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1、浅谈船舶动力装置节能减排技术摘要2007年以来，全球性能源紧张、高涨的燃油成本、持续增长的燃油需求以及 IMO等国际组织对船舶排放问题的关注，使得船舶节能减排工作重要而突出，节能减排 成为近年来世界各大航运公司的一个主要任务。船舶是高能耗的运输工具，研究和应用 节能技术降低船舶能耗，加强船舶管理和设备维护保养及节能减排的基础性管理，不仅 可以为航运企业节省燃油费用，还可以减少船舶造成的环境污染，获得经济和环保双重 效益。本文主要介绍船舶动力装置方面节能减排方面的技术，以及这些技术在船舶动力 装置的应用现状。关键词船舶；动力装置；节能；减排Shallow talk about the Techn
2、ologyof Marine Power Unitreducing EmissionsAbstract Since 2007, the global energy tension and soaring fuel costs and sustained growth fuel demand and IMO concern over the problem of ship emissions, energy saving and emission reduction made shipping work important, in recent years, energy conservatio
3、n and emission reduction become major shipping companys a main task in the world. Ship is the high-energy consume transport, research and application of energy-saving technology to reduce energy consumption and strengthen the shipping management ships and the equipment maintenance and emission reduc
4、tion, which not only can save fuel costs for shipping enterprise but also can reduce the environmental pollution caused by ship, creating economic and environmental double benefit. This paper mainly introduces the Marine power plant aspects of energy conservation and emissions reduction technology,
5、and these techniques in the present situation of the application of Marine power plant.Key words Marine Ship; Power Unit; Energy saving; Emissions reducing目录0引言11船舶节能的内涵12国内外节能减排技术的发展13节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果23. 1韩国船舶新技术可省50%燃料费23. 2现代重工建造韩国国内第一艘混合动力船23. 3新型动力系统研发动态33.4船舶发动机余热回收系统研发动态34船舶动力装置典型节能减排措施分析3
6、4. 1柴油机排气与冷却水余热的再利用34. 2提高船舶动力装置的效率44. 3废气处理技术54.4螺旋桨新技术54. 5VIT技术64.6采用电子喷油系统装置64.7优化机舱布置及改善主机进气环境64. 8采用EGR废气再循环技术74. 9加强维护保养75船舶动力装置节能减排技术的展望75. 1新型油料节能技术75.2开发代用燃料85.3采用风帆助航85.4智能化技术8结论8致谢语10参考文献110引言海上运输的主要工具船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船 舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。根据国际通行的 预测，石油将在40年内枯竭，天然气将在60年
7、内用光，煤炭也只能用220年。人类 必须节约使用这些有限的常规能源。中国能源形势不容乐观，我国人口占世界的1/5, 而能源资源相对匾乏，人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。我国是世界上第 三大能源生产国和第二大能源消费国，从1993年开始成为能源净进口国，能源稀缺， 特别是油气资源短缺已成为制约我国经济发展的首要因素。气候变暖是当今人类面临 的最严峻的挑战之一，控制和减缓能源利用中二氧化碳等温室气体的排放对于解决温室 效应问题具有重要意义。国际航运业所排放温室气体的主要成分是二氧化碳，其总量大 约相当于全世界二氧化碳排放量的3%,且该数字还将随着世界贸易活动和国际航运量 的增长而不断增长
8、。除排放二氧化碳外，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，都会对海洋环境造成破坏。1船舶节能的内涵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国内外节能减排技术的发展从20世纪70年代发生两次能源危机以来，油价飞涨，航运企业的经营成本剧增。特 别是近几年来，油价上涨迅速，造成船舶营运成本的
