內(nèi)河船舶碳排放優(yōu)化方案

孫剛

摘 要：在環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)的今天，國(guó)家大力實(shí)施節(jié)能減排措施，以適應(yīng)不斷增強(qiáng)的環(huán)保要求。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，船舶越來(lái)越多，船舶的碳排放問(wèn)題也逐漸引起重視。本文就船舶碳排放的計(jì)算，及船舶減少碳排放的措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碳排放 燃油 船舶 減排

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年中國(guó)超過(guò)美國(guó)成為世界第一大貨物貿(mào)易國(guó)，同時(shí)也向大氣中排放了100億噸二氧化碳，占全球總排放量近1/3，人均碳排量超過(guò)歐盟。在被許多國(guó)家詬病的同時(shí)，中國(guó)政府也在為減少碳排放不懈的努力。中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《內(nèi)河船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）評(píng)估指南》中船舶能效的評(píng)估，即是以碳排放量作為批判船舶能效等級(jí)的依據(jù)?？梢灶A(yù)測(cè)未來(lái)以碳排放為指標(biāo)的船舶碳排放政策將會(huì)出臺(tái)。如何減少碳排放，提高燃油利用率，正成為航運(yùn)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

內(nèi)河船舶柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)

內(nèi)河船舶的主機(jī)供油系統(tǒng)大致可以分為三種方式。第一種方式是通過(guò)設(shè)置在燃油單元上的三通轉(zhuǎn)換閥將輕重柴油輸送到主機(jī)中，與大部分海船的供油模式相同。第二種方式是輕柴油不經(jīng)過(guò)燃油單元，直接進(jìn)入主機(jī)的進(jìn)油總管，只有重柴油經(jīng)過(guò)燃油單元再進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)。第三種方式是船舶僅使用輕柴油，供油系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，是通過(guò)高置油箱，利用重力作用將燃油送入噴油泵。內(nèi)河船舶中使用第三種方式的最多，因?yàn)閮?nèi)河船舶噸位普遍較小，其耗電量和蒸汽消耗量都很少，沒(méi)有設(shè)置鍋爐或加熱系統(tǒng)，增設(shè)鍋爐及加熱系統(tǒng)不僅增加了設(shè)備管理負(fù)擔(dān)而且增加了成本。

碳排放的計(jì)算

現(xiàn)代船舶的主柴油機(jī)及發(fā)電用柴油機(jī)所用燃料主要為柴油。為節(jié)省開(kāi)支，船運(yùn)企業(yè)通常使用重柴油作為主機(jī)的主要燃料，由于黏度大，在冬天或較寒冷的條件下，會(huì)使用鍋爐等產(chǎn)生的蒸汽使重油產(chǎn)生足夠的流動(dòng)性。發(fā)電機(jī)一般使用輕柴油作為燃料。隨著技術(shù)的進(jìn)步及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)在已有船舶使用LNG與柴油混合燃料的動(dòng)力設(shè)備，但船舶上應(yīng)用較少，以后可能會(huì)越來(lái)越多。不管是重柴油或是輕柴油，它們的含碳量都是固定的，與氧氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳。其產(chǎn)生的二氧化碳量與其消耗的燃料量成正比關(guān)系。所以，要計(jì)算碳排放量，只要通過(guò)燃油消耗量乘以一個(gè)比例系數(shù)即可得出，這個(gè)比例系數(shù)被稱(chēng)作二氧化碳排放因子。當(dāng)然，存在燃油與氧氣的不充分燃燒情況，我們暫且不考慮此因素。因此，認(rèn)為燃料燃燒與燃燒過(guò)程無(wú)關(guān)，僅與燃料中碳的含量有關(guān)。根據(jù)上述定義，二氧化碳的排放因子可以通過(guò)下式表述：

二氧化碳排放因子=燃料含碳量×氧化率×44/12 （1）

其中燃料碳含量=燃料平均碳含量/燃料的平均發(fā)熱量。下表為常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值。

