船舶设计节能减排技术策略

熊侨滨王一宇

摘要：随着社会经济的发展、地球环境的日益恶化以及能源短缺的日益严重，节能减排技术逐渐成为人们关注的重点，而全球百分之九十的贸易量由船舶航运承担，其节能减排对能源环境的影响较为显著。船舶节能减排的设计不仅可以降低运输及生产成本，同时还保护了环境，因此对于节能减排船舶的设计具有重要的意义。

关键词：船舶设计；节能减排技术；策略

引言

社会经济的不断发展给交通运输行业带来巨大的考验，车辆、船舶等交通运输加剧了的排放，其在一定程度上影响了人们的身心健康以及社会经济的健康可持续发展，其中被认为是最清洁、最环保的船舶运输行业也不能幸免。因此，研究船舶运输行业的节能减排具有十分重要的现实意义。

1.船舶节能减排技术重要性

船舶节能减排是航运发展的需要，船舶运输努力的方向就是利用最合理的航速和耗油关系来获得最好的经济效益，对于船舶运输行业来说，船舶节能减排已经成为船舶企业落实科学发展观的关键步骤，其对建设资源节约型、环境友好型社会有着重要意义。在实际的船舶运输中，工作人员需要根据船舶运行航线、工况等实际的变化情况，对船舶实际运行中的耗油等进行分析以及修正，以便得到船舶实际的耗油数据，从而分析船舶实际的节能方式，为满足实际船舶运输需要奠定坚实基础。船舶节能减排也是我国法律法规的强制性要求，我国明确规定了到2020年，我国二氧化碳排放量会降低到16%，船舶运输单位运输周转耗能量降到15%，因此可以说船舶节能减排技术在一定程度上符合我国节能减排总体战略。

2影响船舶节能减排的原因

2.1船舶自身性能

对于船舶来说船舶自身的性能就影响节能减排，首先船舶底漆的涂装、主副机运行状态、使用年限等这些因素跟船舶的节能减排息息相关，不仅仅是这些，不同类型的船舶也对节能减排形成影响。从船舶使用年限来分析，运营年限长的船舶跟较短运营时间或者新船舶来比较其主机磨损层度就相对严重，单位耗油量也比较大，其污染物的排放以及能源能否充分利用都受到影响。从船舶不同类型来看，不同的船舶抗风浪性能，船舶耐波性差以及甲板受风面积大的船舶会影响节能减排；从主副机运行状态来看，因为主副机是船舶上最重要的安全以及能耗设备，主副机具有越高的运行效率，燃烧效率就越高，也就降低了单位能耗，主副机的运行效率对船舶节能减排产生了影响。

2.2船舶的节能减排技术

在船舶的设计过程中，船舶设计者就应该合理使用节能减排技术，保证船舶在运行时改变燃烧利用率，提高燃烧性能已达到船舶节能减排的目的。

例如，设计安装燃油研磨机，既节约远洋船舶航运成本，又降低废气和污染物排放。船舶主辅机设计采用燃烧重质和轻质燃油的机型，对重质燃油中的渣及沥青进行研磨为燃烧颗粒细致和均匀的可用燃油，减少油渣量，提高燃油利用率，不存在大于5Micron（微米）以上的大颗粒，改善了主辅机燃油的效果，使燃烧更加充分，主机热效率进一步提高；其次，由于安装燃油研磨机，改善了主机燃油颗粒度，在增进燃烧和改善主辅机运行工况的基础上，减少主辅机缸套、活塞环的磨损，延长了主辅动力设备使用周期和寿命；其三，燃烧充分后废气的排放量得到控制符合环保要求；同时，主辅机燃油系统燃油自动清洗滤器冲洗次数减少，以及油渣量明显减少，省了油渣处理费用，真正满足节能减排的要求。

同时，对于热能循环利用的设计和实施。在船舶设计和建造过程中，对锅炉、燃烧炉和主机废气锅炉等产生热能的设备和系统进行合理布置和收集，对重质燃油、主机缸套水、海淡冷却水、油水分离器和设备吹洗装置等系统进行加热循环重复使用，降低对锅炉等加热设备的使用频率和时间，起到节能减排作用。

