船舶柴油機節能減排技術探討

王琦

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，船舶航運業也得到了良好的發展，與此同時，海洋環境的污染程度也日漸加重，如何有效的控制船舶航運業的能源消耗與污染物排放是全球人民共同關心的問題，所以，本文主要對船舶柴油機節能減排技術進行簡要的探討。

關鍵詞：船舶；柴油機；節能減排技術

隨著船舶航運業的不斷發展，95%以上世界貿易運輸總量都是由船舶航運業承擔的，其能源消耗總量占到總能源的3%。船舶柴油機是船舶工作的心臟，也是能源消耗和污染物產生的主要場所，所以，對船舶柴油機節能減排技術進行簡要的探討是非常必要的行為。

1 污染物的種類以及產生原因

船舶柴油機產生的廢棄主要是由燃料的燃燒產物和剩余的空氣組成的，其成分主要包括水蒸氣、二氧化碳、氧氣、一氧化碳、碳氧化物、碳氫化物、硫氧化物以及顆粒等，其中能夠對大氣環境造成污染且對人體健康造成危害的主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氫化物、硫氧化物和顆粒。船舶柴油機中燃料燃燒的不夠充分是一氧化碳產生的主要原因，船舶柴油機內的溫度突然降低，氧氣缺乏以及反應物的堆積等狀況都會造成燃料燃燒不充分。船舶柴油機內溫度過高、氧氣含量過多、氮與氧停留的時間過長等是產生氮氧化物產生的主要原因。碳氫化物生成的機制非常復雜，但其根本原因還是因為烴的不完全燃燒。顆粒的生成與運轉狀況關系密切[1]。

2 提高船舶柴油機的有效功率

2.1 增加氣缸數

船舶柴油機的燃燒室是由活塞、缸蓋和氣缸組成的。增加船舶柴油機的氣缸數是可以提高柴油機的有效功率的，但是不可以無限制的增加，應該結合實際情況分析。曲軸是船舶柴油機中受力非常復雜的一個原件，隨著氣缸數的增加，曲軸的長度也要隨之增加，曲軸長度的增加會大大降低曲軸的剛度，因為曲軸本身已經承受了比較大的集中應力，剛度的下降可能會導致其出現嚴重的磨損甚至斷裂現象，造成非常嚴重的后果，所以，對于氣缸數的增加一定要適量。

2.2 增加轉數

增加船舶柴油機的轉數也能夠提高船舶柴油機的有效功率，但是，船舶柴油機的轉數也是有一定限度的。為了使船舶柴油機具有較長的使用壽命，在不同的負荷下，對船舶柴油機的轉數也有不同的要求，如果船舶柴油機的轉數超出規定的范圍，船舶柴油機很可能出現異常磨損、無法正常工作，進而降低了船舶柴油機的使用性能，所以，如果技術人員想要通過增加船舶柴油機的轉數來提高船舶柴油機的有效功率時，一定將船舶柴油機的轉數控制在規定范圍內。

2.3 其他方法

提高船舶柴油機的有效功率還有很多方法，比如，技術人員可以適當的增加船舶柴油機的氣缸的內徑，增加氣缸的內徑能夠顯著的提高船舶柴油機的有效功率，但是也要控制在一定的限度內；通常情況下，增加船舶柴油機氣缸的直徑與增加行程是同時進行的，因為氣缸內徑的增加必然會引起行程的增加。此外，提高平均有效壓力也是提高船舶柴油機有效功率的一種方法，根據平均有效壓力計算公式分析可知，可以通過提高平均指示壓力和機械俠效率來提高平均有效壓力。平均指示壓力是指單位氣缸容積所做的指示功，機械效率則是指柴油機的機械損耗程度。船舶柴油機的機械效率主要受船舶柴油記得設計、質量、負荷、轉速以及滑油和冷卻水溫度等因素的影響，為有效的減少船舶柴油機的損耗，提高船舶柴油機的機械效率，技術人員可以從以下方面入手：①在船舶柴油機內部零件表面之間建立起流體潤滑膜，減小船舶柴油機內部零件之間的摩擦力。②優化船舶柴油機的結構設計。技術人員可以對船舶柴油機的活塞結構進行優化和改進，適當的減小活塞的質量與其裙部長度，并在活塞底部合適的位置設置凹部，以減小船舶柴油機缸壁和活塞裙部的接觸面積，進而減少因摩擦而造成的機械損耗。③提高船舶柴油機的附件效率。技術人員在進行船舶柴油機的設計工作時，可以選用體積相對較小，質量相對較輕且效率相對較高的柴油機附件，這類柴油機附件能夠在很大程度上降低船舶柴油機的傳動損失，從而降低船舶柴油機的機械損耗。④降低船舶柴油機的傳熱損失，對此，技術人員在進行船舶柴油機的設計工作時應該對直接接觸高溫燃氣的柴油機換熱壁面進行實時隔熱工作，這樣一來，不僅能夠有效的降低船舶柴油機的傳熱損失和燃油消耗，還對船舶柴油機的燃燒性能進行了改善，縮短了燃料的留滯時間，提高了船舶柴油機的有效功率，另外，還降低了污染物的排放[2]。

3 提高柴油機經濟性的途徑

提高柴油機的經濟性的途徑主要有以下幾條：①在船舶柴油機中使用渦輪增壓器，增壓器能夠對進入船舶柴油機的氣體進行壓縮提高其壓力，即增加氣體的密度，增加氣體的質量，其實渦輪增壓器的實際意義就是以增加氣體質量和密度的方法來增加柴油機氣缸內的氣體量，使船舶柴油機內燃燒更多的燃油，進而提高船舶柴油機的功率。②增大船舶柴油機氣缸徑比，技術人員適當的增加船舶采油機氣缸的徑比可以在一定程度上增加燃氣的膨脹功，也可以在保持活塞平均速度不變的情況下起到降低船舶柴油機轉速的作用，大大提高了船舶螺旋槳的效率。③改進燃油噴射系統。輪船柴油機噴射系統的性能直接影響燃料在船舶柴油機內的燃燒狀況，所以，技術人員可以通過改進船舶柴油機的噴射系統的方法，以實現提高船舶柴油機的效率，降低船舶柴油機的燃油損耗以及氮氧化物等污染物的排放。④增大壓縮比。船舶柴油機氣缸總容積與壓縮容積之間的比值，稱為壓縮比，是反應船舶柴油機性能的一個重要指標，技術人員在一定范圍內，適當的增加壓縮比，能夠顯著的提高船舶柴油機的性能狀況。⑤技術人員可以增大船舶柴油機進氣門的流動截面積，改善氣體的流動特性，降低氣體的流動阻力系數，以實現減少船舶柴油機進氣系統造成的流動損失。此外，技術人員還應該減少初出氣系統的流動損失。⑥船舶柴油機的廢物再利用[3]。

4 總結

總而言之，為了進一步促進船舶航運業的發展，我們應該更加深入的研究探討船舶柴油機節能減排技術，結合實踐經驗與先進的科學技術，提出更加科學合理的船舶柴油機節能減排技術，提高船舶柴油機的功率，降低船舶柴油機的廢物排放量。

參考文獻：

[1]李偉楠，鄭衛剛.淺談船舶柴油機節能減排技術[J].變頻器世界，2016，（07）：5354+67.

[2]劉海明，張體偉，張雷.船舶柴油機節能減排技術發展探討[J].科技與企業，2015，（19）：117.