船舶節(jié)能減排的必要性和實(shí)施措施

彭飛龍

能能源 問題已經(jīng)是各行業(yè)密切關(guān)注的問題，節(jié)能減排是我國的基本國策，關(guān)系到人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展，也是全球性能源緊張、人類居住環(huán)境惡化所引發(fā)的科學(xué)發(fā)展措施。船舶節(jié)能減排是關(guān)系到節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、降本增效和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展等問題，特別是在航運(yùn)市場低迷時(shí)期，節(jié)能減排在船舶管理中顯得尤其重要。

一、船舶節(jié)能減排的必要性和背景

1.航運(yùn)企業(yè)降本增效可持續(xù)發(fā)展的要求

持續(xù)高漲的燃油成本和持續(xù)增長的燃油需求使得船舶節(jié)能減排工作成為近年來世界各大航運(yùn)公司的一個(gè)主要任務(wù)，近年來，船舶燃料費(fèi)用呈顯著增高趨勢，占船舶航運(yùn)運(yùn)營總費(fèi)用支出成本的比例頗大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，油船約占60%，散貨船約占50%，定期客貨船約占35%，小型運(yùn)輸船也占25%～30%。加強(qiáng)船舶管理和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及節(jié)能減排的基礎(chǔ)性管理，研究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)降低船舶能耗，不僅可以為航運(yùn)企業(yè)節(jié)省燃油費(fèi)用，同時(shí)減少船舶造成的環(huán)境污染，獲得經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙雙重效益。

2.國計(jì)民生的要求

黨的十八大報(bào)告提出把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)各方面。作為世界第二大溫室氣體排放國，中國把積極應(yīng)對氣候變化作為關(guān)系經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局的重大議題，并納入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中長期規(guī)劃。2009年，我國做出了至2020年單位GDP溫室氣體排放比2005年下降40%～45%的承諾。交通運(yùn)輸部《“十二五”水運(yùn)節(jié)能減排總體推進(jìn)實(shí)施方案》規(guī)定到2015年，與2005年相比較，營運(yùn)船舶單位運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量能耗下降15%以上。

3.國際公約法規(guī)的要求

隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，航運(yùn)企業(yè)的溫室氣體排放已經(jīng)成為國際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，世界性組織紛紛出臺(tái)相應(yīng)公約和法規(guī)來控制船舶廢氣排放。海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)在2009年10月舉行的第58次會(huì)議上，分別藉決議MEPC.176（58）和MEPC.177（58）通過MARPOL73/78附則VI（防止船舶污染國際公約）“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”修正案和《氮氧化物技術(shù)規(guī)則》修正案，其中包括逐步調(diào)低全球的燃油含硫量上限和逐步調(diào)低氮氧化物（NOx）排放量等等要素的修正案于2010年7月1日全球生效。歐盟及美國相應(yīng)出臺(tái)規(guī)定進(jìn)入硫排放控制區(qū)域的船舶不能使用超過含硫量標(biāo)準(zhǔn)的燃油。各國都都加快了發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，從而提高自身的競爭力。

4.船級(jí)社針對新造船2013年1月1日起強(qiáng)制實(shí)施《船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）》技術(shù)措施；針對營運(yùn)船及新造船2013年1月1日強(qiáng)制實(shí)施《船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）》管理措施；計(jì)劃于2015年全面實(shí)施基于市場的主要航運(yùn)碳減排機(jī)制（MBM）、國際GHG排放基金（GHGFund）、全球排放交易體系（ETS）等市場措施。

二、推進(jìn)節(jié)能型船舶的發(fā)展

1.國家政策支持。交通運(yùn)輸部、財(cái)會(huì)部、國家發(fā)展改革委及工業(yè)和信息化部等部門相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策并采取中央財(cái)政補(bǔ)貼方式，鼓勵(lì)提前淘汰能耗高、安全和污染風(fēng)險(xiǎn)大的老舊船舶和單殼油輪，加大節(jié)能型船舶項(xiàng)目的投入，加快節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用，充分調(diào)動(dòng)各方的積極性，保障航運(yùn)安全、促進(jìn)節(jié)能減排，保護(hù)水域環(huán)境，提高我國航運(yùn)企業(yè)在國際的競爭力。

2.節(jié)能型船舶的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在滿足船舶使用的條件下，優(yōu)化船體線型設(shè)計(jì)與船型，使船舶阻力小、裝載效率高、選配耗油率小的主機(jī)，達(dá)到船、機(jī)、槳、舵的最佳配置，從而提高船舶的推進(jìn)效率和運(yùn)輸效率，減少燃油的消耗和運(yùn)營費(fèi)用。

