低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工藝研究所 徐學(xué)光

低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工藝研究所 徐學(xué)光

從歷史長(zhǎng)河來(lái)看，船舶產(chǎn)品的發(fā)展軌跡是大型化和專用化，它們的實(shí)質(zhì)就是高效。高效更切合了綠色造船與低碳經(jīng)濟(jì)模式。

船舶大型化有明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，意味著單位運(yùn)力的船舶造價(jià)和單位運(yùn)力的能源消耗，以及CO2等有害氣體排放量的顯著下降。大量數(shù)據(jù)測(cè)算表明，30萬(wàn)噸級(jí)油輪每噸的造價(jià)只是5萬(wàn)噸級(jí)油輪的41%。相應(yīng)30萬(wàn)噸級(jí)油輪的每噸船的租費(fèi)，只有5萬(wàn)噸級(jí)油輪的35%?？梢?jiàn)，大型化提高了船舶運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。

從綠色環(huán)保的視角計(jì)算，7.5萬(wàn)噸級(jí)油輪的EEDI為4.56左右，而30萬(wàn)噸級(jí)油輪的EEDI降到2.54左右，可見(jiàn)船舶大型化大大降低了單位運(yùn)能的CO2排放，符合低碳經(jīng)濟(jì)的要求。

集裝箱船的大型化發(fā)展尤為明顯。1996年，集裝箱船從5000標(biāo)準(zhǔn)箱（TEU）發(fā)展到7000TEU，2006年發(fā)展到9500TEU，2007年是1.3萬(wàn)TEU。當(dāng)前，船東已簽訂了1.8萬(wàn)TEU集裝箱船的建造合同。

豪華游輪也是越造越大，2008年世界最大的豪華游輪339×38.6米，排水量15.8萬(wàn)噸，15層旅客甲板，可載運(yùn)4960人；當(dāng)前，最大的豪華游輪船長(zhǎng)361米、寬66米、高72米，排水量22.5萬(wàn)噸，16層旅客甲板，能載運(yùn)8460人；更大的船長(zhǎng)378米 ，排水量25萬(wàn)噸的豪華游輪 ，也將誕生。

1972年，韓國(guó)建造第一座現(xiàn)代化船塢時(shí)，決定船塢長(zhǎng)640米，寬92米，以適應(yīng)未來(lái)建造百萬(wàn)噸級(jí)船舶。1981年，日本建造了載重量為56萬(wàn)噸，世界最大的巨型原油船（ULCC）；迄今，沒(méi)有出現(xiàn)更大的船舶。但是，到2009年，韓國(guó)再次新建船塢時(shí)，仍采用640×92米的尺度。他們?nèi)韵嘈烹S著科技的進(jìn)步和港口航道的發(fā)展，未來(lái)還有可能出現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)的船舶。在建造和航運(yùn)百萬(wàn)噸級(jí)的船舶條件未成熟之前，多國(guó)船廠創(chuàng)造了在大塢內(nèi)串聯(lián)或并聯(lián)建造多艘船舶的技術(shù)，還創(chuàng)造了濕船塢建造法；取得了在一座塢建造多艘船，比多座船塢各造一艘船更高的生產(chǎn)效率。

在原國(guó)防科工委的支持下，由中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)、中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)、中船工業(yè)集團(tuán)、中船重工集團(tuán)、中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)和中國(guó)船級(jí)社等單位聯(lián)合承擔(dān)了《超大型礦砂船船型開發(fā)項(xiàng)目》，開發(fā)了23萬(wàn)噸級(jí)、32萬(wàn)噸級(jí)、36萬(wàn)噸級(jí)和50萬(wàn)噸級(jí)礦砂船系列船型。

2008年南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司建造了中國(guó)遠(yuǎn)洋公司的30萬(wàn)噸級(jí)超大型礦砂船。渤海船舶重工為新加坡百國(guó)盛環(huán)球有限公司承造38.8萬(wàn)噸礦砂船。

江蘇熔盛重工有限公司建造的38萬(wàn)噸級(jí)礦砂船，吸取了現(xiàn)有礦砂的優(yōu)點(diǎn)，滿足了IMO發(fā)布的有關(guān)燃油艙保護(hù)、壓載艙涂層性能、防止船用油漆對(duì)環(huán)境污染、限制氮氧化物和硫氧化物排放、壓載水控制管理和壓載水處理、船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)、綠色護(hù)照等所有的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則和規(guī)范。該船技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能、質(zhì)量、適造性、性價(jià)比等各方面指標(biāo)都達(dá)到世界同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，相應(yīng)的噸海里耗油量和CO2排放量也遠(yuǎn)低于同類型船舶。實(shí)船試航紀(jì)錄的EEDI在1.99左右，滿足IMO規(guī)定在2013年1月1日以后開始執(zhí)行的減排的基線要求。同時(shí)，該船以船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)超過(guò)滿分，獲得102分，符合低碳經(jīng)濟(jì)的綠色產(chǎn)品理念。