9、构成因素发生显著的变化，燃料费 所占的比重急剧增大，现已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗量和燃油费用、提高装 置经济性已成为一个重要课题，使得船舶节能工作倍受重视。故从柴油机制造厂到造船 厂和船公司，一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫，以提高其经济效益。船舶节能一靠技术进步，二靠加强基础管理。技术进步即是利用船舶节能技术来促 进船舶开展节能工作，比如，在新造船舶设计时对船、机、桨进行节能方面的优化设计、 合理配置推进柴油机和动力装置、设法减小船舶阻力和提高推进效率；推进柴油机方面 采用长行程、少缸数、小型化的柴油机，对增压系统进行优化改进、提高扫气压力，优 化燃烧室和采用新的燃烧系统，改进
10、燃油喷射系统、提高最高燃烧压力等，以期直接降 低柴油机的油耗；推进柴油机动力装置方面包括主机轴带发电机、采用串联螺旋桨、余 热回收等节能技术来提高船舶的整体热效率。加强基础管理包括：船舶合理调度；走经 济航道和利用气象导航；采取减速航行与节能航速；使用劣质燃料油；加强机务管理、 对设备进行合理的维护保养、保持柴油机及其动力设备良好的工作状态等。3节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果3.1韩国船舶新技术可省50%燃料费韩国大型造船企业STX海洋造船9月21日表示，该公司开发的船舶节能成套技术已经 准备好接受订单。该技术能大幅减少船舶运行中的二氧化碳排放量，最多可节省50%的 燃料费用。STX将
11、这项技术称为绿色之梦研发项目。STX项目组利用该公司在螺旋桨宽弦叶尖领 域的技术积累，设计了全新概念的叶片，大幅提高了燃效。ECO-Ship将不再使用传统的 船用C级重油作燃料，而改用更高等级、提升了环保性能的燃料。采用高等级燃料能够 提升燃料效率41%,减排45%。同时氮化物和硫化物的排放也大幅降低。3.2现代重工建造韩国国内第一艘混合动力船韩联社首尔9月18日电，同时将引擎和电动机作为动力源的混合动力船舶在国内首 次面世。现代重工在蔚山总部举行了海洋警察厅3000吨级警备救助艇“太平洋9号”的 下水仪式。该舰成为国内第一艘混合动力船。如果以12节以下速度进行低速航行，就没 必要启动主引擎，
12、完全可以靠电动机向前行驶。现代重工介绍称，通过采用混合动力方 式的动力体系，可以大幅减少船舶的震动和噪音，而且通过节省25%左右的燃料，可以 取得将二氧化碳年排放量约减少10吨的效果。3. 3新型动力系统研发动态瓦锡兰公司推出“Energopac”舵/桨联合系统。这种新型联合系统能够优化舵系与 螺旋桨之间的协作，从而提高推进效率。使船舶节省高达9%的燃油。与传统动力系统 相比。能使船舶的二氧化碳排放量减少20%、氮氧化物排放量减少90%。3.4船舶发动机余热回收系统研发动态日本开发涡轮增压器发电系统。此次开发的系统把用于推进的柴油发电机的涡轮增 压器与新开发的高速发电机相连，将发动机余热回收为
13、电能，供船内使用，回收的电能 相当于一台用于电力供给的柴油机发电装置所发电量。此外，使用该系统，船舶的C02 排放量最高可减少4. 6%,还可减少燃料的消耗。4船舶动力装置典型节能减排措施分析4. 1柴油机排气与冷却水余热的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。因此，对于我国庞大的远洋运输船队来说，节能领域是大有作为的。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，燃气透 平也是利用主机排气废热。1）增设热管锅炉对主机排气进行二次回收。众所周知，柴油机具有较高的排气温 度，二冲程增压、横流扫气排气温度为2703
14、10C,增压、直流扫气为360380C。由 于远洋系统大部分为二冲程柴油机，仅以此为例予以说明。在理论上，船舶柴油机排气 余热的温度在吸收利用时其温度可降低到环境温度。大家都知道，主机排气通过废气锅 炉后，排气温度由原来的360-380CT降至I260-280C,这个温度离露点（假如为180C, 有时还要低）还有100C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180C左右。用这些 回收的热量加热燃油以及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
15、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 C,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（设计一个比较完备的循环 系统），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
16、谓的燃油一淡水热交换器后，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。相对而言其结构复杂了，可在达到同样冷 却效果的前提下对淡水冷却器的要求相对低些。4. 2提高船舶动力装置的效率船舶动力装置包括主、辅机和传动轴系与设备等。因此，要提高整个动力装置的效 率需从各个方面采取有效的措施。1）优选主机。由于柴油机技术的发展，无论是低速、中速或高速柴油机其耗油率 均有较大幅度的降低，但各种机型间的差别也是明显存在的。因此，在建造船舶时应根 据船舶具体情况，选择性能稳定，经济性好的主机。由于主机的能耗在整个动力装置中 所占的比例最大，因而主机的优选对提高动力装置的效率影响最大。目前柴油机主机趋 向低转速、长冲程，其
