低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工藝研究所 徐學光

低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工藝研究所 徐學光

從歷史長河來看，船舶產品的發展軌跡是大型化和專用化，它們的實質就是高效。高效更切合了綠色造船與低碳經濟模式。

船舶大型化有明顯的規模經濟效應，意味著單位運力的船舶造價和單位運力的能源消耗，以及CO2等有害氣體排放量的顯著下降。大量數據測算表明，30萬噸級油輪每噸的造價只是5萬噸級油輪的41%。相應30萬噸級油輪的每噸船的租費，只有5萬噸級油輪的35%。可見，大型化提高了船舶運營的經濟性。

從綠色環保的視角計算，7.5萬噸級油輪的EEDI為4.56左右，而30萬噸級油輪的EEDI降到2.54左右，可見船舶大型化大大降低了單位運能的CO2排放，符合低碳經濟的要求。

集裝箱船的大型化發展尤為明顯。1996年，集裝箱船從5000標準箱（TEU）發展到7000TEU，2006年發展到9500TEU，2007年是1.3萬TEU。當前，船東已簽訂了1.8萬TEU集裝箱船的建造合同。

豪華游輪也是越造越大，2008年世界最大的豪華游輪339×38.6米，排水量15.8萬噸，15層旅客甲板，可載運4960人；當前，最大的豪華游輪船長361米、寬66米、高72米，排水量22.5萬噸，16層旅客甲板，能載運8460人；更大的船長378米 ，排水量25萬噸的豪華游輪 ，也將誕生。

1972年，韓國建造第一座現代化船塢時，決定船塢長640米，寬92米，以適應未來建造百萬噸級船舶。1981年，日本建造了載重量為56萬噸，世界最大的巨型原油船（ULCC）；迄今，沒有出現更大的船舶。但是，到2009年，韓國再次新建船塢時，仍采用640×92米的尺度。他們仍相信隨著科技的進步和港口航道的發展，未來還有可能出現百萬噸級的船舶。在建造和航運百萬噸級的船舶條件未成熟之前，多國船廠創造了在大塢內串聯或并聯建造多艘船舶的技術，還創造了濕船塢建造法；取得了在一座塢建造多艘船，比多座船塢各造一艘船更高的生產效率。

在原國防科工委的支持下，由中國造船工程學會、中國船舶工業行業協會、中船工業集團、中船重工集團、中遠海運集團和中國船級社等單位聯合承擔了《超大型礦砂船船型開發項目》，開發了23萬噸級、32萬噸級、36萬噸級和50萬噸級礦砂船系列船型。

2008年南通中遠川崎船舶工程有限公司建造了中國遠洋公司的30萬噸級超大型礦砂船。渤海船舶重工為新加坡百國盛環球有限公司承造38.8萬噸礦砂船。

江蘇熔盛重工有限公司建造的38萬噸級礦砂船，吸取了現有礦砂的優點，滿足了IMO發布的有關燃油艙保護、壓載艙涂層性能、防止船用油漆對環境污染、限制氮氧化物和硫氧化物排放、壓載水控制管理和壓載水處理、船舶能效設計指數、綠色護照等所有的標準、規則和規范。該船技術經濟性能、質量、適造性、性價比等各方面指標都達到世界同類產品先進水平，相應的噸海里耗油量和CO2排放量也遠低于同類型船舶。實船試航紀錄的EEDI在1.99左右，滿足IMO規定在2013年1月1日以后開始執行的減排的基線要求。同時，該船以船舶行業標準評級超過滿分，獲得102分，符合低碳經濟的綠色產品理念。

礦砂船的大型化主要驅動因素是礦業巨頭和航運業巨頭。成立于1942年的巴西淡水河谷公司（Vale）是全球最大的鐵礦石生產商。2011年7月4日發布了該公司的《2010年可持續發展報告》，稱其在發掘并利用礦產資源中，恪守對環境的保護，致力于發展低碳經濟的運作模式。其已經連續第二年被全球報告倡議組織（GRI）評為A+級別。

自2008年起，淡水河谷訂造了30多艘38萬噸級超大型礦砂船，其中向韓國訂購11艘，向中國訂購16艘。由江蘇熔盛重工承建的首艘超大型礦砂船被命名為“Vale China (淡水河谷中國)”號。該船于2008年8月3日簽訂建造合同，2010年10月23日開工，2011年7月14日出塢，11月9日完成試航，后續38萬噸級超大型礦砂船船正按計劃建造中。

“Vale China”號礦砂運輸船于在2011年11月25日在浙江舟山成功交付船東淡水河谷公司，后續各艘礦砂船將以我國沿海大連和煙臺等城市命名。

作為巴西至中國運礦的最大型標準船型的礦砂船，江蘇熔盛重工建造的38萬噸級超大型礦砂運輸船船長360米，型寬65米，型深30.4米，該船經過線型優化和艙容優化后，經實際測算，最大裝載噸位可達40萬噸。該船主尺度充分滿足了下列要求：巴西礦石出口港和中國鋼鐵企業卸貨港口的碼頭與航道的水文數據；裝卸設備對船舶空載和滿載吃水限制；載重量、貨艙艙容、壓載艙艙容；以及船舶性能等。“Vale China”號的主機功率29400kw是江蘇熔盛重工自主建造的發動機，具有油耗低、結構緊湊等特點，并且有效降低了硫氧化物和氮氧化物的排放。

“Vale China”號的船體關鍵部位采用高強度特種或特厚板鋼。為此，采用了專用工藝工裝、焊接工藝、精度控制等技術。對于船體零件的自由邊采用倒棱機加工成園鈍光滑，可防止因應力集中產生撕裂。

江蘇熔盛重工的4#船塢，其主尺度為580×139.5×11.3米，配置1600噸門式起重機，可以并列半串聯建造2艘超大型礦砂船。這些大規格設施將適應建造更大尺度的船舶和海洋構筑物。

每個歷史時期，船舶大型化發展都面臨諸多技術與管理方面的制約因素，專家們曾預言1萬TEU是集裝箱船的“極限值”，而現在已達到了1.8萬TEU。科技的發展沒有止境，船舶大型化也未進入止境。但是，在船舶大型化的進程中，必須秉持嚴謹的科學態度，在追求低碳、環保、節能、高效和低成本的同時，更要重視安全。為此，只有深化大型船舶結構強度、水動力性能、建造技術和船舶運營技術的研究，才能真正造福人類，并避免有害事故。