新技術(shù)在當(dāng)前船舶中使用現(xiàn)狀

唐振研

摘 要：電噴柴油機(jī)，新能源，新結(jié)構(gòu)，新材料是中國船舶制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵技術(shù)，這些新技術(shù)在船舶制造及船舶改造中使用，使得船舶更加高效節(jié)能環(huán)保，也成為當(dāng)前船東在低迷的航運(yùn)市場中走出困境的必然選擇，本文從船舶經(jīng)營者及使用管理者的角度對新技術(shù)在當(dāng)前船舶中使用狀況進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵詞：電噴柴油機(jī) 新能源 新結(jié)構(gòu) 新材料 消渦鰭 組合式鍋爐 螺旋槳

航運(yùn)市場持續(xù)低迷，海事新規(guī)頻頻出臺，市場門檻不斷抬高，在燃油價(jià)格占營運(yùn)成本大頭的前提下，航運(yùn)市場上大量的同類型船舶激烈競爭，使得船東艱難經(jīng)營，為了生存與發(fā)展，在新造船舶中使用新技術(shù)成為船舶發(fā)展新趨勢，對于已經(jīng)營運(yùn)的船舶，為了不被市場淘汰，船東不得不對船舶進(jìn)行升級改造，依靠節(jié)能高效環(huán)保確定競爭優(yōu)勢。因此不論是新造船舶或是已營運(yùn)船舶，船東只能通過采用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)，更多的使用新技術(shù)，使船東在低迷的航運(yùn)市場中立身于不敗之地。以下談?wù)劗?dāng)前船舶普遍采用的新技術(shù)及改進(jìn)辦法。

電控柴油機(jī)

堪稱柴油機(jī)第三次革命的電控柴油機(jī)，可謂是新技術(shù)在船舶中使用的佼佼者。該類型電噴柴油機(jī)，在經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)室及船舶試驗(yàn)檢驗(yàn)后，日臻成熟，目前已普遍在新造船舶中使用，其中最為推崇并普遍采用的是MAN B&W ME系列柴油機(jī)以及Wartsila推出的Sulzer RT-flex系列柴油機(jī)。

華洋海事中心某輪在設(shè)計(jì)之初，建造合同簽訂于2010年，2014年交船，在4年時間里由于船舶節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)初主機(jī)決定使用的是MAN B&W 5S60ME-C7.1，后經(jīng)論證改為5S60ME-C8.2，使得船舶更加節(jié)能高效環(huán)保，通過該機(jī)型如下燃油消耗及成本核算對比，改進(jìn)機(jī)型具有重要意義。

從圖表中可以看出，在改用更為先進(jìn)型號的主機(jī)后，主機(jī)油耗約有1.9%的降幅，該輪以每天油耗29噸計(jì)，每年航行280天，可節(jié)省155噸燃油，10萬美元。

新能源主機(jī)

新能源主機(jī)也越來越多的在現(xiàn)代船舶上使用，這種混合燃料主機(jī)會更加節(jié)能高效環(huán)保，它們將成為未來船舶發(fā)動機(jī)的主流產(chǎn)品。

ME-GI雙燃料型天然氣作動力的發(fā)動機(jī)已在船舶上使用，其主要動力為液化天然氣（LNG），世界上最具環(huán)保性集裝箱船由美國航運(yùn)公司TOTE與美國圣地亞哥NASSCO已簽署兩艘新式船舶建造合同以及另外三艘貨輪意向合同。

MAN柴油機(jī)與透平發(fā)動機(jī)減排能力首屈一指，其廢氣循環(huán)技術(shù)讓船舶達(dá)到IMO排放III氮氧化物要求。其成功推出了首臺符合IMO排放III要求并采用廢氣循環(huán)技術(shù)的柴油發(fā)動機(jī)，該新機(jī)型為MAN B&W 6S80ME-C9。

組合式鍋爐

組合式鍋爐回收發(fā)電機(jī)廢熱也是當(dāng)前新造船舶普遍采用的一種節(jié)能方式。 一直以來，發(fā)電機(jī)的廢氣是沒有加以利用而直接排出大氣，由于主機(jī)的改型及降功率使用，主機(jī)增壓器出口的廢氣溫度和廢氣量下降，造成主機(jī)的廢氣鍋爐側(cè)不能產(chǎn)生足夠的蒸汽來滿足航行時的需求，錨泊停航時也沒有蒸汽加熱重油，這時就需要起用燃油鍋爐。

華洋海事中心某輪為了滿足蒸汽需求，采用組合式鍋爐，含一臺主機(jī)和二臺發(fā)電機(jī)。從原理上，三臺發(fā)電機(jī)的廢氣都可以組合進(jìn)入廢氣鍋爐，但考慮到鍋爐在保養(yǎng)和維修期間依然能夠運(yùn)行發(fā)電機(jī)，保持船舶不間斷供電，所以組合鍋爐只采用二臺發(fā)電機(jī)進(jìn)入的模式。由于發(fā)電機(jī)和主機(jī)的廢氣管路在鍋爐內(nèi)部的布置完全各自獨(dú)立沒有互通，因此不存在額外的結(jié)構(gòu)問題和額外的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

