船舶动力系统的节能与减排技术研究

车辆工程技术81机械电子1　前言 随着全球化进程加快，物流业、渔业、大型海上工程的不断发展，船舶作为海上运输工具其数量也在逐步增加，其节能效果的好坏直接对经济、社会、环境有着重大影响。而高耗的能源则是伴随着大量的温室气体排放，国际航运业所排放的二氧化碳其总量大约相当于全世界二氧化碳的排放总量的3%，而且船舶柴油机还会排放一氧化碳、氮氢化合物、硫化物、微粒等有害物质[1]。因此，加强船舶管理和设备维护保养及节能减排的基础性管理，研究和应用节能技术降低船舶能耗，不仅可以为航运企业节省燃油费用，同时减少船舶造成环境污染，获得经济和环保双重效益。2　船舶节能的原则 船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。 燃料费用营运指标=运输量（吨×千米或海里）/（燃油消耗量（千克） ×燃料的价格（元/千克）） 上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消耗量和采用廉价的燃料[2]。3　传统动力系统的类型及特点 现代船舶动力系统主要有柴油机动力系统、燃汽轮机动力系统和电力推动系统。对于柴油动力系统主要的性能特点有以下几点：柴油机作为内燃机在启动时能够比较迅速，而且它的负荷运转性能好，安全可靠技术成熟。按照转速的高低分为二冲程柴油机和四冲程柴油机。二冲程柴油机主要应用在大中型远洋运输船舶上，具有转速低动力持久等特点，四冲程柴油机主要应用在中小型船舶（客船、豪华游船以及军船等）上。 对于燃气轮机动力系统的特点有以下几点：燃气轮机相比柴油机在质量和尺寸方面占有绝对的优势，它具有良好的加速性能和很低的污染气体排放，被很多高速客船舰艇等所采用。它的缺点主要在于燃油经济性上不能够做到充分燃油，尤其在部分工况的情况下此现象更为严重。而且燃汽轮机需要燃用干净清洁、价格昂贵的蒸馏油，价格比较昂贵。在船舶航行过程中可以合理地选择柴油机、柴油机发电机和电动机的数量来实现节能、减排的目的，更加有效地提高整个船舶航行的经济性。在电推进动力系统中吊舱式电力推进系统是当今备受关注和重视的推进方式。4　在船舶传统动力系统中的节能减排4.1　柴油机废气与冷却水余热再利用 燃油在气缸内燃烧后的热量大部分被排气和冷却水带走，只有小部分热量得以充分利用。对这些可用热量的有效利用，现在最为普遍的就是废气锅炉以及主机暖缸利用冷却水热量。（1）设热管锅炉对主机废气进行二次回收。柴油机排气余热的温度在吸收利用时其温度可降低到环境温度。主机排气通过废气锅炉后，排气温度由原来的360～380℃下降到260～280℃，这个温度离露点（假如为180℃，有时还要低）还有100℃左右温度可利用。现在假设在远洋船舶的每个废气锅炉之后增设一热管锅炉，对柴油机的排气余热进行二次回收，使排气温度降到180℃左右。用这些回收的热量供船员日常生活用气是非常富裕的，并可避免冬季单靠废气锅炉供热有时不能满足船舶正常需要的供热量。热管锅炉由气水管及烟道箱组成。它是利用热管作为传热元件来回收船舶主机排气余热的。由于热管的传热效率高，热敏度高，又结构简单、运行可靠，使其具有重量轻、体积小、蒸发量大等特点。这是其它型式的废气锅炉无法比拟的。（2）采用主机冷却水热损失来加热日用油柜的燃油。主机冷却水温度一般都在60～75 ℃，属于低品热能。一般的远洋船舶都是利用各种型式的冷却器对主机冷却，进行热量交换，把其热量带走，白白的浪费掉这部分热能。这样既增加了船用设备，又增加了海水泵的功率消耗。假如采用主机冷却淡水加热日用油柜，使燃油吸收冷却水的热量而进行预热，这不仅可减少加热主机日用燃油的蒸汽耗量，而且通过这个所谓的燃油—淡水热交换器后，使淡水温度先行下降，再通过淡水冷却器对其进一步冷却，可提高其冷却效果。4.2　优化螺旋桨的设计 整个推进系统的效率，不仅与推进装置的传动效率、船身有关，更与螺旋桨的敞水效率及装船后的小队旋转效率有关。一般来水，当传动设备及轴系确定后，传动效率不同的船型变化不大，但船身效率，螺旋桨敞水与船型密切相关。因此，为使船舶具有较大推力、较高的船速，改善螺旋桨设计，提高推进系统效率十分重要。4.3　优选主机 在选择主机时都尽量采用“减额输出”匹配方法，即标定功率的85%左右，并以此作为向主机生产厂家订货的依据目前柴油机主机趋向低转速、长冲程，其目的是降低油耗率，同时该类主机与低速大直径螺旋桨匹配效果很好，节能型大功率主机主要是降低油耗，烧重质燃油或代用燃料，提高船舶运营经济性。4.4　优化机舱布置及改善主机进气环境 机舱布置应首先满足总体布局，机电及其辅机布置合理，既便于操纵，又易于维修；同时，机舱周围环境应满足柴油机进气的需求，可及时进气扰动，以使主机进气充足，燃烧良好，排气顺畅。换气良好，燃料燃烧充分，从而达到节能减排的目的。5　结论 我国资源总量稀缺、消耗大，利用率低，节能减排工作面临巨大压力，节能减排是国民经济可持续发展的重要组成部分，是我国的一项基本国策，在世界资源紧缺的今天，迫切需要加强政策力度，加大节能减排技术的研究和推广，调动各方积极性。除了在新技术上要不断创新，同时还要通过开发先进的适合全球标准的信息管理网络，对整个船舶进行综合系统、智能管理，从而使我们国家航运业更具竞争力。参考文献：[1]程楠,李军.船舶减排的标准之困[J].中国船检,2018(06).[2]彭斌.船舶节能技术应用综述[J].舰船科学技术,2015.船舶动力节能减排技术卫志茹1, 阎长斌2,张大鹏3（1. 舶科海事技术服务(大连)有限公司,辽宁 大连 116600;2.大连碧水起重设备有限公司,辽宁 大连 116033; 3. 州泰尔格重工机械（大连）有限公司,辽宁 大连 116600）摘　要：加强船舶的船舶管理、设备的维护保养和应用节能减排技术，是经济和环境的双重效益，是企业可持续发展的重要组成部分，对未来的船舶运输发展显得尤其重要。本文主要介绍了传统船舶行业节能减排现状，并对当前采用的节能减排进行整理、分析、并提出建议及措施。关键词：船舶动力装置；节能；减排