表1 常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值

燃料類(lèi)型 潛在排碳系數(shù) 氧化率 二氧化碳排放因子

汽油 18.9 98 18.5

柴油 20.2 98 19.8

燃料油 21 98 20.6

計(jì)算燃料氧化后轉(zhuǎn)化為二氧化碳的方法有很多種，下面僅介紹一種有代表性的。該計(jì)算公式根據(jù)上述說(shuō)明的，基于燃料的消耗量和二氧化碳的排放因子得出：

二氧化碳排放量=∑（燃料消耗量×二氧化碳排放因子） （2）

其中燃料消耗量中的燃料可以是柴油、汽油或其它燃料（如液化石油氣）；二氧化碳排放因子與燃料含碳量和氧化率有關(guān)。

由（1）、（2）兩式綜合可以得出燃料燃燒時(shí)碳排放量的計(jì)算公式：

二氧化碳排放量=（44×燃油消耗量×燃油含碳量×碳的氧化率）/12

目前船舶上大多使用柴油，即重柴油或是輕柴油，下面只論述柴油的二氧化碳排放量。燃油的含碳量近似認(rèn)為與市場(chǎng)所售的燃油種類(lèi)有關(guān)。由于船舶到港或駛離碼頭等情況時(shí)，柴油機(jī)會(huì)變負(fù)荷，加上柴油機(jī)的老化和燃油黏度的變化，都會(huì)使柴油機(jī)的噴油泵霧化效果變差，反應(yīng)到公式中即是碳的氧化率變化。在理論計(jì)算中，一般認(rèn)為燃油中的碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，即碳的氧化率取1。所以，理論計(jì)算得出二氧化碳排放量的值通常都會(huì)比實(shí)際測(cè)得的值稍大，此類(lèi)理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)得值相比稍大的結(jié)果在相關(guān)資料中也可以看出。

內(nèi)河船舶減排優(yōu)化方案

1、影響碳排放的因素

通過(guò)上述討論，船舶的碳排放只與燃油的消耗量有關(guān)。出于節(jié)約成本和環(huán)保的考慮，內(nèi)河船舶要減少二氧化碳的排放，就要減少船舶的油耗。內(nèi)河船舶油耗增加的因素主要有：

1.1淺水效應(yīng)

當(dāng)船舶在淺水區(qū)時(shí)，船體受到阻力增加，使船舶能耗增加，在同樣航速下比在深水航道要燃燒更多的燃料。設(shè)船舶在直流航道深水區(qū)受到的阻力為R，船舶在淺水航道受的阻力為RS，則有如下關(guān)系：RS=KS·R 。其中KS為船舶阻力換算系數(shù)，其表達(dá)式為：

式中h為航道水深；T為船舶吃水；V為船舶實(shí)際航速。

1.2狹窄航道

船舶行駛在狹窄航道中時(shí)，船舶的兩弦距岸距離變短，船體與水流之間的摩擦隨之增加。另外狹窄航道容易產(chǎn)生擁水現(xiàn)象，進(jìn)而增加船舶的額外阻力。設(shè)船舶在深水航道中受到阻力為R，相同航速下狹窄水道船舶受到的阻力為：RN=KN·R，式中RN為狹窄航道阻力，KN為阻力換算系數(shù)。KN表達(dá)式為：

式中為船舶方形系數(shù)；n為航道過(guò)水?dāng)嗝嫦禂?shù)（航道過(guò)水?dāng)嗝媾c船舶橫向中剖面入水面積之比）。

1.3彎曲航道

當(dāng)船舶駛過(guò)彎曲的航道時(shí)，如果偏至航道一側(cè)會(huì)產(chǎn)生岸推、岸吸現(xiàn)象，船舶會(huì)受到額外的阻力。該附加阻力的大小與船舶在航道中的位置和速度有關(guān)，公式為：Rb=Kb·R