新結(jié)構(gòu)技術(shù)

結(jié)構(gòu)技術(shù)在現(xiàn)代船舶改造及建造中已普遍使用。

節(jié)能消渦鰭。 加裝消渦鰭，減少螺旋槳的尾部氣泡，降低空泡效應(yīng)，從而加強(qiáng)水動力性能，提高推進(jìn)效率。螺旋槳尾流場的旋轉(zhuǎn)能量損失，大概在 5% 左右，消渦鰭主要用于回收這部分能量。因此，不少船舶在進(jìn)廠修理時，對船舶推進(jìn)裝置進(jìn)行改造，使得船舶推進(jìn)效率得到提高，如下圖所示原理及改進(jìn)辦法已普遍被船東采用。該消渦鰭的改進(jìn)，使得其安裝簡單；節(jié)能效果明顯；維護(hù)成本極低。

安裝消渦鰭后，在設(shè)計(jì)吃水工況相同功率狀況下比不裝消渦鰭狀態(tài)可以提高0.1 節(jié)航速。

目前已有更多的新結(jié)構(gòu)被采用，螺旋槳葉片和管口噴嘴的升級改造也取得很好成效，使船舶推進(jìn)效率提高并節(jié)省燃料。

新材料

Ecofleet 和Syladvance分別代表Sigma節(jié)能型防污漆的兩個系列：SIGMA ECOFLEET 序列的產(chǎn)品是認(rèn)可的有效的防止海生物污染防護(hù)的首選方案。SIGMA SYLADVANCE 序列的產(chǎn)品基于專利的甲基丙烯酸硅聚合樹脂技術(shù)，能夠自光滑的船體表面特性及杰出的防污效能. 施工了SIGMA SYLADVANCE油漆的外板，由于在航行中減少了水下船殼的摩擦阻力，在實(shí)際應(yīng)用的船舶上證實(shí)可以明顯地降低在航船舶的油耗。

Sigma Ecofleet 290 是Sigma的標(biāo)準(zhǔn)防污漆配套；而Sigma SA800 是更高級別的防污漆產(chǎn)品，它基于完全水解的專利成膜樹脂技術(shù)。 Sigma SA800拋光更加均勻線性，防污漆表面皂化層更薄，所以油漆中所含的活性成份的釋放更加穩(wěn)定均勻，防污效果更好；在營運(yùn)過程中，隨著防污漆的不斷拋光，Sigma SA800 表面會變得更加光滑（Sigma SA800 的自光滑特性與防污漆施工后的表面對比），賦予了該油漆與普通防污漆相比所具有的減少船體與海水之間的摩擦阻力，在相同的航速，船舶負(fù)載，主機(jī)推進(jìn)效率及海域狀況（風(fēng)力，洋流，海浪級別等）條件下，所需推進(jìn)功率減少，從而達(dá)到節(jié)能減排功效。

在所有客觀條件相同基礎(chǔ)上，7.6萬載重噸散裝船（或類似船型）耗油情況對比，假定在航率為70%，相當(dāng)于255天； 使用普通防污漆如Sigma Ecofleet 290 時， 用于推進(jìn)系統(tǒng)日均油耗以33噸計(jì)，而使用Sigma SA800節(jié)能型防污漆，按至少節(jié)油3%計(jì)算，日均燃油節(jié)約0.99噸； 所以，使用Sigma SA800每年節(jié)油總量=255天X0.99噸/天=253噸；每年總的燃油費(fèi)用節(jié)約計(jì)算結(jié)果如下：

創(chuàng)新改造

創(chuàng)新改造---船舶加寬。使得船舶運(yùn)力增加，成本降低，效益提高。加寬改造增加了船舶的裝載能力和橫向穩(wěn)定性，除此之外，航運(yùn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面也得到了有效提升，并且運(yùn)輸每噸貨物的碳排放量得到實(shí)質(zhì)性的降低。目前有一些船東已經(jīng)通過買入二手船，并對其進(jìn)行加寬改造，這樣可以縮短船舶建造時間，使船舶能夠在更短時間內(nèi)投入營運(yùn)。另外對船舶進(jìn)行改造而不是拆解將比建造新船產(chǎn)生的環(huán)境傷害更小。

由德國REEDEREI NSB管理運(yùn)營的船舶，命名為MSC GENEVA的集裝箱船， 在經(jīng)過改造成功后，于今年6月進(jìn)行了試航驗(yàn)收，并取得了GL-DNV新簽發(fā)的相應(yīng)證書。該輪已于7月投入了MSC班輪航線的運(yùn)營。該船此次改造增加了四列箱位，使裝載量增加了約30%，由4872TEU增加到6336TEU，經(jīng)過改造船舶橫穩(wěn)性也得以提高。

以上提及的船舶新技術(shù)新結(jié)構(gòu)的使用，并不是當(dāng)前船舶技術(shù)革命的全部，還有許多新技術(shù)在船舶管理中得到了運(yùn)用，我們要做的還遠(yuǎn)不夠，總之，創(chuàng)新及技術(shù)革命是船東在低迷的航運(yùn)市場中走出困境的必然之路，也是航運(yùn)市場復(fù)蘇的推動力。

（ 作者單位：華洋海事中心）