港口集裝箱裝卸節(jié)能減排技術的應用與優(yōu)化

呂文斌

【摘要】集裝箱是港口碼頭發(fā)展過程當中的重要組成部分，對于社會經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的促進作用。然而，在建設和諧社會過程當中，集裝箱裝卸傳統(tǒng)的作業(yè)模式存在能量消耗大與環(huán)境污染大等弊端，不利于節(jié)能減排和環(huán)境的保護。本文基于分析國內(nèi)集裝箱港口節(jié)能減排現(xiàn)狀的基礎之上，從五大方面提出了節(jié)能減排等優(yōu)化措施。

【關鍵詞】港口;集裝箱;裝卸流程;節(jié)能優(yōu)化

一、國內(nèi)集裝箱港口節(jié)能減排現(xiàn)狀

集裝箱港口上有眾多機械以柴油為燃料，以柴油作為動力源的輪胎式集裝箱門式起重機（RTG）能耗占生產(chǎn)總能耗的40%-50%。柴油作為動力源的場橋不僅成本很高，而且污染嚴重。在此情形下，在集裝箱港口的“油改電”過程當中，新型的RTG已經(jīng)得到了投產(chǎn)使用而且在使用過程當中取得了良好的效果，甚至部分新建的碼頭已經(jīng)開始采用了軌道式的集裝箱門式起重機。

集裝箱港口在生產(chǎn)作業(yè)過程當中的耗油量是十分巨大的，例如在2005年青島港集裝箱碼頭的年度耗油量達到了700萬升，在整個集團公司當中的成本耗費占到了70%，對于公司的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了嚴重的影響。基于此，青島港集團開始嘗試技術突破，并首次提出在集裝箱碼頭采用可移動滑觸線供電技術的方案，當RTG完成了油改電以后，不僅降低了運營成本（每年減少近三千萬元）而且降低了噪音污染，工作環(huán)境與周圍環(huán)境得到了改善。

2006年天津港集裝箱碼頭率先實施RTG“油改電”工程。在短時間內(nèi)進行了技術改造，將柴油動力改為了電力動力并在日常使用過程當中加大推廣力度，極大的減少了原本使用模式當中的油耗量，尤其是在運營成本上面每年減少大約7500萬元的支出。同時還降低了噪音污染，朝綠色企業(yè)創(chuàng)建邁進了重要一步。

2008年上海港對柴油輪胎式RTG實施高架滑觸線“油改電”改造，每標箱的吊運成本下降到了1.01元而且徹底消除了尾氣排放，成立業(yè)內(nèi)環(huán)保節(jié)能的典范。

2008年寧波港下屬各主要集裝箱碼頭都分別開始進行了“油改電”技術的應用推廣，花3年時間投資4億元對所有輪胎式龍門吊進行了改造，“油改電”項目全面實施完成后，寧波港每年可節(jié)約能耗折算標煤達1.6萬噸，節(jié)約能源消耗成本達1.2億元，并可大幅減少尾氣排放和噪音，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

廣州港南沙公司在內(nèi)部管理過程當中，同樣對RGT進行技術改造，實施了自動取電安全滑觸線供電方案。該技術工程改造完成之后，對公司的經(jīng)營效益起到了重要作用，每年節(jié)省成本大約在1000萬元左右。

深圳作為改革開放的前沿陣地，深圳港也致力于朝著綠色港口建設的方向發(fā)展，加大了對老港口碼頭裝卸工作模式的改造。針對油耗量大，噪音污染高，環(huán)境污染嚴重的設備進行了更新?lián)Q代或技術升級。尤其是新碼頭的建設，與國際先進港口進行合作，以加大本港口的節(jié)能減排優(yōu)化，為深圳港的綠色碼頭建設提供了重要基礎。

二、港口集裝箱裝卸設備優(yōu)化技術

（一）能量回饋技術、超級電容技術

集裝箱在裝卸過程當中存在能量轉(zhuǎn)化的過程，也即集裝箱的勢能與電能的相互轉(zhuǎn)化。如果不能對該部分能量進行有效的處理，則會反饋到電網(wǎng)當中進而對電網(wǎng)造成損害，極有可能導致集裝箱在裝卸過程當中發(fā)生機械故障，進而危害到機械設備的使用壽命，也即增加企業(yè)的運營成本。另外，如果不能對該部分能量進行有效的處理，不僅是能量的損失，而且還會加大機械相關設備的散熱負荷。因此，如何才能夠很好的利用這部分能源與降低機械散熱部件的負荷，采用集裝箱裝卸吊運運營推廣能量回饋技術則可以實現(xiàn)該目的。運用該技術不僅可以減少對電力的消耗而且降低對國際石油能源的依賴度，對保障我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展具有重要的作用。