式中Rb為船舶在彎曲的航道中受到的阻力；Kb為阻力換算系數(shù)（Kb>1，Kb與彎道半徑和V2有關(guān)）；R為船舶在深水航道中受到的阻力。

2、碳排放的減排措施

通過(guò)上述，得知船舶二氧化碳的排放不僅與柴油機(jī)的燃燒效率、選用的燃料有關(guān)，還與船舶的使用有關(guān)，如船舶在狹窄水道、淺水效應(yīng)、彎道引起船舶阻力增加均會(huì)增加船舶的油耗，進(jìn)而增加二氧化碳的排放。

彎曲航道引起的阻力增加，不僅與船速有關(guān)，還與彎道半徑有關(guān)。船舶在駛過(guò)彎道時(shí)，除了降低速度外，還應(yīng)采取以下措施降低阻力：

2.1順流過(guò)彎

船舶順流通過(guò)彎曲航道時(shí)，應(yīng)使船舶保持在航道的中線位置上，根據(jù)彎道的彎勢(shì)及水流速度，以較低的航速和較小的舵角平緩轉(zhuǎn)向，盡量保持船舶跡線與水流方向一致。

2.2頂流過(guò)彎

在船舶頂流過(guò)彎道的時(shí)候，船舶應(yīng)靠近凹岸一側(cè)航行，根據(jù)水流速度的大小，調(diào)整合適的舵角，順著凹岸側(cè)轉(zhuǎn)彎的彎勢(shì)連續(xù)平滑轉(zhuǎn)向，盡可能的讓船首尾的連線與水流方向一致。

總結(jié)

國(guó)際海事組織海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第六十三次會(huì)議，對(duì)如何引入市場(chǎng)減排機(jī)制治理全球海運(yùn)碳排放作為會(huì)議的重要議題之一，以確定碳減排量或者碳稅價(jià)格等。這些關(guān)于碳排放的話(huà)題都將是現(xiàn)在及以后重點(diǎn)研究的內(nèi)容?？梢灶A(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，關(guān)于內(nèi)河船舶的碳排放強(qiáng)制政策將出臺(tái)。航運(yùn)企業(yè)將面臨來(lái)自船舶碳排放指標(biāo)的限制要求。對(duì)于不滿(mǎn)足碳排放指標(biāo)的船舶，將會(huì)出臺(tái)政策對(duì)其營(yíng)運(yùn)及交易進(jìn)行限制。海事部門(mén)將會(huì)強(qiáng)制對(duì)這些不滿(mǎn)足要求的船舶重點(diǎn)關(guān)注，并依據(jù)政策法規(guī)采取相應(yīng)措施。

（作者單位：江西省廬山區(qū)地方海事處）endprint

摘 要：在環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)的今天，國(guó)家大力實(shí)施節(jié)能減排措施，以適應(yīng)不斷增強(qiáng)的環(huán)保要求。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，船舶越來(lái)越多，船舶的碳排放問(wèn)題也逐漸引起重視。本文就船舶碳排放的計(jì)算，及船舶減少碳排放的措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碳排放 燃油 船舶 減排

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年中國(guó)超過(guò)美國(guó)成為世界第一大貨物貿(mào)易國(guó)，同時(shí)也向大氣中排放了100億噸二氧化碳，占全球總排放量近1/3，人均碳排量超過(guò)歐盟。在被許多國(guó)家詬病的同時(shí)，中國(guó)政府也在為減少碳排放不懈的努力。中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《內(nèi)河船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）評(píng)估指南》中船舶能效的評(píng)估，即是以碳排放量作為批判船舶能效等級(jí)的依據(jù)?？梢灶A(yù)測(cè)未來(lái)以碳排放為指標(biāo)的船舶碳排放政策將會(huì)出臺(tái)。如何減少碳排放，提高燃油利用率，正成為航運(yùn)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

內(nèi)河船舶柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)