礦砂船的大型化主要驅(qū)動(dòng)因素是礦業(yè)巨頭和航運(yùn)業(yè)巨頭。成立于1942年的巴西淡水河谷公司（Vale）是全球最大的鐵礦石生產(chǎn)商。2011年7月4日發(fā)布了該公司的《2010年可持續(xù)發(fā)展報(bào)告》，稱其在發(fā)掘并利用礦產(chǎn)資源中，恪守對(duì)環(huán)境的保護(hù)，致力于發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的運(yùn)作模式。其已經(jīng)連續(xù)第二年被全球報(bào)告倡議組織（GRI）評(píng)為A+級(jí)別。

自2008年起，淡水河谷訂造了30多艘38萬(wàn)噸級(jí)超大型礦砂船，其中向韓國(guó)訂購(gòu)11艘，向中國(guó)訂購(gòu)16艘。由江蘇熔盛重工承建的首艘超大型礦砂船被命名為“Vale China (淡水河谷中國(guó))”號(hào)。該船于2008年8月3日簽訂建造合同，2010年10月23日開工，2011年7月14日出塢，11月9日完成試航，后續(xù)38萬(wàn)噸級(jí)超大型礦砂船船正按計(jì)劃建造中。

“Vale China”號(hào)礦砂運(yùn)輸船于在2011年11月25日在浙江舟山成功交付船東淡水河谷公司，后續(xù)各艘礦砂船將以我國(guó)沿海大連和煙臺(tái)等城市命名。

作為巴西至中國(guó)運(yùn)礦的最大型標(biāo)準(zhǔn)船型的礦砂船，江蘇熔盛重工建造的38萬(wàn)噸級(jí)超大型礦砂運(yùn)輸船船長(zhǎng)360米，型寬65米，型深30.4米，該船經(jīng)過(guò)線型優(yōu)化和艙容優(yōu)化后，經(jīng)實(shí)際測(cè)算，最大裝載噸位可達(dá)40萬(wàn)噸。該船主尺度充分滿足了下列要求：巴西礦石出口港和中國(guó)鋼鐵企業(yè)卸貨港口的碼頭與航道的水文數(shù)據(jù)；裝卸設(shè)備對(duì)船舶空載和滿載吃水限制；載重量、貨艙艙容、壓載艙艙容；以及船舶性能等。“Vale China”號(hào)的主機(jī)功率29400kw是江蘇熔盛重工自主建造的發(fā)動(dòng)機(jī)，具有油耗低、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，并且有效降低了硫氧化物和氮氧化物的排放。

“Vale China”號(hào)的船體關(guān)鍵部位采用高強(qiáng)度特種或特厚板鋼。為此，采用了專用工藝工裝、焊接工藝、精度控制等技術(shù)。對(duì)于船體零件的自由邊采用倒棱機(jī)加工成園鈍光滑，可防止因應(yīng)力集中產(chǎn)生撕裂。

江蘇熔盛重工的4#船塢，其主尺度為580×139.5×11.3米，配置1600噸門式起重機(jī)，可以并列半串聯(lián)建造2艘超大型礦砂船。這些大規(guī)格設(shè)施將適應(yīng)建造更大尺度的船舶和海洋構(gòu)筑物。

每個(gè)歷史時(shí)期，船舶大型化發(fā)展都面臨諸多技術(shù)與管理方面的制約因素，專家們?cè)A(yù)言1萬(wàn)TEU是集裝箱船的“極限值”，而現(xiàn)在已達(dá)到了1.8萬(wàn)TEU?？萍嫉陌l(fā)展沒(méi)有止境，船舶大型化也未進(jìn)入止境。但是，在船舶大型化的進(jìn)程中，必須秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，在追求低碳、環(huán)保、節(jié)能、高效和低成本的同時(shí)，更要重視安全。為此，只有深化大型船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、水動(dòng)力性能、建造技術(shù)和船舶運(yùn)營(yíng)技術(shù)的研究，才能真正造福人類，并避免有害事故。