船舶節(jié)油技術綜述

常國強

（中遠集裝箱運輸有限公司 上海 200080）

為建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會，我國工業(yè)在現(xiàn)代化發(fā)展的浪潮下越來越將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略放在首位。燃油價格的不斷攀升使航運企業(yè)的效益急劇下降，造成如今航運市場不景氣的現(xiàn)狀，航空運輸企業(yè)如何在這么嚴峻的形勢下實現(xiàn)節(jié)能減排與企業(yè)的利益最大化，其關鍵因素在于船舶節(jié)油技術的不斷改進，在動力系統(tǒng)、能源選擇以及能量再利用等多個方面實現(xiàn)技術的改進，從而降低企業(yè)燃油成本。筆者分析了近年來船舶節(jié)油技術在各個方面的突破，希望能為節(jié)油技術其它方面的改進提出參考。

1 船舶節(jié)油管理措施

1.1 優(yōu)化內部節(jié)能，調整結構

隨著我國科學技術的發(fā)展，油價越來越高，而在船舶節(jié)油技術的管理方面，經濟航速在航運公司中的使用越來越廣。經濟航速主要包括絕對經濟航速和相對經濟航速兩種，利用這兩種經濟航速在船舶使用中進行指導，調整船舶內部節(jié)能結構，如優(yōu)化壓載和調整最佳傾角。在經濟效益的原則指導下，根據實踐經驗建立經濟航速計算模型，計算船舶的壓載和最佳傾角，利用船舶傾斜儀測定船舶傾角（包括左右傾角、橫傾、縱傾）。為了降低船舶運營成本還要完善其壓載系統(tǒng)，壓載系統(tǒng)不僅要保持船只空載的穩(wěn)定性，又要保證重載時的適航性。在調整壓載系統(tǒng)的過程中，可以調整壓載艙中的壓載吸口大小，在設置壓載總管時可以將壓載艙和掃艙的壓載管連在一起。結合燃油成本控制理論進行船舶內部結構的調整，達到節(jié)油的目的。

1.2 改善原油的調節(jié)比例

國際燃油價格的快速上漲使得船舶燃油成本不斷上升，尤其是到2015年歐盟即將公布的強制使用低硫燃油的規(guī)定，燃油成本會更高。如圖1所示為燃料油國內價格2013-1-1到2013-3-31的180cst價格走勢圖，價格增幅很大。航運公司可通過減少燃油消耗量降低燃油成本，因此可使用價格便宜的高粘度燃油380cst，380cst燃油是在50℃時的運動粘度大于等于380平方毫米/s的燃油，在總的價格走勢中價格變動不大。其次，可以在正常使用的燃油中加入添加劑以增加燃燒值，通過合理的計算確定合適的原油調節(jié)比例。

1.3 船體改造優(yōu)化設計

圖1 燃料油國內價格2013-1-01至2013-3-31走勢圖

船體改造優(yōu)化的目的是通過對船舶線性優(yōu)化、動力推進和船配件等三個方面的改進優(yōu)化實現(xiàn)技術節(jié)油。首先，在船舶線性優(yōu)化過程中，主要包括對船舶尾部形狀的改造，船舶線性優(yōu)化技術以球尾船型設計為例，依據主要原理為流體力學原理，通過對球尾產生與船尾尾波的計算，預測出船體的吃水線長度，以期起到消波壓浪的作用，由尾流影響整流從而增加船舶推進效率，根據實驗預算出主機功率節(jié)約了8%以上。其次，營運節(jié)油中以優(yōu)化船舶航線實現(xiàn)經濟航速。第三，船配件產品如減阻節(jié)能球鼻艏在降低興波阻力中的應用，以及槳后自由旋轉助推葉輪的改進，助推葉輪可以提高6%—9%的船舶推動力。

1.4 動力設備優(yōu)化設計

首先，在推進船舶動力中，螺旋槳的改進可以最大程度上提高航船推動力，螺旋槳的工作效率與直徑大小密切相關，確定合理的螺旋槳的葉片面積可以提高氣蝕余量利用率，降低其摩擦損失，從而間接提高船舶驅動效率，降低燃油使用。第二，調整噴油定時設備，在行進阻力較小時可以減少噴油量，節(jié)省燃油使用量。第三，船舶上耗能最大的動力系統(tǒng)是引擎，可以在三個方面優(yōu)化主機，即降低能量轉換損失、減少推進功率和新能源的開發(fā)。新型的電子智能式主機是通過液壓機械系統(tǒng)來實現(xiàn)推動功能的，由于電子智能主機可以實現(xiàn)更為精準地測量，以共軌燃油噴射技術為代表，新型主機的研發(fā)提高了燃油使用率，降低了環(huán)境污染同時節(jié)約了航運成本。

