淺談船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)

游叔平

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，物流行業(yè)處于不斷上升發(fā)展的趨勢(shì)。物流行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于船舶的發(fā)展來(lái)講起到了重要的推進(jìn)作用。船舶相比于其他的運(yùn)輸工具來(lái)講，能量的消耗量是十分巨大的。節(jié)能降排技術(shù)已經(jīng)成為世界的發(fā)展潮流，為了能與世界潮流相接軌，對(duì)船舶動(dòng)力裝置進(jìn)行節(jié)能減排的研究具有重要的意義。文章主要就其節(jié)能減排技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展中的問(wèn)題作出簡(jiǎn)要的研究。

關(guān)鍵詞：船舶動(dòng)力裝置；節(jié)能減排；技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0042-02

1 什么是節(jié)能減排

船舶的節(jié)能減排技術(shù)，通俗來(lái)講就是滿(mǎn)足船舶在運(yùn)行過(guò)程中的基本輸出功率的前提下，盡量減少資源的使用以及廢棄物的排放。換句話(huà)講，就是用最少的能源來(lái)獲得盡量多的動(dòng)力。

燃料費(fèi)用運(yùn)行指標(biāo)=運(yùn)輸量（噸/千米）/油量的價(jià)格×消耗燃油量，所以為了達(dá)到節(jié)能減排主要可以從幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行，比如說(shuō)是降低耗油量，利用廉價(jià)的燃料等。

1.1 航運(yùn)發(fā)展的需要

現(xiàn)如今，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為了世界問(wèn)題。對(duì)于船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用不僅僅成為了我國(guó)船舶業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也成為了落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的關(guān)鍵。當(dāng)船舶運(yùn)行的時(shí)候，相關(guān)的技術(shù)人員需要時(shí)刻觀察船舶的運(yùn)行狀況以及相關(guān)航向的轉(zhuǎn)變，對(duì)船舶的實(shí)際運(yùn)行情況做科學(xué)的分析，針對(duì)耗油的記錄以及修訂系數(shù)偏差的分析進(jìn)行判斷，以此來(lái)達(dá)到實(shí)際的耗油量。節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用，主要是根據(jù)船舶在實(shí)際生活中的運(yùn)營(yíng)狀況來(lái)進(jìn)行選擇，根本的目的就是為了節(jié)約資源，減少不必要的能量的損失。

1.2 國(guó)家法律法規(guī)強(qiáng)制性的要求

根據(jù)科學(xué)的預(yù)測(cè)，到2010年的時(shí)候，我國(guó)GDP排放CO2的量比2005年排放量要下降百分之四十到五十。在有關(guān)交通運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)規(guī)劃中，國(guó)務(wù)院通過(guò)的《十二五節(jié)能減排綜合性工作方案》都明確規(guī)定了，到2020年的時(shí)候，我國(guó)CO2的排放量要降低到百分之十六，有關(guān)的船舶運(yùn)輸單位周轉(zhuǎn)耗能量到百分之十五，所以實(shí)行船舶動(dòng)力裝置上的節(jié)能減排，對(duì)于國(guó)家的戰(zhàn)略任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，起到了至關(guān)重要的作用。

2 船舶節(jié)能減排的意義

現(xiàn)如今，船舶作為海上交通運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，在運(yùn)輸過(guò)程中有很多的優(yōu)勢(shì)：比如其運(yùn)輸量比較大，但是運(yùn)輸費(fèi)用比較低，通貨能力大，在現(xiàn)在的國(guó)際貿(mào)易的總運(yùn)輸量占據(jù)了百分之六十六以上。在我國(guó)，進(jìn)出口貨物的運(yùn)輸中絕大部分都是通過(guò)海上運(yùn)輸來(lái)進(jìn)行的。隨著物流行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，整體的數(shù)量在不斷的增加。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，船舶的能耗量是十分巨大的，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)，資源的節(jié)約具有重要的戰(zhàn)略意義。根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)顯示，國(guó)際航運(yùn)對(duì)于環(huán)境產(chǎn)生的影響是十分巨大的。研究表明船舶中CO2的排放量占據(jù)世界CO2總排放量的百分之一點(diǎn)八到百分之四點(diǎn)五之間，并且該數(shù)據(jù)隨著物流行業(yè)，國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展不斷的增加。船舶在運(yùn)行過(guò)程中，不僅會(huì)排放溫室氣體CO2，還會(huì)排放出有毒的氣體物質(zhì)，比如CO，氮?dú)浠衔?，硫化物，微粒等等這樣的物質(zhì)，這些有害物質(zhì)的排放嚴(yán)重影響了海洋的環(huán)境。

