浅谈船舶低碳节能优化管理.doc

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浅谈船舶低碳节能优化管理

作者：

梁龙杰指导老师：

张世艺

摘要：

在低碳经济迅猛发展的今天，水路运输业由于碳排放总量的日益增长，越来越受到人们的关注。

为了进一步发展低碳航运，提出了提高船员意识，优化系统设计和加强管理三大措施节能减排。

事实证明，采用这几大措施可以大幅度降低航运业的碳排放总量，提高营运的经济性，增强全球竞争力。

Abstract:

:

Today,low-carboneconomydevelopsrapidly.Thegrowingoverallcarbonemissionsofwaterwaytransportationindustryattractmoreandmoreattention.Tofurtherdeveloplow-carbonshipping,threemeasures,suchasstrengtheninglow-carbonawarenessofseamen,optimizingthehulldesignandreinforcingthemanagementsareputforward.Itisprovedthatemployingthesemeasurescangreatlyreducethecarbonemission,boostoperationeconomicalefficiency,andenhanceglobalcompetivenessofshippingindustry.

关键词：

航运业低碳节能提高意识优化设计管理

Keywords：

ShippingindustryLow-carbonenergysavingAwarenessimprovingOptimizingdesignManagement

一、引言

目前，全球变暖、环境污染、能源危机等话题已日益被人们关注。

随着世界石油价格的不断上涨，低碳经济作为日后世界经济发展的主流方向也越来越受到各国政府的重视。

最近几十年以来，虽然在公路运输、航空运输和水路运输三大系统中，水路运输被认为是耗能最少的运输方式，但是由于水路运输的船舶队伍日益庞大，水路运输业所消耗的能源总量也是相当惊人的。

有报道称，全球每年排放的氮氧化物气体中30%来自海上船舶。

据了解，世界上船舶所排放的二氧化碳已经达到11.2亿吨，约占全球主要温室气体排放量的4.5%，有预测认为，到2020年，全球航运业将消耗4亿吨燃油，温室气体的排放量将在目前基础上增加75%，因此船舶节能减排就成为航运业发展中一项非常重要的任务。

二、具体措施

1.提高船员的低碳节能意识

意识影响行动，只有提高船员节能意识，充分发挥船员主动性积极性以及创造性，使他们自觉地维护人类的生存环境，成为低碳航运中的主力军，才能从根本上解决低碳节能发展中遇到的问题。

针对现阶段我国航运业的国情来讲，当务之急是海事主管部门加强对广大船员的环保教育，使其深刻认识到环境污染的危害性和环境保护的重要性，提高低碳意识。

例如，在船员适任证书考试和培训中大幅增加低碳节能的相关题目；在船员日常工作生活中加强低碳节能的宣传；亦可将船员的船舶节能知识作为海事检查的项目。

2.优化系统设计

（1）减阻球鼻

如图左所示，这种新型的球鼻艏采用了双球鼻结构，被称为减阻节能球鼻艏。

它能有效的减小兴波阻力，据初步了解，这种减阻节能球鼻艏可以获得优良的减阻效果（节能15%以上），具有广阔的应用前景，但目前还未见到这种减阻节能球鼻艏在水面舰船应用的资料。

在高速水面舰船上加装新型节能球鼻艏，是近几年来国内外研究的前沿课题。

（2）微气泡减阻

1876年，傅汝德曾验证过一个固态物体在空气中的摩擦阻力要比在水中小600多倍，他建议用一层空气膜把船体和水隔开，以减小粘性阻力。

日本海上技术安全研究所在日本东海运输公司的“太平洋海鸥”号水泥运输船上进行了微泡沫船舶节能新技术实验。

这种新技术是在船艏两侧安装长10米的微缝板，通过喷出的空气在船底形成一层薄薄的微小气泡，从而使船舶受到水的摩擦阻力减小12%，节省燃油8.5%。

一旦这项节能效果被实船验证，此项技术将在同型号的“太平洋猎鹰”好水泥运输船上被采用，今后此项技术将逐步推广应用到大型油船上。

（3）最佳纵倾法

美国节能委员会将最佳纵倾节能技术列入十大节能措施之一。

大量的实验表明船舶利用压载水调整纵倾，使船舶处于最佳纵倾航行状态，是一项简单易行，安全可靠又无需加任何设备的重大节能措施。

船舶在装载量一定的情况下，纵倾变化时，船体水线长度和水下几何形状发生变化，引起阻力和推进效率的变化，在该状态下所需的功率最小。

船舶在最佳纵倾状态下航行时，船体阻力降低，推进效率提高，可大幅度节省主机功率。

（4）球尾船型

该船型的特征是在船体满载吃水线的尾部区设有一个长约1%~2%L（L为船长），宽度极小的尾端形体。

它是根据流体力学原理，利用球尾产生与船尾产生与船尾尾波相反的等幅波，以降低兴波高度。

其主要作用有：

消波压浪，使船尾波的起波点后移，导致尾波扩散面大大减小，从而减少能量损失，以降低船舶阻力；改善尾流，起整流作用，以提高船舶推进效率。

设计球尾的主要参数是球尾体长度、横剖面的大小与形状以及球心的位置等，一般宜选择在桨轴中心线上，可根据船模试验优先其球尾尺度与形状，该船型一般可以节省主机功率的7%~9%。