內(nèi)河船舶的主機(jī)供油系統(tǒng)大致可以分為三種方式。第一種方式是通過(guò)設(shè)置在燃油單元上的三通轉(zhuǎn)換閥將輕重柴油輸送到主機(jī)中，與大部分海船的供油模式相同。第二種方式是輕柴油不經(jīng)過(guò)燃油單元，直接進(jìn)入主機(jī)的進(jìn)油總管，只有重柴油經(jīng)過(guò)燃油單元再進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)。第三種方式是船舶僅使用輕柴油，供油系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，是通過(guò)高置油箱，利用重力作用將燃油送入噴油泵。內(nèi)河船舶中使用第三種方式的最多，因?yàn)閮?nèi)河船舶噸位普遍較小，其耗電量和蒸汽消耗量都很少，沒(méi)有設(shè)置鍋爐或加熱系統(tǒng)，增設(shè)鍋爐及加熱系統(tǒng)不僅增加了設(shè)備管理負(fù)擔(dān)而且增加了成本。

碳排放的計(jì)算

現(xiàn)代船舶的主柴油機(jī)及發(fā)電用柴油機(jī)所用燃料主要為柴油。為節(jié)省開(kāi)支，船運(yùn)企業(yè)通常使用重柴油作為主機(jī)的主要燃料，由于黏度大，在冬天或較寒冷的條件下，會(huì)使用鍋爐等產(chǎn)生的蒸汽使重油產(chǎn)生足夠的流動(dòng)性。發(fā)電機(jī)一般使用輕柴油作為燃料。隨著技術(shù)的進(jìn)步及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)在已有船舶使用LNG與柴油混合燃料的動(dòng)力設(shè)備，但船舶上應(yīng)用較少，以后可能會(huì)越來(lái)越多。不管是重柴油或是輕柴油，它們的含碳量都是固定的，與氧氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳。其產(chǎn)生的二氧化碳量與其消耗的燃料量成正比關(guān)系。所以，要計(jì)算碳排放量，只要通過(guò)燃油消耗量乘以一個(gè)比例系數(shù)即可得出，這個(gè)比例系數(shù)被稱(chēng)作二氧化碳排放因子。當(dāng)然，存在燃油與氧氣的不充分燃燒情況，我們暫且不考慮此因素。因此，認(rèn)為燃料燃燒與燃燒過(guò)程無(wú)關(guān)，僅與燃料中碳的含量有關(guān)。根據(jù)上述定義，二氧化碳的排放因子可以通過(guò)下式表述：

二氧化碳排放因子=燃料含碳量×氧化率×44/12 （1）

其中燃料碳含量=燃料平均碳含量/燃料的平均發(fā)熱量。下表為常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值。

表1 常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值

燃料類(lèi)型 潛在排碳系數(shù) 氧化率 二氧化碳排放因子

汽油 18.9 98 18.5

柴油 20.2 98 19.8

燃料油 21 98 20.6

計(jì)算燃料氧化后轉(zhuǎn)化為二氧化碳的方法有很多種，下面僅介紹一種有代表性的。該計(jì)算公式根據(jù)上述說(shuō)明的，基于燃料的消耗量和二氧化碳的排放因子得出：

二氧化碳排放量=∑（燃料消耗量×二氧化碳排放因子） （2）

其中燃料消耗量中的燃料可以是柴油、汽油或其它燃料（如液化石油氣）；二氧化碳排放因子與燃料含碳量和氧化率有關(guān)。

由（1）、（2）兩式綜合可以得出燃料燃燒時(shí)碳排放量的計(jì)算公式：

二氧化碳排放量=（44×燃油消耗量×燃油含碳量×碳的氧化率）/12

目前船舶上大多使用柴油，即重柴油或是輕柴油，下面只論述柴油的二氧化碳排放量。燃油的含碳量近似認(rèn)為與市場(chǎng)所售的燃油種類(lèi)有關(guān)。由于船舶到港或駛離碼頭等情況時(shí)，柴油機(jī)會(huì)變負(fù)荷，加上柴油機(jī)的老化和燃油黏度的變化，都會(huì)使柴油機(jī)的噴油泵霧化效果變差，反應(yīng)到公式中即是碳的氧化率變化。在理論計(jì)算中，一般認(rèn)為燃油中的碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，即碳的氧化率取1。所以，理論計(jì)算得出二氧化碳排放量的值通常都會(huì)比實(shí)際測(cè)得的值稍大，此類(lèi)理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)得值相比稍大的結(jié)果在相關(guān)資料中也可以看出。

