船舶柴油機節能減排新形勢與技術發展芻議

王珂

【摘 要】雖然船舶柴油機主要在大洋作業，對地區生態環境影響較小，但是必然促使全球有害物總量上升而且全球石油資源日趨緊張，提高資源利用率是全球各國的共同責任，因此船機節能減排技術 是當今的一個重大課題。根據新形勢下國內節能減排技術的應用現狀，針對船舶柴油機的節能減排技術進行分析，為船舶節能減排技術的發展提供參考。

【關鍵詞】船舶柴油機 節能減排技術 發展 思考

隨著中國經濟的發展，船舶運輸業迎來了大發展的時代。與傳統的蒸汽機相比，船舶所裝載的柴油機以其自身效率高、能耗低以及大功率的優勢得到廣泛應用。但是，由于船舶柴油機的污染隨著應用范圍的擴大而對環境的破壞愈加嚴重，與國家提出的“節能減排，推動經濟可持續發展”的理念嚴重不符。因此，開展船舶柴油機的節能減排技術研究就具有十分現實的意義。因此，本文著重對新形勢下如何改進船舶柴油機節能減排技術的相關問題進行研究與探討。

1 尾氣排放控制技術分析

根據有關資料顯示，船舶柴油機的在運轉過程中燃燒是比較充分的，其廢氣中的一氧化碳與碳氫化合物是比較少的，其主要的有害物質主要為PM、SOx，因此，針對船舶柴油機尾氣的處理技術主要是對PM以及SOx的控制。

1.1 關于PM的排放控制分析

對PM的研究發現，PM作為船舶柴油機的主要成分，對人體的傷害也是比較大的。當下，針對此污染物主要采取在柴油機運行過程中進行控制之外，采用機外凈化處理控制與其相結合的處理技術。在機內控制方面主要提高油品質量，減少次品油的使用次數。而在機外則普遍采取微粒捕集器進行技術上的處理。微粒捕集器采用在排氣系統上之后，通過利用氧化器以及燃燒器等設備的應用，對PM進行降解處理，可以有效使PM的含量降低。不過，捕集器的使用會導致船舶柴油機的排氣背壓提高，從而造成功率下降。另外，還需要使用微粒捕集器再生技術對沉積在自身上的微粒進行處理。

1.2 關于SOx的控制排放技術

SOx的排放中，關鍵一點在于燃油中的硫含量。在船舶柴油機運轉過程中，燃油中的硫幾乎都能被充分燃燒，從而形成二氧化硫以及三氧化硫。對于硫的處理，一般包括使用天然氣以及生物燃料，這些燃料中硫的含量是比較低的。另外，也可以采取SOx的后處理技術。其中，后處理技術中，主要包括以下部分：濕法煙氣脫硫技術、半干法煙氣脫硫技術以及干法脫硫技術。而在船舶柴油機系統中，對SOx的處理使用的是海水洗滌系統。海水中含有大量的CO32-和HCO31，海水的洗滌系統利用這兩種化學元素將氣體排出在海水中，從而使這兩種化合物與SOx產生化學反應，從而達到清除的效果。此種方法費用是相對比較低廉的，并且排出的物質對于海水也沒有污染，不會造二次污染。

2 共軌燃油噴射技術

通常，為了使燃料能夠在船舶柴油機中進行充分的燃燒，也為了更好地節省燃料，對于噴入燃燒室的燃油量進行控制是柴油機節能減排技術改進的重要工作內容。電控共軌噴射技術，最近一些年來得到了較為廣泛地應用。其與傳統燃油噴射系統相比較，在外觀結構上都有很大的不同。其中，對于凸輪軸以及高壓油泵采取了簡化處理，從而進一步使得電子伺服調速器也得到簡化。另外，其還對燃油泵齒條進行了處理。電控共軌噴射技術重要的一點在于采用了共軌技術，在實際運轉中，只需要使用兩個或者是三個齒輪進行共用驅動高壓油泵，另外由兩個齒輪驅動伺服油泵。

電控共軌噴射技術的工作原理為，通過電控單元的控制，將高壓油泵所產生的高壓，使燃油通過公共油管之后再進入到高壓油管。然后再通過噴射器的作用，使燃油到達燃燒室內進行充分燃燒。在電控共軌系統中，還需要運用到傳感器系統，以檢測發動機的實時運轉狀態。因此，通過對電控共軌噴射技術的應用能夠有效減少對燃油的使用，從而起到降低污染物的作用。

3 對燃氣可燃混合氣節能技術分析

在船舶柴油機的運轉過程中，對于換氣質量要有著良好的保障。例如，及時進行排氣管道的清潔，加強對進氣壓力以及溫度上的控制，并對進排氣進行調整，確保定時的準確性。同時，保證氣缸中有著良好的熱狀態，進而檢查壓縮終點的壓力、冷卻狀態以及活塞環工況。同時，對噴油的質量進行嚴格要求，對油品進行嚴格檢查以及進行妥善處理，實現良好的燃燒室清潔。最后，對冷卻空間的水垢進行清潔。

4 新型替代清潔燃料技術分析

當下，清潔能源已經被廣泛運用到多領域中，其中常見的如植物油、氫、醇類燃料以及天然氣等二次能源。其中，這些燃料與傳統化石能源有著巨大的優勢，其開采范圍廣、資源豐富，更重要的是能夠有效降低對環境的污染。

當前，在船舶柴油機的類型中，應用比較廣泛的有雙燃料發動機、生物燃料發動機以及氣體燃料發動機。本文主要針對雙燃料發動機進行分析。

與傳統船舶柴油機相比較，雙燃料發動機可以在柴油與液化天然氣之間進行切換使用。混合燃料的使用極大降低了污染物的排放，具備了一定的靈活性，同時也保證了柴油機的輸出功率。2014年，由我國某公司牽頭承研的ACD320雙燃料/天然氣發動機樣機概念設計，在經過多種程序驗證下，通過了專家組評審，標志著我國在自主研發道路又前進了重要一步。ACD320雙燃料/天然氣發動機樣機開發項目在過往經驗的基礎上，借鑒國外先進的技術，以產、學、研相結合的模式，開展對雙燃料發動機關鍵技術的深入研究。ACD320雙燃料/天然氣發動機樣機開發項目在突破高效燃燒系統優化技術研究等共性關鍵技術方面，逐步形成雙燃料發動機自主研發能力，進而縮小與國外在大功率雙燃料發動機關鍵技術研究與產品開發方面的差距，實現我國雙燃料/天然氣發動機研究史上的突破。

5 結語

隨著社會對節能減排技術開發的日漸重視，船舶運輸業作為能源消耗的大戶，必須船舶柴油機進行改革，以促進節能減排目標的實現，以減少對環境的污染，實現行業的可持續發展。

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