（5）扭曲节能舵

扭曲节能舵的作用原理类似于在螺旋桨的尾流中固定一个导叶，从而增大尾流中的轴向诱导速度，增加附加推力且不影响舵效。

从理论计算看，采用了扭曲节能舵后的船舶可以提高1%~5%的推进效率。

扭曲节能舵制造时并不需要额外的材料，，仅仅是使用稍微复杂的工艺在普通舵叶的基础上改变剖面形状，因此可以大范围推广使用。

3.加强日常维护管理，降低能耗

（1）减小船体的粗糙度

船体外形的变化和船壳的腐蚀都会引起船体粗糙度的增加。

船壳的凹坑、鼓起、锈蚀和海洋生物的附着都会增加船舶航行中的阻力，引起油耗的显著增加。

据粗略估算每年因船体粗糙度增加大约额外消耗30%左右的燃油。

因此，一方面我们应采用先进的涂料系统防止海洋生物的附着，提高船壳的抗腐蚀能力。

另一方面应及时定期进船坞对船壳进行修复。

（2）加强管理，使推进装置处于最佳工作状态

一台柴油机的工作状态好坏主要取决于它的燃烧情况，而燃烧情况又主要依赖于气缸内充入的新鲜空气量、气缸内的压缩压力、喷油的定时和雾化。

因此，轮机管理人员主要应从以上三个方面入手加强管理，使柴油机随时处于最佳工作状态，从而减少碳的排放量。

例如：

定期清洗扫气系统，保持进排气通道的通畅，提高换气效果；经常通过测压等方式检查气缸内相关密封元件的气密性并及时进行调整；分析示功图检查主要的燃烧参数，适时调整喷油定时，采取措施提高喷油雾化质量。

（3）加强日常维修保养

通过研究和实践，技术节能可有效降低船舶燃油消耗，已被大家所认同，并已广泛应用在船舶节能工作中。

但是船舶节能减排是一项系统工程，在注重技术节能的同时还应加强船舶管理，把节能减排的基础性工作做好。

在日常管理方面，船舶产生的污油、污水和固体垃圾必须依据有关规定统一存放，到岸后交有关部门处理，严禁排、弃入海。

在加强船舶维护保养方面，设备、设施要杜绝跑、冒、滴、漏现象；定期进坞对船体、螺旋桨和舵机等设备进行保养，清除附着海生物，选用质量好的防污漆，保持船体水下部分的清洁，减小船舶航行阻力；冬季启动主机时，应对主机内循环冷却液进行预热，然后再启动，以防止爆燃，提高燃油燃烧率；定期检查维修轴系和尾轴承运行情况，避免由于轴系偏转量或摩擦力过大，造成主机有效功率减小；主机启动和停机时，采用循序渐进方式，切忌猛启猛停。

处于良好技术态的设备，运行过程中能减少燃料消耗，而设备维修保养是保持设备良好技术状况的有效手段。

对于目前较先进且较昂贵的主副机等专用设备，日常维修保养显得尤为重要。

机电设备是船舶油料最直接的消耗者，抓好机电设备的维护保养，确保机电设备的良好工况，要多措并举，使柴油机保持良好的工作状态，充分挖掘节能降耗的潜力。

（4）使用经济航速

船舶航行速度直接关系到燃油消耗，是经济和技术的综合反映。

如航行任务不紧迫，航行可采用经济航速，并考虑风压、水压等因素选择经济航线。

海事部门现有的船艇都相应提高了静水航速，全速在12节到22节不等，而船艇普遍尾浪较大，没有必要全速巡航。

但较长时间使用怠速，则会导致燃油燃烧不完全，加剧机械磨损，损坏设备工况，也不利于节能减排。

对船艇而言，螺旋桨消耗的功率Nb与转速n的三次方成正比，即Nb=Cn3，C为常数，且与螺旋浆的结构及水面状况等因素有关，如果忽略磨损和传动中消耗的功率，螺旋桨消耗的功率就是柴油机发出的功率，而功率与油耗是成正比的。

所以，根据使用说明书要求，结合实际工作经验，如果没有必要全速航行的话，就适当降低航速，可以降低功率，节省燃油消耗，使用经济航速能达到节能减排的效果。

但为了保证柴油机的正常运转，应避免主机长时间低负荷运转，偏离设计工况太多，使增压扫气不足，产生燃烧恶化、运动部件磨损等情况，比较理想的结合点应为航速降低10%左右。

（5）合理安排船舶值班及有效节约水电

为了有效节约水电，我们要严格控制照明用电，合理使用空调、电器（电视电脑）以及饮水机等设施；加强用水设备日常管理维护和巡检巡查、及时更换老化和落后设备，采用节水龙头等设备，注意及时关闭水阀，禁止船上的淡水用于其他用途。

同时，要注重加强教育，让船员自觉养成节约用电、用水的好习惯。

三、讨论总结

综上所述,在低碳经济迅猛发展的大背景下，,虽然可以通过加大投入研发新技术、新设备来降低船舶的碳排放量，但是现今仍有很多的成熟的节能减排措施因为种种原因未能获得广泛的应用。

因此，推动船舶的节能减排工作，一方面应加大投入，加快新技术的研发，另一方面也是更重要的一方面是要积极引导和鼓励船舶使用节能技术和方法，提高船员节能意识，加强船舶节能管理技术，通过开发先进的适合全球标准的信息网络管理技术,对整个船舶进行综合系统、智能管理,从系统整体上把握创新的方向,从而使我们的船舶业具有更强的竞争能力。

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