船舶節(jié)能減排技術的應用探究

張洪永

深圳市博油石油設備有限公司天津分公司

船舶節(jié)能減排技術的應用探究

張洪永

深圳市博油石油設備有限公司天津分公司

現階段，我國面臨的不僅僅是擴大出口，還需要進行分析全球分工體系以及快速投資等方面帶來的挑戰(zhàn)和機遇，應該不斷增加船舶行業(yè)自身創(chuàng)新能力，以便于加快經濟發(fā)展速度，為船舶運輸行業(yè)提供發(fā)展機遇，此外，也能在發(fā)展全面建設小康社會的一定程度上促進運輸船舶行業(yè)的發(fā)展。提高船舶運輸總體運行需求，對于船舶運輸節(jié)能減排具備更高的水平和要求，針對發(fā)展中出現的節(jié)能減排實際情況，合理分析船舶節(jié)能減排的實際需求，為船舶運輸節(jié)能減排奠定基礎。

船舶；節(jié)能減排；技術應用

1 船舶節(jié)能減排的需求

1.1 發(fā)展航運的需要

船舶運輸行業(yè)一直努力的方向就是利用最合理的耗油和航速關系，來得到最優(yōu)化的經濟效益，由于不斷建設和推廣環(huán)境友好型﹑資源節(jié)約型社會，對于船舶運輸行業(yè)來說，節(jié)能減排逐漸成為國家船舶企業(yè)不斷發(fā)展和落實科學發(fā)展觀的關鍵，同時也是履行社會責任的主要內容。在運輸船舶的時候，需要依據船舶工況和船舶運行航線的實際變化情況，合理分析船舶實際運行過程中出現的耗油記錄以及修訂系數偏差值，以便于得到實際的耗油信息數據，分析實際節(jié)能方式，保證能夠完全符合實際運輸需求。

1.2 國家法律法規(guī)強制性要求

相關部門已經發(fā)出宣告，相比較2005年，等到2020年的時候，國家GDP排放二氧化碳下降40～50%。交通運輸十二五規(guī)劃﹑國務院通過的《十二五節(jié)能減排綜合性工作方案》都明確規(guī)定了，等到2020年的時候，會降低排放二氧化碳的量到16%，船舶運輸單位運輸周轉耗能量到15%，實施船舶運輸節(jié)能減排工作戰(zhàn)略可以在一定程度上完全符合國家實施的節(jié)能減排總體戰(zhàn)略。

2 當前船舶節(jié)能減排現狀以及不足

雖然我國船運事業(yè)蓬勃發(fā)展，造船能力不斷提高，但比較歐美等國際市場造船業(yè)發(fā)達的國家差距仍然很大。在節(jié)能減排技術創(chuàng)新方面還遠遠不夠，投資少，研發(fā)環(huán)境低迷，很多技術還只能依賴進口。我國迫切需要全面深化開展綠色船舶節(jié)能減排研究，對于國際標準的制定要積極的參與，以改變我國船舶行業(yè)在標準規(guī)范領域一直處于跟進的狀態(tài)。增強我國船舶業(yè)的國際競爭力。國內航運公司船舶的標準化程度相對較低，落后船型多，專業(yè)化船舶比例低。

在節(jié)能意識方面，很多航運公司還沒有能夠足夠的重視，為了追求一時的片面的經濟利益，忽視了因此給環(huán)境帶來的危害。

3 船舶節(jié)能減排技術的應用

3.1 船體減阻降耗

從船舶設計層面上講，船體減阻降耗可以從船體低阻力線型設計﹑浮態(tài)調整﹑船舶船體表面減阻以及低風阻上層建筑等方面進行設計研究。低阻力線型設計主要包括線型優(yōu)化和總體設計優(yōu)化兩個方面。低阻力線型設計中的總體設計優(yōu)化指的是設計優(yōu)化人員根據設計經驗和母型船等，在保證船舶具有足夠排水量的前提下，調整方形系數和浮心位置，選取合適的船型尺寸比。而線型優(yōu)化則指的是船舶船體線型的UV度﹑水線進流角以及去流角等的設計對船舶船體阻力具有一定的影響，設計優(yōu)化人員依靠模型試驗和CFD手段等，反復調整船舶線型，并最終確定船體的低阻力線型。船舶在實際航行中的阻力不僅僅取決于船舶的靜水阻力，還與航線上風浪流等環(huán)境因素有關，研究人員對船舶在多種轉載工況下的阻力性能進行研究，實現了在全航程多工況下船舶綜合阻力性能全面提升的目標，從而形成了船舶船體減阻降耗的浮態(tài)調整方法。

