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【关键词】节能减排;船舶性能;减阻降耗;经济航速
社会经济的不断发展给交通运输行业带来巨大的考验,车辆、船舶等交通运输加剧了 的排放,其在一定程度上影响了人们的身心健康以及社会经济的健康可持续发展,其中被认为是最清洁、最环保的船舶运输行业也不能幸免。因此,研究船舶运输行业的节能减排具有十分重要的现实意义。
一、船舶节能减排技术重要性
船舶节能减排是航运发展的需要,船舶运输努力的方向就是利用最合理的航速和耗油关系来获得最好的经济效益,对于船舶运输行业来说,船舶节能减排已经成为船舶企业落实科学发展观的关键步骤,其对建设资源节约型、环境友好型社会有着重要意义。在实际的船舶运输中,工作人员需要根据船舶运行航线、工况等实际的变化情况,对船舶实际运行中的耗油等进行分析以及修正,以便得到船舶实际的耗油数据,从而分析船舶实际的节能方式,为满足实际船舶运输需要奠定坚实基础。船舶节能减排也是我国法律法规的强制性要求,我国明确规定了到2020年,我国二氧化碳排放量会降低到16%,船舶运输单位运输周转耗能量降到15%,因此可以说船舶节能减排技术在一定程度上符合我国节能减排总体战略。
二、船舶节能减排的影响因素
1.船舶性能
船舶自身的性能会影响到船舶节能减排的效果,一般来说,不同船舶主辅机状态、涂装底漆以及污底情况、运营年限、型号以及船体浸水体积等都会对船舶节能减排产生不同影响。船舶主辅机是船舶运输过程中重要的耗能设备和安全设备,主辅机运行效率越高,船舶燃烧效率就越高,这样就可以适当降低船舶单位耗油量,在一定程度上对船舶节能减排工作起到重要作用;不同运营年限的船舶主机磨损程度不同,长时间运行的船舶主机磨损较大,其单位耗油量较大,对能源利用效率、污染物排放等存在一定的影响;不同型号的船舶抗风浪性能不同,其甲板受风面积以及船舶耐波性等都会对船舶节能减排效果产生一定的影响;船舶船体浸水体积会在一定程度上影响船舶兴波阻力,进而影响船舶节能减排效果。
2.环境因素
在船舶实际运行的过程中,环境因素会在一定程度上影响船舶燃料燃烧效率,进而船舶节能减排效率。具体来说,环境因素主要指的是船舶运行过程中的地理环境和自然环境,包括温度、气压、航道条件以及气象条件等,这些环境因素很大程度上会影响船舶耗油水平以及排放水平。例如大风会增加船舶运行阻力,影响船舶主机负荷,进而增加船舶耗油量;在海拔比较高的地区运行时,大气压力会随着海拔的升高而降低,空气含氧量也随之降低,这样船舶燃料就不能充分燃烧,单位燃料燃烧的实际功率也会降低;航道弯曲角度、交叉情况、航道宽度以及航道深度等都会在一定程度上影响船舶能源消耗以及废气排放情况,航道弯曲度越小,燃烧消耗越少。
3.效益因素
船舶资金投入成本以及效益水平在一定程度上反映了船舶企业给我国国家社会带来的经济效益以及实施节能减排的效果。船舶企业在进行高效低成本投入时,能够更合理地实施节能减排工作,促进船舶节能减排效果的实现,但船舶企业在进行比较高成本投入时不仅不能带来经济效益,还有可能使企业产生负经济效益,进而打击船舶企业节能减排的积极性,严重影响船舶企业的发展。船舶企业的经济效益指的是在船舶运行中,产品投入比值,其效益的高低在一定程度上影响着整个船舶行业。从国民经济方面来讲,经济效益就是说全部的构成要素和其中某个构成要素之间的百分比,经济效益越高,船舶节能减排发展越迅速。因此可以说,经济效益是船舶节能减排重要影响因素之一。
三、船舶节能减排技术的应用
1.船体减阻降耗