內(nèi)河船舶減排優(yōu)化方案

1、影響碳排放的因素

通過(guò)上述討論，船舶的碳排放只與燃油的消耗量有關(guān)。出于節(jié)約成本和環(huán)保的考慮，內(nèi)河船舶要減少二氧化碳的排放，就要減少船舶的油耗。內(nèi)河船舶油耗增加的因素主要有：

1.1淺水效應(yīng)

當(dāng)船舶在淺水區(qū)時(shí)，船體受到阻力增加，使船舶能耗增加，在同樣航速下比在深水航道要燃燒更多的燃料。設(shè)船舶在直流航道深水區(qū)受到的阻力為R，船舶在淺水航道受的阻力為RS，則有如下關(guān)系：RS=KS·R 。其中KS為船舶阻力換算系數(shù)，其表達(dá)式為：

式中h為航道水深；T為船舶吃水；V為船舶實(shí)際航速。

1.2狹窄航道

船舶行駛在狹窄航道中時(shí)，船舶的兩弦距岸距離變短，船體與水流之間的摩擦隨之增加。另外狹窄航道容易產(chǎn)生擁水現(xiàn)象，進(jìn)而增加船舶的額外阻力。設(shè)船舶在深水航道中受到阻力為R，相同航速下狹窄水道船舶受到的阻力為：RN=KN·R，式中RN為狹窄航道阻力，KN為阻力換算系數(shù)。KN表達(dá)式為：

式中為船舶方形系數(shù)；n為航道過(guò)水?dāng)嗝嫦禂?shù)（航道過(guò)水?dāng)嗝媾c船舶橫向中剖面入水面積之比）。

1.3彎曲航道

當(dāng)船舶駛過(guò)彎曲的航道時(shí)，如果偏至航道一側(cè)會(huì)產(chǎn)生岸推、岸吸現(xiàn)象，船舶會(huì)受到額外的阻力。該附加阻力的大小與船舶在航道中的位置和速度有關(guān)，公式為：Rb=Kb·R

式中Rb為船舶在彎曲的航道中受到的阻力；Kb為阻力換算系數(shù)（Kb>1，Kb與彎道半徑和V2有關(guān)）；R為船舶在深水航道中受到的阻力。

2、碳排放的減排措施

通過(guò)上述，得知船舶二氧化碳的排放不僅與柴油機(jī)的燃燒效率、選用的燃料有關(guān)，還與船舶的使用有關(guān)，如船舶在狹窄水道、淺水效應(yīng)、彎道引起船舶阻力增加均會(huì)增加船舶的油耗，進(jìn)而增加二氧化碳的排放。

彎曲航道引起的阻力增加，不僅與船速有關(guān)，還與彎道半徑有關(guān)。船舶在駛過(guò)彎道時(shí)，除了降低速度外，還應(yīng)采取以下措施降低阻力：

2.1順流過(guò)彎

船舶順流通過(guò)彎曲航道時(shí)，應(yīng)使船舶保持在航道的中線位置上，根據(jù)彎道的彎勢(shì)及水流速度，以較低的航速和較小的舵角平緩轉(zhuǎn)向，盡量保持船舶跡線與水流方向一致。

2.2頂流過(guò)彎

在船舶頂流過(guò)彎道的時(shí)候，船舶應(yīng)靠近凹岸一側(cè)航行，根據(jù)水流速度的大小，調(diào)整合適的舵角，順著凹岸側(cè)轉(zhuǎn)彎的彎勢(shì)連續(xù)平滑轉(zhuǎn)向，盡可能的讓船首尾的連線與水流方向一致。