3 節(jié)能型的船舶發(fā)展趨勢(shì)以及在研發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 節(jié)能型船舶的發(fā)展趨勢(shì)

在進(jìn)行節(jié)能減排問(wèn)題的研究過(guò)程中，選擇節(jié)能型的船舶在節(jié)能減排因素中是占主要地位的。對(duì)于節(jié)能型船舶的選擇主要依據(jù)以下兩個(gè)原則：其一就是根據(jù)船舶所運(yùn)行的環(huán)境來(lái)進(jìn)行選擇，不同的地形，不同的河流需要選擇不同類(lèi)型的船舶；其二就是綜合其他的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)選取不同類(lèi)型的船只。影響節(jié)能型船舶的節(jié)能要素來(lái)講，除了船型，螺旋槳等這些影響因素之外，還有如航速以及外界等這些影響節(jié)能的要素。

3.2 節(jié)能型船舶在研發(fā)過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.2.1 政府的支持力度不足

對(duì)于船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)與設(shè)計(jì)，不僅僅需要專(zhuān)業(yè)型的人才參與整個(gè)過(guò)程，還需要有大量的資金來(lái)支持。政府的支持，不僅可以在資金上使整個(gè)研發(fā)過(guò)程進(jìn)行得更快更好，還能在精神上給予研發(fā)人員極大的支持。但是現(xiàn)在，部分地方政府對(duì)于節(jié)能型船舶的重要戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有在資金上給予充足的支持，這是在節(jié)能型船舶研制過(guò)程中存在的主要問(wèn)題。

3.2.2 節(jié)能環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)

雖然現(xiàn)在國(guó)家注重強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)的重要性，但是人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意識(shí)還是很薄弱的，必須依靠強(qiáng)勁的宣傳來(lái)增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)。在節(jié)能型船舶的宣傳方面，力度還是很弱的，這樣的宣傳力度直接影響人們對(duì)于節(jié)能降耗型船舶的重要性的認(rèn)識(shí)，這就導(dǎo)致了船舶在推廣或者研發(fā)過(guò)程中沒(méi)有受到足夠的重視。

3.2.3 眼前經(jīng)濟(jì)利益的影響

節(jié)能型的船舶相比于普通的船舶，造價(jià)是比較高的。受到眼前經(jīng)濟(jì)利益的影響，大多數(shù)的購(gòu)買(mǎi)者會(huì)選擇造價(jià)低的，在短期內(nèi)能夠?qū)⒊杀举嵒貋?lái)的船型而不會(huì)選擇成本比較高的節(jié)能型的船舶。

3.2.4 基礎(chǔ)設(shè)施的制約

就現(xiàn)在我國(guó)的航道狀況而言，超過(guò)一半的航道存在著一系列譬如機(jī)械化程度低，技術(shù)條件差，工作效率低的問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在直接影響節(jié)能型船舶的推廣。

3.2.5 缺乏法律保障

隨著經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境問(wèn)題需要依靠法律來(lái)進(jìn)行保護(hù)。目前看來(lái)，船舶運(yùn)行帶來(lái)的環(huán)境污染是非常嚴(yán)重的，由于缺乏相應(yīng)的法律法規(guī)的保護(hù)，對(duì)于船舶節(jié)能指標(biāo)沒(méi)有確切的指定，使得節(jié)能型船舶的研制以及推廣受到一定的阻礙。

4 船舶節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

4.1 船體減阻降耗

在進(jìn)行船舶節(jié)能減排的應(yīng)用手段中，船舶船體減阻降耗是重要的手段之一。從船舶的整個(gè)設(shè)計(jì)而言，為了能夠節(jié)能，船型的設(shè)計(jì)上主要以減少運(yùn)行阻力為主。整個(gè)的減阻主要從以下三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：低阻力型設(shè)計(jì)，浮態(tài)調(diào)整，船舶體表面減阻以及低風(fēng)阻上層建筑等方面來(lái)進(jìn)行研究。