船舶船体减阻降耗是船舶节能减排重要手段之一。从船舶设计层面上讲,船体减阻降耗可以从船体低阻力线型设计、浮态调整、船舶船体表面减阻以及低风阻上层建筑等方面进行设计研究。低阻力线型设计主要包括线型优化和总体设计优化两个方面,如下图3.1所示。低阻力线型设计中的总体设计优化指的是设计优化人员根据设计经验和母型船等,在保证船舶具有足够排水量的前提下,调整方形系数和浮心位置,选取合适的船型尺寸比。而线型优化则指的是船舶船体线型的UV度、水线进流角以及去流角等的设计对船舶船体阻力具有一定的影响,设计优化人员依靠模型试验和CFD手段等,反复调整船舶线型,并最终确定船体的低阻力线型。船舶在实际航行中的阻力不仅仅取决于船舶的静水阻力,还与航线上风浪流等环境因素有关,研究人员对船舶在多种转载工况下的阻力性能进行研究,实现了在全航程多工况下船舶综合阻力性能全面提升的目标,从而形成了船舶船体减阻降耗的浮态调整方法。低风阻上层建筑则指的是设计人员通过优化船舶船体上层建筑的外形,降低风阻力,从而实现节能减排。
2.使用经济航速
船舶的燃油消耗是一种综合反映船舶节能减排技术与经济性的指标,其与船舶航速息息相关。在实际的船舶运行过程中,经济航速的概念主要有三种,也即最低燃油消耗率航速、最高盈利航速以及最低燃油费用航速,实际意义上的经济航速常指的是最低燃油消耗率航速。船舶主要部分有锅炉、船舶主机以及发电柴油机等,其中最重要的耗油就是船舶主机耗油,其重要的耗油特点就是在运行船舶主机时,船舶功率和船舶航速之间具有三次方关系,因此应适当地降低船舶航速。从实际的船舶运行方面进行考虑,当船舶转速和功率变化时,船舶主机消耗燃油量就会受到船速、换气量以及喷油量的影响,因此就要找到一个船舶航速和耗油的最佳平衡点。最佳平衡点主要从以下几个方面进行考虑:船舶航速和主机耗油量关系、船舶耗油设备的状态、船舶运营年限、船舶航行条件、船舶实际的运行路线等。因此,船舶使用经济航速的基本原理就是工作人员在主机安全的转速范围内,根据主机实际的运行情况,找到船舶耗油和航速最佳的平衡点。
3.提高推进效率
提高船舶推进效率主要有改进尾部伴流场、主机降功率使用等方式,改进尾部半流场指的是在船舶船体上加装螺旋桨整流罩,这种技术主要应用到对螺旋桨尺寸有限制的以及拖轮等高负荷低航速的船舶。加装螺旋桨整流罩后的螺旋桨后流场、桨轴上下不完全对称,其螺旋桨桨轴上方流场偏右,桨轴下方流场偏左。因此,使船舵上下部成一定角度,来分别对齐螺旋桨后流场,进而减少船舵所受扭矩,这种节能措施可在服务航速工况下节省4%的功率。主机降功率使用指的是将船舶主机的功率降低,进而降低船舶燃油消耗率,达到船舶节能的目的。这种节能技术较为成熟,虽然初次投入成本较大,但从整个船舶生命周期来看,该节能技术经济性较好。目前,很多的大型船舶公司可以接受这种优化设计方案,其通过主机的优化配置可实现3%―6%的降耗。
4.废热回收及废气处理
船舶废热回收及废气处理也是一种较为重要的船舶节能减排手段,其中船舶废热回收主要指的是船舶废热利用技术,其回收原理图如下图3.2所示,在船舶燃油消耗中,大概有50%的热量以热辐射、废气以及热交换的形式浪费掉。船舶主机废热利用透平转化功率为最大功率的0.6%到4%,这种利用技术初次投入资金较多,多用在大型集装箱船上;船舶主机冷却水废热再利用则可对船舶扫气和缸套的废热进行再次利用,从而提高2%到3.5%的主机功率,这种回收系统较为复杂,通常需要与蒸汽透平和废气透平等联合使用,因此多用在大型集装箱船上。船舶废气处理主要指的是船舶安装废气净化器以及船舶采用废气循环系统,船舶废气净化器可以有效去除船舶废气中的SOX以及微尘颗粒等,其去除率可达到98%、80%,船舶废气循环系统则可以有效减少船舶中的NOX,其主要是加装一个EGR单元,以降低船舶废气的峰值温度,从而减少船舶的产生。
结语
总而言之,船舶节能减排不仅能满足我国航运发展的需要,还能符合我国节能减排的总体国家战略,因此工作人员要采取合适的措施,对船舶进行节能减排优化设计,例如船体减阻降耗、使用经济航速、提高推进效率以及废热回收及废气处理,从而提高船舶节能减排效果,推动我国船舶运输行业的健康发展。
参考文献
[1]何放平,王海松.浅析船舶节能减排技术的应用[J].山东工业技术,2016(1)
[2]赵春生.船舶柴油机节能减排技术的研究与应用[J].黑龙江科技信息,2014(36)
[关键词]管理节能 技术节能 制度节能 修理企业 船舶
随着经济社会的发展和环境保护工作深入,当前,以低碳为标志的节能减排已成为各个行业关注的焦点。本文就船舶维修企业如何开展节能减排展开论述。