總結(jié)

國(guó)際海事組織海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第六十三次會(huì)議，對(duì)如何引入市場(chǎng)減排機(jī)制治理全球海運(yùn)碳排放作為會(huì)議的重要議題之一，以確定碳減排量或者碳稅價(jià)格等。這些關(guān)于碳排放的話(huà)題都將是現(xiàn)在及以后重點(diǎn)研究的內(nèi)容。可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，關(guān)于內(nèi)河船舶的碳排放強(qiáng)制政策將出臺(tái)。航運(yùn)企業(yè)將面臨來(lái)自船舶碳排放指標(biāo)的限制要求。對(duì)于不滿(mǎn)足碳排放指標(biāo)的船舶，將會(huì)出臺(tái)政策對(duì)其營(yíng)運(yùn)及交易進(jìn)行限制。海事部門(mén)將會(huì)強(qiáng)制對(duì)這些不滿(mǎn)足要求的船舶重點(diǎn)關(guān)注，并依據(jù)政策法規(guī)采取相應(yīng)措施。

（作者單位：江西省廬山區(qū)地方海事處）endprint

摘 要：在環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)的今天，國(guó)家大力實(shí)施節(jié)能減排措施，以適應(yīng)不斷增強(qiáng)的環(huán)保要求。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，船舶越來(lái)越多，船舶的碳排放問(wèn)題也逐漸引起重視。本文就船舶碳排放的計(jì)算，及船舶減少碳排放的措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碳排放 燃油 船舶 減排

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年中國(guó)超過(guò)美國(guó)成為世界第一大貨物貿(mào)易國(guó)，同時(shí)也向大氣中排放了100億噸二氧化碳，占全球總排放量近1/3，人均碳排量超過(guò)歐盟。在被許多國(guó)家詬病的同時(shí)，中國(guó)政府也在為減少碳排放不懈的努力。中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《內(nèi)河船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）評(píng)估指南》中船舶能效的評(píng)估，即是以碳排放量作為批判船舶能效等級(jí)的依據(jù)。可以預(yù)測(cè)未來(lái)以碳排放為指標(biāo)的船舶碳排放政策將會(huì)出臺(tái)。如何減少碳排放，提高燃油利用率，正成為航運(yùn)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

內(nèi)河船舶柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)

內(nèi)河船舶的主機(jī)供油系統(tǒng)大致可以分為三種方式。第一種方式是通過(guò)設(shè)置在燃油單元上的三通轉(zhuǎn)換閥將輕重柴油輸送到主機(jī)中，與大部分海船的供油模式相同。第二種方式是輕柴油不經(jīng)過(guò)燃油單元，直接進(jìn)入主機(jī)的進(jìn)油總管，只有重柴油經(jīng)過(guò)燃油單元再進(jìn)入主機(jī)系統(tǒng)。第三種方式是船舶僅使用輕柴油，供油系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，是通過(guò)高置油箱，利用重力作用將燃油送入噴油泵。內(nèi)河船舶中使用第三種方式的最多，因?yàn)閮?nèi)河船舶噸位普遍較小，其耗電量和蒸汽消耗量都很少，沒(méi)有設(shè)置鍋爐或加熱系統(tǒng)，增設(shè)鍋爐及加熱系統(tǒng)不僅增加了設(shè)備管理負(fù)擔(dān)而且增加了成本。