另外，如采用高速主机时，设计使用轴带发电机设备，可满足船舶航行过程中船员生活设施电量的需求，有效控制发电机的使用频率和数量、时间等，达到节约使用成本和降低废气排放，这也是节能减排的有效控制措施之一。以及，国际上比较先进的混合动力推进或电力推进系统，主要设计采用大功率的发电机组或电—柴混合动力，充分体现出船舶操控性方面高效、灵活性和减振降噪、提高能源利用率、节能减排的优点。

2.3环境因素

在船舶营运的过程中，环境有可能会影响燃料利用的效率，对船舶的节能减排产生影响。这里所讲的环境因素主要是指自然环境和地理环境，这样影响因素主要体现在：航道条件、温度、气压、气象等，这些因素对船舶污染物的排放以及油耗产生影响。简单来讲，在风力较大的环境中船舶的运行阻力会提高很多，其主要影响在于主机的负荷，在超负荷的状态下运行，油耗也会急剧提高。气压对船舶的能耗的影响主要体现在，随着海拔的升高，大气压力就会降低，越高的高海拔地区空气含氧量较低，不利于船舶燃料的充分燃烧，會降低单位燃料的燃烧率。

3.基于节能减排下的船舶设计技术措施

船舶在实际的运输过程中会排放出大量的碳化物和硫化物等，而且还会产生噪音和压载水等，通常与船舶运营的多个环节相关，因此要想实现船舶的节能减排设计，就必须要从多角度进行着手，具体技术主要包括了以下几个方面：

3.1节能设备的引进

在对船舶进行设计的过程当中，其中船身、船桨和主机等是设计的重点，因此成为节能减排设计技术应用的关键载体和对象，在科学技术水平不断提高的现阶段，变频技术、动力节能技术、主辅机智能技术等的广泛应用使得船舶的减排效果实现了较大程度的提升。经过调查发现，节能设备的应用能够改变船舶设计中的结构的基本布局等，对船舶的节能状态和能力会产生直接的影响。例如我国在对大湖型散货船进行设计的时候，摒弃了以往所使用的柴油机，在船舶的设计张应用了型号为的6RT-flex68-D主机，虽然其功率较大，但经过实验发现，该船舶动力最大节省了约7%。

3.2推进效率的提升

良好推进效率的实现，还要实现船、机、桨三者之间的高度匹配，实际上就是要保证主力所发出的功率与螺旋桨的负荷和船舶的有效马力之间是相互吻合的。在对船舶进行设计的时候，还要根据主机的配置情况来适当的提高主机的动力能量、扩大船桨面积等。现代船舶设计中所广泛使用的“螺旋桨整流罩”技术，是通过对螺旋桨尺寸的控制来使得船舶脱离低航速和高负荷的运行状态，对桨轴上下部位的流场进行平衡。

3.3新能源的开发利用

基于节能减排下的船舶设计技术中主要的一方面也在于对新能源的开发和利用，这是因为不可再生能源不仅有限，而且在使用价值和代价方面都比较昂贵，对于能源能耗量较大的航运业来说是十分不利的。现阶段，风能、太阳能、核能和燃料电池等新能源已经逐渐被应用到船舶的设计工作当中，废热利用技术的应用，将热能直接转化成为动能，为船舶的运行提供了动力；在船舶中加装废气净化器，不仅能够消耗对海洋环境存在污染危害的气体，而且还能够有效的降低船舶的减排压力，避免船舶运行障碍的出现。

4.结语

综上所述，船舶航运对于环境的影响是不可忽视的，节能减排设计技术是推动我国船舶工业和航运业向前健康发展的重要动力之源，是我国实现“绿色船舶”发展目标的关键之所在；为了实现节能减排的目标，首先要对船舶设计现状中存在的实际问题实现深入的分析和把握，在对船舶进行设计的时候要以可持续发展为思想指导，通过采取降低船舶阻力、引进节能设备、提高推进效率以及新能源的开发和利用等技术措施，不断的推动节能型船舶的发展，实现经济效益、社会效益和生态效益的统一。

参考文献：

[1]王强.船舶主机降功率节能减排技术的优化研究[D].大连海事大学，2013.

[2]黄雪娇.基于阴极电位控制理论的船舶节能减排技术研究[D].大连海事大学，2012.