一、节能减排的概念
能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。 《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源(简称节能),是指加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,从能源生产到消费的各个环节,降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费,有效、合理地利用能源。
节能减排有广义和狭义定义之分,广义而言,节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放;狭义而言,节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放。
二、企业开展节能减排的现实意义
《中华人民共和国节约能源法》指出:“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。”
我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,经济发展与资源环境被破坏的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。
三、船舶维修企业实施节能减排的主要途径
船舶维修领域涉及面广,减排潜力很大。加快结构调整,完善政策机制,突出工作重点,通过管理节能、技术节能、设备节能等手段,把节能减排落到实处。
(一)管理节能
俗话说,麻雀虽小,五脏俱全。船舶维修企业,无论规模大小,都离不开管理。管理节能是企业开展节能工作的基础,这个基础就是企业的节能工作要有专人来管。船舶维修企业的节能工作要实行标准化、规范化地作业,企业的主要领导要掌握本企业购能和用能的真实家底,同时要掌握国内外同类型企业先进节能指标情况,进而才能科学地制订出本企业的节能发展规划。企业能源管理中心的工作内容是:监测、控制、调整、预测企业能源利用情况,对能源故障进行技术分析,绘制企业能源平衡表。对企业的能源管理要从只秋后收割、算账转变为生产在线管理,并且要开展预案制能源管理工作。
可以说,船舶维修企业的生存和发展是依靠企业管理和技术进步两个轮子的支撑和前进。两个轮子同步运转,企业行走会是直线。那一个轮子运转慢,均会不同程度地影响企业的生存和发展。当前,大多数船舶维修企业依靠科学技术进步发展企业的动力较足,认识水平也较高,促进了企业进步。一部份船舶维修企业对现代化企业管理工作重视不够,或措施不足,已影响到企业的发展。
(二)技术节能
节能工作要见成效,必须有另一条腿,那就是技术节能这条硬腿。技术节能要求对现有的设备或系统进行改造,资金投入大、回收期长,改造原有的系统还存在一定风险。船舶维修企业在重点进行管理节能的同时,也不可忽略技术节能,在适当的时候,也要做一些技术改造。
在产业结构和能源消费结构一时没有重大变化的情况下,技术进步、技术创新显得尤为重要,只有在技术和设备的创新与应用上取得重大突破,才能在较短的时间内推进节能减排工作再上新台阶。此外,技术节能又能推动管理节能和结构节能的发展。
对当前大多数船舶维修企业而言,由于大多数节能项目的规模和经济效益在企业经营中并不占有重要地位,加上节能技术引入的成本及其投资风险,多数企业领导往往把主要注力放在扩大生产和增加产品的市场份额上,通常并不把“节能”放在主要地位,从而使大量的节能项目难以实施。
(三)制度节能
制度节能,就是企业要通过完善制度,健全节能管理体系,实现管理节能,主要包括以下几层内容。
一是船舶维修企业要通过理顺关系,明确责任,建立健全组织机构。打破原来节能节水多部门管理、分散的格局,成立了节能节能领导小组,由技术专家和经验丰富的专兼职管理,形成了完整的节能管理体系。
