消耗燃油的量會受到換氣量﹑噴油量﹑船速等的影響，不是確定的因素，基本上想要具備最小的燃油消耗量，就需要在70～80%負荷的時候，以此來為實際運行船舶提供經(jīng)濟性指導(dǎo)航速。

3.3 提高推進效率

提高船舶推進效率主要有改進尾部伴流場﹑主機降功率使用等方式，改進尾部半流場指的是在船舶船體上加裝螺旋槳整流罩，這種技術(shù)主要應(yīng)用到對螺旋槳尺寸有限制的以及拖輪等高負荷低航速的船舶。加裝螺旋槳整流罩后的螺旋槳后流場﹑槳軸上下不完全對稱，其螺旋槳槳軸上方流場偏右，槳軸下方流場偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，來分別對齊螺旋槳后流場，進而減少船舵所受扭矩，這種節(jié)能措施可在服務(wù)航速工況下節(jié)省4%的功率。主機降功率使用指的是將船舶主機的功率降低，進而降低船舶燃油消耗率，達到船舶節(jié)能的目的。這種節(jié)能技術(shù)較為成熟，雖然初次投入成本較大，但從整個船舶生命周期來看，該節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟性較好。

3.4 余熱利用

1)渦輪增壓余熱利用。充分利用廢棄能量是增加柴油機熱效率的重要方法。因為采用廢氣渦輪增壓的方法，可以使廢棄能量能夠最大化使用，柴油機的經(jīng)濟性也得到足夠的提高。2)各工作模式下的熱能回收。a.電動機工作模式。這時熱能回收系統(tǒng)應(yīng)提供過多的電能，除了為船舶輔助設(shè)備提供所需電能，還要多出部分電能可以提供給軸帶電動機，以增加螺旋槳輸出功率。b.發(fā)電機工作模式。這時熱能回收系統(tǒng)能夠供給的電能過低，不能滿足船舶輔助設(shè)備所需電能，缺少部分電能需要軸帶發(fā)電機補充。這時候軸帶電動機運行在發(fā)電工況。3)混合動力設(shè)備余熱利用?；旌蟿恿υO(shè)備余熱利用系統(tǒng)是采用主機缸套水余熱與掃氣空氣熱能為鍋爐給水加熱的方法，之后利用回收的排氣熱能來產(chǎn)生蒸汽進行驅(qū)動蒸汽透平。一部分廢氣會直接提供給一個動力透平，隨后這個動力透平和蒸汽透平則通過一個減速齒輪箱來共同驅(qū)動發(fā)電機，這樣對廢熱及余熱的處理又更深入仔細。

4 結(jié)語

總而言之，船舶節(jié)能減排不僅能滿足我國航運發(fā)展的需要，還能符合我國節(jié)能減排的總體國家戰(zhàn)略，因此工作人員要采取合適的措施，對船舶進行節(jié)能減排優(yōu)化設(shè)計，例如船體減阻降耗﹑使用經(jīng)濟航速﹑提高推進效率以及廢熱回收及廢氣處理，從而提高船舶節(jié)能減排效果，推動我國船舶運輸行業(yè)的健康發(fā)展。

[1]王強.船舶主機降功率節(jié)能減排技術(shù)的優(yōu)化研究[D].大連海事大學，2013.