碳排放的計(jì)算

現(xiàn)代船舶的主柴油機(jī)及發(fā)電用柴油機(jī)所用燃料主要為柴油。為節(jié)省開(kāi)支，船運(yùn)企業(yè)通常使用重柴油作為主機(jī)的主要燃料，由于黏度大，在冬天或較寒冷的條件下，會(huì)使用鍋爐等產(chǎn)生的蒸汽使重油產(chǎn)生足夠的流動(dòng)性。發(fā)電機(jī)一般使用輕柴油作為燃料。隨著技術(shù)的進(jìn)步及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，現(xiàn)在已有船舶使用LNG與柴油混合燃料的動(dòng)力設(shè)備，但船舶上應(yīng)用較少，以后可能會(huì)越來(lái)越多。不管是重柴油或是輕柴油，它們的含碳量都是固定的，與氧氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳。其產(chǎn)生的二氧化碳量與其消耗的燃料量成正比關(guān)系。所以，要計(jì)算碳排放量，只要通過(guò)燃油消耗量乘以一個(gè)比例系數(shù)即可得出，這個(gè)比例系數(shù)被稱(chēng)作二氧化碳排放因子。當(dāng)然，存在燃油與氧氣的不充分燃燒情況，我們暫且不考慮此因素。因此，認(rèn)為燃料燃燒與燃燒過(guò)程無(wú)關(guān)，僅與燃料中碳的含量有關(guān)。根據(jù)上述定義，二氧化碳的排放因子可以通過(guò)下式表述：

二氧化碳排放因子=燃料含碳量×氧化率×44/12 （1）

其中燃料碳含量=燃料平均碳含量/燃料的平均發(fā)熱量。下表為常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值。

表1 常見(jiàn)燃料碳含量的缺省值

燃料類(lèi)型 潛在排碳系數(shù) 氧化率 二氧化碳排放因子

汽油 18.9 98 18.5

柴油 20.2 98 19.8

燃料油 21 98 20.6

計(jì)算燃料氧化后轉(zhuǎn)化為二氧化碳的方法有很多種，下面僅介紹一種有代表性的。該計(jì)算公式根據(jù)上述說(shuō)明的，基于燃料的消耗量和二氧化碳的排放因子得出：

二氧化碳排放量=∑（燃料消耗量×二氧化碳排放因子） （2）

其中燃料消耗量中的燃料可以是柴油、汽油或其它燃料（如液化石油氣）；二氧化碳排放因子與燃料含碳量和氧化率有關(guān)。

由（1）、（2）兩式綜合可以得出燃料燃燒時(shí)碳排放量的計(jì)算公式：

二氧化碳排放量=（44×燃油消耗量×燃油含碳量×碳的氧化率）/12

目前船舶上大多使用柴油，即重柴油或是輕柴油，下面只論述柴油的二氧化碳排放量。燃油的含碳量近似認(rèn)為與市場(chǎng)所售的燃油種類(lèi)有關(guān)。由于船舶到港或駛離碼頭等情況時(shí)，柴油機(jī)會(huì)變負(fù)荷，加上柴油機(jī)的老化和燃油黏度的變化，都會(huì)使柴油機(jī)的噴油泵霧化效果變差，反應(yīng)到公式中即是碳的氧化率變化。在理論計(jì)算中，一般認(rèn)為燃油中的碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，即碳的氧化率取1。所以，理論計(jì)算得出二氧化碳排放量的值通常都會(huì)比實(shí)際測(cè)得的值稍大，此類(lèi)理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)得值相比稍大的結(jié)果在相關(guān)資料中也可以看出。

內(nèi)河船舶減排優(yōu)化方案

1、影響碳排放的因素

通過(guò)上述討論，船舶的碳排放只與燃油的消耗量有關(guān)。出于節(jié)約成本和環(huán)保的考慮，內(nèi)河船舶要減少二氧化碳的排放，就要減少船舶的油耗。內(nèi)河船舶油耗增加的因素主要有：

1.1淺水效應(yīng)

當(dāng)船舶在淺水區(qū)時(shí)，船體受到阻力增加，使船舶能耗增加，在同樣航速下比在深水航道要燃燒更多的燃料。設(shè)船舶在直流航道深水區(qū)受到的阻力為R，船舶在淺水航道受的阻力為RS，則有如下關(guān)系：RS=KS·R 。其中KS為船舶阻力換算系數(shù)，其表達(dá)式為：