二是船舶维修企业要完善制度,实现节能管理的规范化和制度化。为使节能管理有章可循,建立健全和完善相关管理制度明确节能的程序文件和作业文件,内容尽量涵盖到能源的收、发、用各个环节以及重点用能设备。通过管理制度的建立和完善,保证节能管理工作的规范化。
三是船舶维修企业要建立节能节水监控与技措督办机制。以装置、生产运行为主体,依托MES系统,使水、电、汽、风等消耗处于实时监测受控状态。以生产碰头会、生产调度大会,节能例会、经济活动分析会等为载体,建立了日检查督促、周通报讲评、月总结布置,季分析改进的管理模式,通过这些工作制度的建立,使每一个部门、每一个员工时时都能看到、听到节能工作的开展,将节能工作真正的融入了各部门、员工的工作之中,调动了全员节能的积极性,强有力地推进节能工作的开展。
四是船舶维修企业要严格定额管理,完善考核体系。船舶维修企业要要实行严格的定额管理,每年末都要对接下一年消耗指标。定额指标覆盖船舶维修企业要每个用能环节,涉及每位员工,实现处处有指标。对起过能源规定和节能的能源,实施能源计量计价,并以此为依据开展奖惩。
参考文献:
[1]叶青. 低碳、零碳与负碳[J]. 环境保护与循环经济, 2010;01:29
航运业是一个高能源消耗的行业,为落实国务院关于加强节能减排工作精神以及交通部提出的建设节约型交通行业的战略部署,实现企业的可持续发展,我们积极探索节能减排的多种途径。在航运企业内部开展各种节能减排宣传活动,加强了岸基工作人员和船上工作人员的节能意识,加强船员的各种节能操作技能创新及训练,提高了船舶节能减排的管理成效,有效地推进了节能减排工作的深入展开。根据船舶的实际情况,在管理节能与技术节能两方面着手,谋求从多方面、多角度发掘节能潜力。
首先采用科学的经营方式来达到节能的目的。这一环节包括:注意运输合同对控制燃油成本的影响,通过准确把握燃油价格走势,签订合理的运输合同来规避燃油价格上涨的风险,保证合理的收益;认真做好运输前的航次估算,减少空载航行,做好科学合理的调度计划,减少挂靠港口数量;科学合理使用经济航速运输,并对使用经济航速的一些情况做出提示,比如在台风到来之前选择合适地点进行抛锚避风,在合同规定的受载期之前到达指定的装货港口并做好装货准备,及时安排货物集港,避免出来船已到港而或未备妥的情况;在前期进行航线配船时,要仔细研究各类航线适合的船舶类型,了解船舶的油耗情况,进行合理的运力配置,在满足货载要求的情况下,航线配船安排方面,可以把低油耗船舶安排到长距离航线及高油价地区的相关航线,同时,可以把高油耗船舶安排到短距离航线及低油价地区的相关航线;根据营运航线的实际气象情况,通过气象因素合理优化航线组合,在船舶调度安排方面,要加强与船长、机务和海务工作人员的沟通交流,利用风、流等气象有利因素对营运航线进行优化改进。同时注意船舶的最大航速、服务航速和经济航速的合理使用;对船舶进行合理的配货积载,保证船舶适当的吃水差,调节船舶的纵倾系数,有利于提高船舶的航行速度,降低船舶油耗。
其次,加强管理狠抓节能,航运企业的船舶管理部门,以各综合管理体系为依据,负责制定船舶燃、润油的消耗量,指导船舶合理地管理和使用燃、润油;严格操作规范和规程,提高船员的操作技能;明确规定船舶必须每月定期将使用燃、润油的情况向公司管理部门和统计部门报告,报告内容包括《船舶燃料耗存航次报告》和《油消耗报告表》。通过这些方式,使船上逐步建立起了节约燃、润油的概念,提高了船员的节能意识和责任心,同时也让船岸对燃、润油的使用情况有了一个全面的了解,从而能够制定相应的措施和方案,以合理使用燃、润油,防止跑、冒、滴、漏现象发生,提高费油利用率。
最后,确保采购优质的燃油。只有如此才能确保船舶设备安全的运转,从而减少不必要的额外消耗。公司通过规范性的程序文件来指导燃润料的采购、供应、使用,从而形成制度化管理以加强燃油质量管理工作。