欧盟：加强研究船舶节能减排技术　

欧盟支持的研究项目ＬｅａｎＳｈｉｐｓ选取八种具备或接　

近市场成熟度的造船技术加以深入研究，拟将欧盟船舶改　

造成为低能耗、零排放的绿色船只。研究人员计划将船舶　的燃料消耗量和二氧化碳排放量降低２５％，将其它排放物　

如硫氧化物、氮氧化物、颗粒物等减少到零。研究团队已完　成一些技术的１：１中试示范，并希望通过良好成效激励船　

主们在改建投资计划中采纳这些技术。ＬｅａｎＳｈｉｐｓ项目由　荷兰牵头，德国、法国、意大利等１３国参与。欧盟在该项目　

中投入了１７００万欧元，工业界投入将达到５７００万欧元。　

瑞典：承诺到２０４５年消除温室气体排放　

据报道，瑞典近日公布了本国的节能减排计划，承诺　

到２０４５年完全消除温室气体排放，并呼吁所有国家包括　美国“逐步落实并最终实现《巴黎协定》”的目标。瑞典气　

候部长伊莎贝拉－洛万说：瑞典的目标是成为一个完全没　有化石燃料的福利国家。要想实现这一目标。需要将国内　温室气体排放至少削减８５％，剩下的排放由种植更多树木　

或在国外进行可持续性的投资来弥补。　

美国加州：提出应对气候变化新方案　

日前，美国加利福尼亚州提出一项应对气候变化的新　

计划。这项计划旨在让该州实现堪称北美“最雄心勃勃”的　二氧化碳减排目标，即到２０３０年将温室气体排放在１９９０　年水平上降低４０％。最新公布的计划还包括继续采取排放　

总量管制与排放交易机制：采取更严格的低碳燃油标准，　要求交通燃料碳排放强度２０３０年前减少１８％，加利福尼　

亚州炼油厂温室气体排放减少２０％：增加４２０万辆零排放　汽车。增加１Ｏ万辆零排放卡车等。　

英国：低碳能源供给占比首超５０　

近日，英国商业、能源与工业战略部发布２０１６年第３　季官方统计数据称，英国低碳能源（可再生能源与核能）供　

给的占比已由２０１５年的４５．３０％上升至５０．０１％，实现历史　性突破。官方数据显示，至２０１６年９月末，英国煤炭供电　占比下降２７．９％，核电供电占比上升５％，天然气供能占比　