3.選用高效節(jié)能型動(dòng)力裝置，包括主、輔機(jī)、鍋爐和傳動(dòng)軸系等，主要途徑有：

（1）選用高效節(jié)能型主柴油機(jī)，由于主機(jī)的能耗在整個(gè)船舶動(dòng)力裝置中占據(jù)的比例最大，因此主機(jī)的優(yōu)選對提高船舶動(dòng)力裝置的效率影響最大，目前作為主推進(jìn)裝置的柴油機(jī)趨向低轉(zhuǎn)速、長沖程、高增壓、高壓縮比、電子噴射智能型，能燃燒劣質(zhì)燃料油的方向發(fā)展，主要是降低耗油率，提高船舶營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。

（2）提高螺旋槳推進(jìn)效率，采用低轉(zhuǎn)速、大直徑、高效率螺旋槳，與主機(jī)匹配達(dá)到最佳機(jī)槳配合能發(fā)揮最佳推進(jìn)效效率。

（3）選用可靠性高、熱效率高、智能化的柴油發(fā)電機(jī)組和輔鍋爐，它們的燃油消耗量也占據(jù)著較大的比重，特別是長期在短航線營運(yùn)的油輪，輔鍋爐的燃油消耗量可以占到船舶消耗燃油總量70%以上。

（4）利用主機(jī)廢氣余熱節(jié)能技術(shù)。最常用的方法是通過廢氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽，滿足船上燃油、滑油、淡水的加熱、和生活雜用。在功率較大的大型船舶上，由于排氣余熱量大，產(chǎn)生的蒸汽量會(huì)有多余，可采用蒸汽輪機(jī)發(fā)電的余熱利用系統(tǒng)，可使船用電力系統(tǒng)輸出電量增加30%左右。主輔機(jī)冷卻水余熱可作為制淡裝置的熱源、加熱器的熱源、吸收式制冷裝置的熱源等。

（5）采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)。由于柴油機(jī)在部分負(fù)荷工作時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性較差，耗油率增加。當(dāng)某些船舶較長時(shí)間處于部分負(fù)荷工作時(shí)，可采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)，不僅可使主機(jī)工作在效率高的運(yùn)行區(qū)域，提高效率，而且有可能減少柴油發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)。

4.采用風(fēng)帆助航。隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制風(fēng)帆的操縱及風(fēng)帆與動(dòng)力裝置的優(yōu)化配合已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，為風(fēng)帆船的發(fā)展提供了有力的支持，但由于風(fēng)能的使用效率還較低目前還于研究試驗(yàn)階段，有一定的局限性。

5.推廣玻璃鋼船型。采用玻璃鋼材料制造的船舶，自重輕、船體表面光滑阻力小、航速快、重量輕、穩(wěn)性好、抗風(fēng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但是受到玻璃鋼“強(qiáng)度有余、剛性不足、耐磨擦性能差”這一材料特性的影響，建造玻璃鋼船應(yīng)以小型船舶為主，如漁船、游艇、航標(biāo)巡檢船等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，玻璃鋼船比同尺度鋼質(zhì)船舶節(jié)省燃油可達(dá)10%，維修費(fèi)用也能大幅降低。目前，發(fā)達(dá)國家的漁船大都采用玻璃鋼船型，而我國玻璃鋼漁船的發(fā)展卻略顯緩慢，數(shù)量眾多的漁船大都為鋼質(zhì)或木質(zhì)，發(fā)展玻璃鋼船型的潛力巨大。

三、營運(yùn)船舶節(jié)能減排的管理措施，主要可從以下幾方面措施達(dá)到較好的節(jié)能效果endprint

1.采用經(jīng)濟(jì)航速，船舶和岸基管理人員根據(jù)抵港靠泊計(jì)劃結(jié)合當(dāng)前的海況條件，在保證安全完成作業(yè)任務(wù)的前提下，采取最低耗油航速，盡量減少不必要的漂航和拋錨機(jī)時(shí)間以達(dá)到最大的節(jié)能效果和最佳經(jīng)濟(jì)效益。一般而言，在外部環(huán)境相同的情況下，船舶主機(jī)功率與航速的三次方成正比，主機(jī)的功率與耗油率近似成正比關(guān)系。如果適當(dāng)?shù)亟档秃剿?，可以明顯地降低燃油消耗量。以76 000載重噸油輪為例，主機(jī)以85RPM經(jīng)濟(jì)航速運(yùn)行比102RPM全速航行每天可凈節(jié)省燃油約17噸。但不容忽視的是主機(jī)長期在低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，需要制定一系列可行的措施來保證主機(jī)的安全運(yùn)行。

2.加強(qiáng)主要機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和科學(xué)管理達(dá)到技術(shù)節(jié)能效果，機(jī)電設(shè)備是船舶油料最直接的消耗者，抓好機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保機(jī)電設(shè)備處于良好的工況，充分挖掘節(jié)能減排潛力。