（二）LNG集裝箱拖掛車技術

當前由于國際環(huán)境的不穩(wěn)定性，國內(nèi)外油價起伏不定但整體保持漲價的趨勢，對能源使用大戶而言，港口碼頭必須要尋找新的替代性能源以降低油價上漲帶來的壓力。LNG拖掛車是我國重點發(fā)展的汽車新能源項目，采用的是液壓天然氣作為動力來源，具有能量損耗低、環(huán)境污染小、排放少等優(yōu)勢，對于降低企業(yè)成本以及節(jié)能減排具有重要的意義。例如，在安全性層面上，相比煤氣或者汽油而言，液壓天然氣含有的有害物質(zhì)極少，在使用過程當中，排出的有害物質(zhì)總量較少。同時因液壓天然氣在存儲過程當中處于低溫的狀態(tài)，因此在運輸過程當中也更加的安全;在節(jié)能層面上，LNG拖掛車采用的天然氣發(fā)動機在性能方面與柴油發(fā)動機的性能較為接近，不僅在能量損耗方面更小而且能夠滿足港口碼頭日常工作的需求;在環(huán)境保護層面上，天然氣具有高燃燒值的特點，是世界范圍內(nèi)公認的清潔性能源，相比其他能源而言對環(huán)境的污染度極小，是當前以及未來能源使用的主流趨勢之一。在集裝箱碼頭節(jié)能減排改造過程當中采用LNG拖掛車，不僅可以起到節(jié)能減排的作用而且能夠起到調(diào)整能源使用的作用，同時還能夠?qū)Ω劭谥苓叺沫h(huán)境起到改善作用。為此，條件具備的港口，可根據(jù)自身的實際情況加以運用。

（三）RTG“油改電”技術

輪胎式門式起重機（RTG）以其機動靈活的優(yōu)點，占據(jù)著集裝箱裝卸機型中重要地位，是目前世界上通用且較為成熟的裝卸機型。當前，RTG技術發(fā)展較為成熟，在諸多集裝箱碼頭得到了廣泛運用。然而，雖然RTG在集裝箱裝卸過程當中運用較為普遍，但是存在能量消耗大與噪音污染大等弊端，與建設和諧社會、綠色社會、節(jié)能社會理念存在沖突，集裝箱碼頭若繼續(xù)采用該工作模式是對節(jié)能減排以及環(huán)境保護產(chǎn)生阻礙作用。此外，隨著國際燃油價格的飆升，國內(nèi)燃油供需壓力大，必定直接增加了企業(yè)的經(jīng)營成本。如何在保障工作量的同時降低企業(yè)運營成本并保持節(jié)能減排，是每一個企業(yè)必須要重點考慮的問題。因此，在保持RTG現(xiàn)有模式的優(yōu)勢基礎之上，實行油改電既可以達到降低營運成本又可以起到減少噪音污染等效果，對于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)境保護具有重要的作用。當然，對于RTG“油改電”技術有多種改造方案：滑觸線供電、架空線供電以及電纜卷筒供電方案，無論是哪一種方案，都具有各自的優(yōu)勢，適用于不同的作業(yè)場地。

（四）應用先進的集裝箱吊具

液壓集裝箱吊具和電動集裝箱吊具是目前集裝箱吊具中常用的類型，在運用過程中各具優(yōu)勢。液壓式集裝箱吊具主要動力來自于液壓泵，在裝卸集裝箱過程中，要求液壓泵不問斷地進行工作，在全部過程中都要不問斷消耗能量，但是采用電動集裝箱吊具則可以有效的避免上述弊端。一方面，電動集裝箱吊具不需要依靠液壓動力，也就避免了液壓包的循環(huán)工作產(chǎn)生的能量消耗;另一方面，電動集裝箱吊具安裝了多個電機對不同部位進行動力控制，需要操作哪個部位只需要開動相應的電機即可，而其他部位的電機則處于休眠狀態(tài)并不會產(chǎn)生能量消耗。有數(shù)據(jù)顯示，全電動集裝箱吊具能量消耗只占液壓式集裝箱吊具能量消耗的6%，具有明顯的節(jié)能效果。電動集裝箱吊具不同于傳統(tǒng)液壓式集裝箱吊具，不但可以有效節(jié)省能源，而且維修保養(yǎng)相對更為容易，使用壽命也相對較長，同樣可以起到降低企業(yè)運營成本的目的。根據(jù)上述分析即可了解到在未來的發(fā)展過程當中，企業(yè)可根據(jù)自身的實際情況加大電動集裝箱吊具的使用，以充分發(fā)揮出全電動集裝箱機械的優(yōu)勢，進而降低企業(yè)成本支出和減少對環(huán)境的污染，同時還可以為提升企業(yè)核心競爭力貢獻力量。

（五）應用港口集裝箱機械輕型化技術

港口集裝箱機械輕型化技術就是指應用的機械零部件和整機質(zhì)量大幅減少，同時在生產(chǎn)過程當中采用當代最先進的材料和技術，以優(yōu)化產(chǎn)品性能，實現(xiàn)降低企業(yè)后續(xù)運營成本以及節(jié)能減排的目的。一方面，運用集裝箱機械輕型化技術，在制造過程當中可以極大的減少鋼材的使用量，對于環(huán)境保護而言則不僅降低了生產(chǎn)過程當中的能量消耗而且減少了碳的排放。同時，在噪音污染方面，同樣得到了有效的降低：另一方面，運用集裝箱機械輕型化技術可以減少在運行過程當中接觸力和摩擦力，也即提升了集裝箱機械的整體動力性能，不僅實現(xiàn)了降低能量損耗的目的而且利于提升機械設備的使用壽命。應用集裝箱機械輕型化技術不僅能夠降低對環(huán)境的污染而且對于調(diào)整能源結構具有重要的促進作用，尤其是在當前全世界能源日趨緊張的大型下，走節(jié)能環(huán)保是大勢所趨。