內燃機節(jié)能裝置在船舶的應用研究

康凱

摘 要：船舶航行運輸必須依靠燃油的支持，由于受到國內外形勢及各種因素的影響，燃油價格處于動態(tài)的起伏變化狀態(tài)，使得船舶航行運輸也面臨風險，必須加快船舶節(jié)能技術的研究與發(fā)展，使得內燃機節(jié)能設備在船舶系統(tǒng)內部發(fā)揮作用，達到節(jié)能環(huán)保的效果。文章首先分析了船舶內燃機節(jié)能設備的工作原理、節(jié)能技術以及未來的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：內燃機；節(jié)能設備；船舶系統(tǒng)；應用

燃油成本是船舶航行運輸?shù)闹饕杀局?，在整個的船舶運營成本中占據(jù)很大的組成部分，要想確保船舶運輸?shù)慕?jīng)濟效益，就要積極控制船舶營運成本，控制燃油成本，積極研究并改進內燃機節(jié)能技術，優(yōu)化調整內燃機節(jié)能設備，以此來確保船舶在節(jié)能減耗的狀態(tài)下高效工作和運行，達到節(jié)能減排的目標。

1 船用內燃機節(jié)能設備的原理與構造

依托于初始的陸用內燃機節(jié)能設備，并結合船舶主機功率以及船舶設備的功能特點等等，根據(jù)實際工作中的需要來科學選擇合金成分，優(yōu)化選定油路結構與濾器形態(tài)，其中節(jié)能主體同磁性濾清器融合為一體，其結構牢固穩(wěn)定，便于裝配與利用。

設備工作原理：參照透射電子顯微鏡微區(qū)電子衍射，柴油流經(jīng)節(jié)能設備，經(jīng)過處理會形成沉淀物，出現(xiàn)結晶狀態(tài)，同未經(jīng)節(jié)能設備處理前的柴油相比，沉淀物的結構、形態(tài)、密度、結晶狀態(tài)等都會有極大的不同。通常來說，經(jīng)節(jié)能設備處理的柴油，所形成的沉淀物質較為疏松，結晶狀態(tài)一般呈現(xiàn)出：晶體或非晶體兩大形態(tài)。

常溫狀態(tài)下，柴油內含各類碳原子數(shù)的烷烴，也就是說各類碳氫化合物并非以單分子形態(tài)存在。單分子化合物能夠締結為大分子結構，因為其中含有氫鍵以及極性。單分子化合物經(jīng)歷了從單分子合成→大分子集團分解→單分子結構的合成與分解過程，這兩大變化過程達到一種動態(tài)的平衡，在柴油未流經(jīng)內燃機前，要經(jīng)節(jié)能設備的磁場處理，此時大分子集團的結合與分解的平衡狀態(tài)將被打破，其中大分子集團的分解占據(jù)上風。這樣被合成的大分子集團同那些沸點與黏度都較高、但凝固點較低的雜質就會以固體晶核的形式呈現(xiàn)出來，作為結晶的晶核，在節(jié)能設備的作用下，柴油沉淀物最終結晶成晶體。同樣的溫度、同樣的壓力下，節(jié)能設備處理后的柴油，其內部會產生大量的自由單分子，低溫作用下會發(fā)生液化反應，液化成細小液滴，這樣燃油就能夠更加高效、持續(xù)、安全地使用，不會形成煙霧污染，也有效控制了有害物質的排放，達到節(jié)能環(huán)保的效果。

2 科學選擇多元化合金

內燃機節(jié)能設備的主體構造原理為：多元合金，其質量水平會關系到節(jié)油效果。必須加強多元化合金類型的選擇，對于多元合金類型的選擇，要對其材質的特征、性能等進行優(yōu)化分類與調整，從中優(yōu)選出多元合金類型與材料，為了確保內燃機節(jié)能設備充分發(fā)揮節(jié)能的效果，就應重點選擇出多元合金磁體。通常來說，合金磁體材料的磁場不應太大或太小，因為這樣會影響節(jié)油效果，加劇油體的損耗，增加燃油成本，磁場強度一般在某一相對較小的范圍內會創(chuàng)造積極的節(jié)能成效。

3 改革油道結構與磁濾器的形態(tài)

3.1 改革并完善油道結構。對于船舶內燃機來說，其油道結構通常包括單油道與雙油道，一般以原始的單油道為基礎，檢查并測試其他油道，主要的油道類型為：二油道、三油道、四油道，每一個油道的具體規(guī)格、類型如表1所示。

通過測試臺架得出：二油道能夠節(jié)油，但是節(jié)油率有限；四油道能夠為內燃機的運轉與運行提供保障，也就是說內燃機不分地域、區(qū)位都會享受到充足的供油，然而，其節(jié)油效率則不明顯，其中，三油道則具有良好的節(jié)油效果。