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船舶设计节能减排技术策略研究

作者：倪军

来源：《科技资讯》2014年第35期

摘 要：“节能减排”是时下最热的社会议题，它由“意识”和“技术”两部分构成，可改变现代化建设的方方面面。我国是造船大国，为确定正确的发展道路，研发高效的船舶技术，我国对节能减排技术的关注度远远高于其他国家。基于此，该文将结合节能减排技术在绿色环保共性研究中的应用地位，深度解析船舶设计的重难点问题，并提出合理性的对策建议。

关键词：船舶设计 节能减排 技术策略 研究与分析 对策建议

中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0051-01

由于全球气候变暖，人类生活的自然环境发生了急速转变，能源紧缺、环境恶化等现象给经济发展带来了沉重的无形枷锁。中国正在进入节能减排时代，船舶航运作为贸易运输的主体，其能源结构和废气排放对自然环境的影响很大，因此从船舶设计入手，研究节能减排技术，以尽可能地减少船舶航运对环境的不利影响。

1 我国船舶行业节能减排技术的发展现状

《国际防止船舶造成污染公约》、《控制和管理船舶压载水和沉积物国际公约》是船舶设计有关节能减排的重要条款，其主要目的在于降低船舶对其航运路线周边环境的污染和影响。我国在“绿色标准革命”下，对船舶工业发展格局做出了大刀阔斧的改革和调整。除分阶段提高空气污染的限制标准、分阶段对船舶发动机的燃油含硫量、NOX进行集中控制之外，我国在船舶能效管理计划、设计指数、运营指数等方面都进行了多次修订和调整。由此可见，在国际竞争压力和经济市场需求的双重影响下，节能减排技术已经成为船舶工业建设的有力竞争手段，其发展状态不容忽视。

2 节能减排的应对措施

船舶在航运过程中会释放出大量的碳化物、硫化物、氮化物，产生噪音、压载水、生活垃圾等污染物，这些污染涉及到船舶运营的多个工作系统，所以要想实现节能减排，必须从多角度、多方面入手，利用节能减排技术，设计、控制污染，降低能耗，具体内容包括：

绿色交通　０　ＣＡＲＢＤ，ｖ　ＯＲＬＤ　２０１７／６　

船舶主机降功率节能减排技术优化研究　

李世活（广西梧州Ｉ船舶检验局，广西梧州５４３０００）　

【摘要】随着当前人们环保节能重视程度的不断提高，当前在各行各业中，人们非常重视节能减排问题，而在船舶运行过程中，往往会消耗大量　

的燃油，而且船舶运输也是燃油消耗的一个重点行业。如果不能科学的管理和利用，燃油的大量使用不仅仅会造成能源的浪费，而且还会对环境造　

成严重的影响，所以当前船舶运输业也必须要加强节能减排。要实现船舶的节能减排，可以通过采取烹机降功率航行的方式来实现，但是在应用主　

机降功率节能减排技术的过程中，也必须要保证船舶的航行能力，所以本文主要就船舶主机降功率节能减排技术的优化进行了相应的研究。　

【关键词】船舶；降功率；主机；节能减排　

【中图分类号】Ｕ６７６．３　【文献标识码】Ａ　【文章编号】２０９５—２０６６（２０１７）１７—０２１４—０２　

前言　

当前．全球都非常重视节能减排问题，要实现可持续发　展．就必须在各个领域之中注重节能减排．而船舶运输是消耗　

燃油的重点行业．同时也是造成温室效应以及大气污染的重　要因素　要想实现船舶运输的节能．船舶主机降速降功率航行　是一个非常行之有效的措施。从某种意义来说，船舶主机降功　率节能减排技术的应用，是实现我国的航运业可持续发展的　

重要手段．所以对于船舶主机降功率节能减排技术进行研究　

有着非常重要的意义。　１船舶节能减排技术简介　

航运业是一个高能耗的产业．近年来由于船舶运输所导　致的能源消耗以及环境污染问题也变得越来越突出．船舶的　

节能减排引起了各个国家的高度重视。而要实现船舶的节能　减排，主要有两种途径：①通过对船舶上的设备进行改进；②　在船舶航行过程中进行科学的管理　比如说对焚烧炉和余热　

回收利用设备进行利用．在船舶上使用废气涡轮增压器以及　使用超长冲程的柴油机等，这些技术都是船舶中常用的节能　

减排技术，能够有效地节约能源，同时避免对环境造成污染。