低阻力的線(xiàn)型主要是包括線(xiàn)型優(yōu)化以及總體設(shè)計(jì)優(yōu)化這兩個(gè)方面。在進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員主要是根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及母型船來(lái)進(jìn)行。優(yōu)化過(guò)程必須是在保證足夠的排水量的前提下進(jìn)行的，通過(guò)調(diào)整方形系數(shù)和浮心位置來(lái)進(jìn)行選取船型的尺寸比。而對(duì)于線(xiàn)型優(yōu)化是指船舶體線(xiàn)型的UV度，水線(xiàn)進(jìn)流角等的設(shè)計(jì)對(duì)于船舶體的阻力有一定的影響。優(yōu)化設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要是依靠模型以及CFD手段來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，通過(guò)不斷的調(diào)整來(lái)最終確定船體型。船舶在行駛過(guò)程中受到的阻力，不僅僅來(lái)源于靜水阻力，還包括海上的風(fēng)浪因素等的影響。為了提高船舶綜合阻力的性能，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)船舶多種載工條件下的阻力性能進(jìn)行研究分析。

4.2 使用經(jīng)濟(jì)航速

在船舶實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于經(jīng)濟(jì)航速的定義主要有三種：其一就是最低燃油消耗率航速，其二就是最高盈利航速，其三是最低燃油費(fèi)用航速。用船舶在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際意義來(lái)講就是指最低燃油消耗率航速。船舶的部件主要包括鍋爐，主機(jī)，發(fā)電機(jī)等，在整體的耗能比例中，耗油最多的就是船舶主機(jī)耗油，其中重要的耗油特點(diǎn)就是在運(yùn)行主機(jī)的過(guò)程中，船舶的功率以及船舶的航速之間存在著三次方的數(shù)學(xué)關(guān)系。為了達(dá)到節(jié)能的目的，需要適當(dāng)?shù)臏p低船舶的航速，但是航速降低又會(huì)意味著整個(gè)航行時(shí)間變長(zhǎng)。當(dāng)船舶轉(zhuǎn)速以及功率變化時(shí)，燃油箱也會(huì)受到船速，換氣量等等的影響。所以，需要在航速以及耗油量之間尋找到一個(gè)平衡點(diǎn)。平衡點(diǎn)的選取主要考慮以下幾個(gè)因素：船舶耗油設(shè)備的狀態(tài)、船舶運(yùn)營(yíng)年限、船舶航行條件、船舶實(shí)際的運(yùn)行路線(xiàn)等。在實(shí)際過(guò)程中，最佳的航速主要是根據(jù)最佳平衡點(diǎn)來(lái)選取。

4.3 提高推進(jìn)效率

提高船舶推進(jìn)效率主要有改進(jìn)尾部伴流場(chǎng)、主機(jī)降功率使用等方式。改進(jìn)尾部半流場(chǎng)指的是在船舶船體上加裝螺旋槳整流罩，這種技術(shù)主要應(yīng)用到對(duì)螺旋槳尺寸有限制以及拖輪等高負(fù)荷低航速的船舶。加裝螺旋槳整流罩后的螺旋槳后流場(chǎng)、槳軸上下不完全對(duì)稱(chēng)，其螺旋槳槳軸上方流場(chǎng)偏右，槳軸下方流場(chǎng)偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，來(lái)分別對(duì)齊螺旋槳后流場(chǎng)，進(jìn)而減少船舵所受扭矩，這種節(jié)能措施可在服務(wù)航速工況下節(jié)省4%的功率。主機(jī)降功率使用指的是將船舶主機(jī)的功率降低，進(jìn)而降低船舶燃油消耗率，達(dá)到船舶節(jié)能的目的。

4.4 廢熱回收以及廢氣處理

對(duì)于船舶的節(jié)能減排來(lái)講，進(jìn)行廢熱回收以及廢氣處理也是其節(jié)能降耗措施的有效手段之一。在船舶的運(yùn)行過(guò)程中，船舶燃油消耗的過(guò)程中會(huì)有熱量的產(chǎn)生，但是其中有差不多一半的熱量都是以廢氣熱輻射等的形式浪費(fèi)掉。在進(jìn)行主機(jī)的廢熱轉(zhuǎn)化中，轉(zhuǎn)化效率最大可以達(dá)到百分之四，對(duì)于這種技術(shù)而言，前期投入比較多，回報(bào)周期長(zhǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為了世界問(wèn)題。時(shí)代在不斷進(jìn)步，技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，船舶的節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)有已經(jīng)成了世界發(fā)展的需要。本文主要簡(jiǎn)單介紹船舶的動(dòng)力裝置的節(jié)能減排技術(shù)，希望讀者對(duì)其有簡(jiǎn)單的了解。

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