3.2 科學選擇磁性濾器。通常情況下，柴油無論是生產、運輸還是實際運用，其中都會摻雜大量雜質。柴油機中通常安裝了一粗、一細的過濾設備，在柴油正式進入柴油機前，流經(jīng)這兩個設備，雜質得以清除，然而，其中的類似于金屬的雜質無法有效清除、過濾。類似的雜質流經(jīng)柴油機汽缸時會發(fā)生燃燒，這就使得柴油機的各個零部件可能遭受磨損的威脅，從而提升內燃機設備的成本投入。要想控制這一現(xiàn)象，可以將磁性濾器裝在內燃機節(jié)能設備中，從而對單體金屬濾清器、雙體金屬濾清器以及組合金屬濾清器進行全面的對照、對比與檢測。這三類金屬濾清器中，經(jīng)過實驗測試研究表明：最佳的濾器結構形態(tài)為：大流量油道與復合網(wǎng)形結構濾器共同使用。

3.3 加大力度研究劣質油預處理設備。要想實現(xiàn)對內燃機節(jié)能設備的優(yōu)化改造與改良，就必須加大對劣質油預處理設備的研究力度，國家相關部門要做出具體的燃油標準規(guī)定，以此來約束并提高內燃機燃油的質量，要參照所在地所購得的油料質量，來對應研制出科學有效的預處理設備，發(fā)揮預處理設備的油料處理作用，從而確保油料質量，進而全面提升內燃機節(jié)能設備作用的發(fā)揮。

4 船舶系統(tǒng)中內燃機節(jié)能設備的發(fā)展趨勢

從當前來看，船舶系統(tǒng)中較為高端、功率較大的內燃機的耗油率已經(jīng)得到了大幅度控制，而且有深入節(jié)能開發(fā)利用的趨勢，因為依然有大規(guī)模的余熱隨著排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)消耗掉。特別是排氣大概要損耗掉30%左右的熱量。所以，為了達到節(jié)能降耗的目標，不僅要控制船舶內燃機節(jié)能系統(tǒng)自身的能耗，還要充分利用余熱。因此，要加強對內燃機余熱的回收，將這些余熱用在一些生活熱源中，從而達到節(jié)能減排的效果，利用余熱來發(fā)揮輔助推動性功能和作用。未來的內燃機節(jié)能推進系統(tǒng)勢必朝著以下方向發(fā)展：第一，通過控制蒸汽壓力，選擇多回路余熱鍋爐的方法，有效提升廢氣熱量的回收效率，實現(xiàn)對所產生大量蒸汽的有效利用。第二，選擇多級混壓式汽輪發(fā)電機。對于在一萬千瓦以上的柴油機來說，科學選擇余熱發(fā)電的方法，當主機功率較大、供電充足時，可以使余熱化作推進動力。第三，對于主機排氣冷卻水和滑油內部的熱量進行全面有效地回收，而且也應積極控制船舶設備的耗電、耗能量，主要的設備包括：變速泵、變速風機等等。第四，余熱系統(tǒng)內部的一些設備要努力朝著標準化、規(guī)范化、系統(tǒng)化等方向發(fā)展，從而達到控制成本、確保設備工作效率等作用。

現(xiàn)階段，我國的船舶內燃機余熱回收技術依然處于初步發(fā)展時期，船舶的各個系統(tǒng)依然在發(fā)揮作用，但是，熱回收效率卻相對較低，只有一些大型的、遠距離航行的船舶內燃機使用廢熱鍋爐來發(fā)揮對余熱的回收與使用，達到能量熱量充分利用的效果，對于小型船舶系統(tǒng)來說，其主機余熱依然處于排空狀態(tài)，余熱未得到有效利用。一些長途航行燒重油的主機則正在逐步使用余熱鍋爐和熱水器，一些小型漁船內部還安裝了熱水器。近年來，隨著節(jié)能技術的發(fā)展進步，各種各樣的節(jié)能設備與裝置正在走向運用與普及，例如：小型號的余熱鍋爐、構造簡單的熱水經(jīng)濟器等等，這些設備體現(xiàn)出構造簡單、功能健全完善等特征，適合裝配在小型柴油機內部，發(fā)揮節(jié)能環(huán)保功效。

5 結束語

內燃機節(jié)能裝置在船舶設備系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的重要功能和作用，必須加大對內燃機節(jié)能技術的研究力度，積極改進并提高內燃機節(jié)能裝置的功能和作用，確保其節(jié)能功能作用的有效發(fā)揮，從而保證節(jié)能技術的有效利用，提高船舶運輸?shù)慕?jīng)濟效益。

參考文獻

[1]曹并桐.近幾年來船舶節(jié)能技術的開發(fā)與應用[J].交通部上海船舶運輸科學研究所學報，2013，12（2）：101-113.

[2]李鑫.舵球節(jié)能裝置理論計算[C]//2008年船舶水動力學學術會議暨中國船舶學術界進入ITTC30周年紀念會論文集.哈爾濱工程大學：131-136.

[3]何清華，陳發(fā)標.建設項目全壽命周期集成化管理模式的研究[J].重慶建筑大學學報，2011，23（4）：76-80.