3.2 使用經濟航速

船舶耗油重要方式就是說在運行船舶主機的時候，可以為船舶提供相應的航行動力，船舶航速以及船舶功率之間具備三次方關系，適當降低船舶航渡可在一定程度上以有效節(jié)省相應的燃油消耗，反之，提高船舶運行速度會在一定程度上增加燃油成本。從實際運行船舶的情況方面來說，當變化轉速和功率的時候，消耗燃油的量會受到換氣量﹑噴油量﹑船速等的影響，不是確定的因素，基本上想要具備最小的燃油消耗量，就需要在70～80%負荷的時候，以此來為實際運行船舶提供經濟性指導航速。

3.3 提高推進效率

提高船舶推進效率主要有改進尾部伴流場﹑主機降功率使用等方式，改進尾部半流場指的是在船舶船體上加裝螺旋槳整流罩，這種技術主要應用到對螺旋槳尺寸有限制的以及拖輪等高負荷低航速的船舶。加裝螺旋槳整流罩后的螺旋槳后流場﹑槳軸上下不完全對稱，其螺旋槳槳軸上方流場偏右，槳軸下方流場偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，來分別對齊螺旋槳后流場，進而減少船舵所受扭矩，這種節(jié)能措施可在服務航速工況下節(jié)省4%的功率。主機降功率使用指的是將船舶主機的功率降低，進而降低船舶燃油消耗率，達到船舶節(jié)能的目的。這種節(jié)能技術較為成熟，雖然初次投入成本較大，但從整個船舶生命周期來看，該節(jié)能技術經濟性較好。

3.4 余熱利用

1)渦輪增壓余熱利用。充分利用廢棄能量是增加柴油機熱效率的重要方法。因為采用廢氣渦輪增壓的方法，可以使廢棄能量能夠最大化使用，柴油機的經濟性也得到足夠的提高。2)各工作模式下的熱能回收。a.電動機工作模式。這時熱能回收系統(tǒng)應提供過多的電能，除了為船舶輔助設備提供所需電能，還要多出部分電能可以提供給軸帶電動機，以增加螺旋槳輸出功率。b.發(fā)電機工作模式。這時熱能回收系統(tǒng)能夠供給的電能過低，不能滿足船舶輔助設備所需電能，缺少部分電能需要軸帶發(fā)電機補充。這時候軸帶電動機運行在發(fā)電工況。3)混合動力設備余熱利用。混合動力設備余熱利用系統(tǒng)是采用主機缸套水余熱與掃氣空氣熱能為鍋爐給水加熱的方法，之后利用回收的排氣熱能來產生蒸汽進行驅動蒸汽透平。一部分廢氣會直接提供給一個動力透平，隨后這個動力透平和蒸汽透平則通過一個減速齒輪箱來共同驅動發(fā)電機，這樣對廢熱及余熱的處理又更深入仔細。

4 結語

總而言之，船舶節(jié)能減排不僅能滿足我國航運發(fā)展的需要，還能符合我國節(jié)能減排的總體國家戰(zhàn)略，因此工作人員要采取合適的措施，對船舶進行節(jié)能減排優(yōu)化設計，例如船體減阻降耗﹑使用經濟航速﹑提高推進效率以及廢熱回收及廢氣處理，從而提高船舶節(jié)能減排效果，推動我國船舶運輸行業(yè)的健康發(fā)展。

[1]王強.船舶主機降功率節(jié)能減排技術的優(yōu)化研究[D].大連海事大學，2013.