1.5 自然影響因素

2013年，國內某遠洋集裝箱運輸公司通過對比多家燃油供應商的優(yōu)勢和劣勢，將燃油選擇定位于俄羅斯遠東港口燃油供應地。充分考慮到地理位置和季節(jié)的優(yōu)勢，扣除俄羅斯加油的港口使費及船舶繞航成本，直接節(jié)約燃油成本達500多萬美元。自然因素的影響還包括氣候、潮汐等，以風向舉例，可以在頂風環(huán)境下合理安排出航時間，既可節(jié)省航行時間又可節(jié)約燃油。

1.6 其他非自然因素

已經分析了很多與節(jié)油技術直接相關的技術，如動力系統(tǒng)、主機、螺旋槳的改進以及環(huán)境因素的綜合考慮，還需要在航船保養(yǎng)方面加大力度，同時合理選擇航線，此外，在相關工作人員的培訓中要加強節(jié)油意識的培養(yǎng)等。

2 節(jié)油技術組合設計分析

2.1 主機作為船舶上耗能最大的動力系統(tǒng)，其技術改造設計過程要考慮到時間、燃油利用率以及改造成本等多項因素，通過綜合分析主機滑閥式噴油器技術、電子控制氣缸油注油器技術、封堵主機增壓器以及船舶吃水差優(yōu)化系統(tǒng)等多項主機改進技術的優(yōu)缺點，推薦使用電子控制氣缸油注油器技術改造，在電子智能化控制下，在燃油注入時壓力的掌控范圍較好，適當的燃油壓力使其霧化，增加了燃燒利用率，充分燃燒的情況下也降低了SO2、一氧化氮、CO等有毒氣體的生成。國內某大航運公司先后完成了30余艘船舶電子控制氣缸油注油器技術改造，與改造前相比，氣缸油日耗量降低約20%左右。

2.2 在節(jié)能減排的主要措施中，還可以加強對柴油機的排氣和冷卻水的余熱再利用，柴油機的排氣溫度可達到250℃以上，因此二次吸收排氣的高溫能力可以供應船舶的燃油加熱等。

2.3 在船舶的動力系統(tǒng)技術改進的前提下，推進船舶動力中的螺旋槳的改進可以最大程度上提高航船推動力，螺旋槳的做功效率與直徑大小密切相關，可以通過設計具有較低轉速而直徑相對較大的螺旋槳，因此伴流分數會降低，增大船舶推進效率；此外，還可以通過內旋槳的設立提高推進力，主要依據反槳效應，內旋槳方向與來流流入槳盤的切向速度呈180℃角，在一定程度上降低了推力減額值。

3 改善的節(jié)油環(huán)境分析

2011年的聯(lián)合國報告指出，全球范圍內的環(huán)境承載污染已達到上限，必須全力實現(xiàn)技術改進，為避免環(huán)境污染和氣候變換帶來的災難性的后果，各行各業(yè)均要加強技術改進。節(jié)約燃油在降低企業(yè)成本的同時也減少了溫室氣體的排放。在剛過去的“十一五”期間,中國航運企業(yè)、煤炭企業(yè)、石油企業(yè)乃至餐飲服務業(yè)均以節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指導企業(yè)發(fā)展，最后中國實現(xiàn)了單位GDP能耗總體降低20%的戰(zhàn)略目標。船運行業(yè)更要為降低環(huán)境污染不斷完善和改進節(jié)油技術。

4 結語

為建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會，我國工業(yè)在現(xiàn)代化發(fā)展的浪潮下越來越將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略放在首位。燃油價格的不斷攀升要求船舶行業(yè)要以經營增效和能源降耗為核心，不斷強化工作人員的節(jié)油意識，抓住近年來船舶節(jié)油技術在各個方面完善和改進，實現(xiàn)節(jié)油技術新的突破。

[1]周維民.船舶使用經濟航速淺析 [J].中國遠洋航務,2011(11):12-14.

[2]徐倩,汪洋.航運企業(yè)應對油價波動的戰(zhàn)略思考[J].中遠集團研究發(fā)展中心,2012.

[3]李彩芬,李國岫.柴油機廢氣再循環(huán)技術的應用研究[J].柴油機·Diesel Engine，2010，(1).

[4]歐禮堅.淺談船舶節(jié)能技術改造[J].廣東造船,2013，(4).