（1）按要求對主機(jī)和副機(jī)（柴油機(jī)）進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保持進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)良好，定期清洗和檢修廢氣透平增壓器、噴油器、燃燒室組件，保持主副機(jī)工況狀態(tài)良好、熱效率在最佳狀態(tài)。

（2）盡量使用單臺(tái)副機(jī)運(yùn)行、減少不必要的用電負(fù)荷，以76 000載重噸油輪為例，在總用電負(fù)荷相同情況下每多開一臺(tái)副機(jī)并機(jī)運(yùn)行每天需要多消耗約1噸燃油。如停航期間可以停止不必要的水泵、油泵、風(fēng)機(jī)以節(jié)省燃油，每天可節(jié)能燃油約1噸。據(jù)保守計(jì)算，正常開航只開一臺(tái)發(fā)電機(jī)和停航時(shí)盡量減少不必要的水泵、油泵、風(fēng)機(jī)用電負(fù)荷，每艘船每年可以節(jié)省達(dá)250噸燃油，折合人民幣約120萬元。

（3）按要求對鍋爐和廢氣鍋爐進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，調(diào)整正確的風(fēng)油比例、定期清洗油槍保證燃燒良好，定期對爐膛、集熱管表面進(jìn)行吹灰、清洗保證良好的傳熱效果，定期處理水質(zhì)減少水垢的形成，保證鍋爐和廢氣爐處于最佳狀態(tài)，合理安排貨油艙加溫、燃油艙加溫減少燃油鍋爐的耗油量，特別是油輪鍋爐的燃油消耗量可占到整個(gè)船舶燃油消耗的很大比例，船岸管理人員應(yīng)該掌握貨油特性和靠泊卸貨計(jì)劃，科學(xué)、合理安排貨油加溫和卸貨作業(yè)，盡量縮短貨油加溫的時(shí)間和卸貨時(shí)間以節(jié)約燃油消耗。

（4）加強(qiáng)燃油管理，對燃油的正確凈化、加溫處理處理和使用各類添加劑，能夠減少設(shè)備故障率、提高設(shè)備安全性能、延長設(shè)備維護(hù)周期、提高設(shè)備燃燒效率，降低有害物排放，提高燃油利用率，達(dá)到降低有害物排放量和降本增效目的。

3.減少船舶阻力。在船舶塢修前選擇先進(jìn)的船殼防污涂料，良好的船殼防污油漆具有在3-5年內(nèi)保持防止海生物附著和減小船舶阻力的能力；使用優(yōu)良的船殼打砂、噴涂工藝減小船體的阻力；船殼污底，這主要表現(xiàn)在船舶長時(shí)間在海生物活躍的海域停航時(shí)生長海生物，可導(dǎo)致船體阻力增加、船速下降、主機(jī)燃油消耗量大幅上升，據(jù)實(shí)船統(tǒng)計(jì)，船速下降10%，主機(jī)相應(yīng)耗油量需增加約30%。船舶在航行時(shí)期間輪機(jī)長和岸基管理人員需要對船速、主機(jī)負(fù)荷和螺旋槳滑失率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控掌握船舶阻力的變化，特別是船舶停航時(shí)間長增加了海生物生長的幾率，必要時(shí)需要進(jìn)行船殼水下清污作業(yè)。

4.實(shí)施能效管理計(jì)劃，中海油運(yùn)從2012年開始在所有船舶上針對能效目標(biāo)、指標(biāo)，制定并實(shí)施船舶能效管理計(jì)劃，根據(jù)船舶本身特性、航行區(qū)域、貿(mào)易和其他相關(guān)的要求，采取最佳操作方案。在提高船岸管理人員的節(jié)能意識(shí)和減少燃油消耗方面取得了良好的效果。

5.加裝螺旋槳導(dǎo)流鰭，可以改善艉部流場、減少空泡損失，使螺旋槳推進(jìn)效率提高，據(jù)實(shí)驗(yàn)推進(jìn)測試和實(shí)船試驗(yàn)，在加裝了螺旋槳導(dǎo)流鰭的船舶主機(jī)燃油消耗量可降低約1%。

6.船舶靠泊使用岸電。船舶在靠泊期間使用岸電，減少港區(qū)廢氣排放，提高港區(qū)環(huán)境質(zhì)量。中海集團(tuán)洛杉磯集裝箱碼頭2004年正式投入使用，這是世界上第一個(gè)能提供岸上供電的綠色環(huán)保碼頭，設(shè)有環(huán)保型供電系統(tǒng)，船舶靠岸后，只要插上連接變壓系統(tǒng)的插頭就能得到供電，裝卸貨物時(shí)無需自行發(fā)電，應(yīng)用集裝箱碼頭全電力裝卸工藝技術(shù)，船舶靠泊作業(yè)實(shí)現(xiàn)“零排放”，在交通運(yùn)輸行業(yè)有典型的示范作用。endprint