式中h為航道水深；T為船舶吃水；V為船舶實(shí)際航速。

1.2狹窄航道

船舶行駛在狹窄航道中時(shí)，船舶的兩弦距岸距離變短，船體與水流之間的摩擦隨之增加。另外狹窄航道容易產(chǎn)生擁水現(xiàn)象，進(jìn)而增加船舶的額外阻力。設(shè)船舶在深水航道中受到阻力為R，相同航速下狹窄水道船舶受到的阻力為：RN=KN·R，式中RN為狹窄航道阻力，KN為阻力換算系數(shù)。KN表達(dá)式為：

式中為船舶方形系數(shù)；n為航道過(guò)水?dāng)嗝嫦禂?shù)（航道過(guò)水?dāng)嗝媾c船舶橫向中剖面入水面積之比）。

1.3彎曲航道

當(dāng)船舶駛過(guò)彎曲的航道時(shí)，如果偏至航道一側(cè)會(huì)產(chǎn)生岸推、岸吸現(xiàn)象，船舶會(huì)受到額外的阻力。該附加阻力的大小與船舶在航道中的位置和速度有關(guān)，公式為：Rb=Kb·R

式中Rb為船舶在彎曲的航道中受到的阻力；Kb為阻力換算系數(shù)（Kb>1，Kb與彎道半徑和V2有關(guān)）；R為船舶在深水航道中受到的阻力。

2、碳排放的減排措施

通過(guò)上述，得知船舶二氧化碳的排放不僅與柴油機(jī)的燃燒效率、選用的燃料有關(guān)，還與船舶的使用有關(guān)，如船舶在狹窄水道、淺水效應(yīng)、彎道引起船舶阻力增加均會(huì)增加船舶的油耗，進(jìn)而增加二氧化碳的排放。

彎曲航道引起的阻力增加，不僅與船速有關(guān)，還與彎道半徑有關(guān)。船舶在駛過(guò)彎道時(shí)，除了降低速度外，還應(yīng)采取以下措施降低阻力：

2.1順流過(guò)彎

船舶順流通過(guò)彎曲航道時(shí)，應(yīng)使船舶保持在航道的中線位置上，根據(jù)彎道的彎勢(shì)及水流速度，以較低的航速和較小的舵角平緩轉(zhuǎn)向，盡量保持船舶跡線與水流方向一致。

2.2頂流過(guò)彎

在船舶頂流過(guò)彎道的時(shí)候，船舶應(yīng)靠近凹岸一側(cè)航行，根據(jù)水流速度的大小，調(diào)整合適的舵角，順著凹岸側(cè)轉(zhuǎn)彎的彎勢(shì)連續(xù)平滑轉(zhuǎn)向，盡可能的讓船首尾的連線與水流方向一致。

總結(jié)

國(guó)際海事組織海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第六十三次會(huì)議，對(duì)如何引入市場(chǎng)減排機(jī)制治理全球海運(yùn)碳排放作為會(huì)議的重要議題之一，以確定碳減排量或者碳稅價(jià)格等。這些關(guān)于碳排放的話(huà)題都將是現(xiàn)在及以后重點(diǎn)研究的內(nèi)容。可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，關(guān)于內(nèi)河船舶的碳排放強(qiáng)制政策將出臺(tái)。航運(yùn)企業(yè)將面臨來(lái)自船舶碳排放指標(biāo)的限制要求。對(duì)于不滿(mǎn)足碳排放指標(biāo)的船舶，將會(huì)出臺(tái)政策對(duì)其營(yíng)運(yùn)及交易進(jìn)行限制。海事部門(mén)將會(huì)強(qiáng)制對(duì)這些不滿(mǎn)足要求的船舶重點(diǎn)關(guān)注，并依據(jù)政策法規(guī)采取相應(yīng)措施。

（作者單位：江西省廬山區(qū)地方海事處）endprint