在市场上选择信誉良好的燃油供应商。在加油之前应该向燃油供应商索取相关燃油的理化指标,在加油过程中要抽取具有代表性的油样进行检测。船上燃油应该分开存放,避免油料之间互不相容发生反应。加强管理船舶,燃油进机之前,认真做好加温、沉淀、除水和分油净化的工作,经常性的清理燃油日用柜。加强船舶油料的质量监督,随时掌握了解船舶用油的质量问题,如果一旦发生燃油有质量问题的情况,要做好相应的防范和应对措施,避免发生事故,同时要对产生的问题做好跟油料供应商的交涉和沟通。
对营运船舶而言,对船用设备的科学维修保养是节能减排的保障。船舶节能减排的重要环节,是要保证船舶机械的良好工作状况。对于船舶主机和辅机而言,主要要求轮机人员科学地管理船舶燃油系统和进排气系统两方面。在燃油方面,可以根据燃油的性质选择合理地添加燃油添加剂和助燃剂,对燃油进行循环分滤,在进机前对燃油进行加热,使它保持在要求的粘度范围之内。另外,还要加强监测高压油泵和喷油器的工作状况,并定期进行保养,除定期的维修保养外,一旦发现有不良情况就要及时地进行检查和维修,使它处于最佳的工作状态,从而确保燃油以最佳状况喷射到燃烧室。
在进排气方面,则要加强冲洗和清洁涡轮增压器,对进、排气端要做到勤冲洗,对滤网要做到勤清洁;在船舶航行中可以关闭一些不必要的通风口,增加正对增压器的通风口压力,从而使进气正压加大,增强扫气压力;定期彻底清洁扫气道和扫气箱;定期清洗、清通空冷器气面和水面;加强检查进、排气阀、活塞和气缸壁,并对它们进行定期的维护和保养,确保燃烧室良好的气密性;为了保持主机排气背压的正常性,加强废气锅炉的吹灰工作,船舶靠泊后要及时对废弃锅炉烟面进行吹洗,另外各船舶应该经常对主机各缸的工作状况进行及时分析,保证各工作参数维持在最佳范围内。
通过做好以上各方面工作,我们可以提高增压器的效率,增大扫气压力,增加过量空气系数,从而可以改进燃烧状况,提高燃油利用率,降低油耗率,进而降低废弃排放量。另外一方面,通过提高燃油的燃烧状况,可以大大降低废气物中最有害物质SO、CO等的含量,减少有害物质的排放。
当然,船舶的有害排放物除了燃烧排放物,还包括废油、污水、垃圾等等。对此,我们除了严格遵守国际公约、国内法规的有关规定,除了通过油水分离器对污油、污水进行处理外,还可以在日常工作中通过各种办法杜绝“跑、冒、滴、漏”等现象,从而可以很大程度上降低污油、污水的产生。
关键词:三用 节能减排 途径
1 概述
虽然由于近几年经济形势不稳定,船舶市场走向低谷。但各国对能源特别是石油的勘探和存储的积极性却并未受到经济形势的影响,特别是海上石油勘探和开采行业正日益受到各国的重视。与之相关的海洋钻井平台的服务用船数量也逐年增加。三用工作船主要为海上钻采石油提供多特点的作业服务,同时可以随时随地接受海上石油平台命令,为其提供多种物资及材料,是钻采石油重要的工作支撑船舶。由于三用工作船有着功率大、灵活性高的特点,使其在为海上平台提供优质服务的同时也带来了能耗和空气污染的问题。特别是随着用船总量增加,开采活动频繁后,这一问题日益突显。
2 节能减排的必要性
船舶多采用柴油机作为推进系统,例如某中深海域三用工作船的推进系统就采用了4台2249KW的柴油机作为动力源。三用工作船虽然大多采用轻柴油作为燃料油,其主要排放的污染物有NOx、HC、Cox、SOx、烟尘、噪声等。而据美国研究人员得出的报告显示:目前船舶排放到空气中的颗粒污染物总量已经达到汽车排放颗粒污染物的百分之五十。而船舶向空气中排放的氧化氮总量已经占到全球总氧化氮排放量的百分之七,另外,2007年二氧化碳排放量约为10.46亿吨,占全球二氧化碳排放总量的百分之三点三。这些污染物和气体导致了地球的温室效应,大自然的酸雨、光化学烟雾的形成等,有的直接对人造成危害,有的对大气产生影响,不但破坏生存环境更会破坏自然界的生态平衡。因此国际船舶行业正面临保护环境和减少温室气体排放的双重压力。
2011年7月,国际海事组织海上环境保护委员会(Marine Environment Protection Committee,MEPC)在其第六十二次会议上通过国际船舶行业防污染公约(The International Conventlon for the Prevention of Pollution From Ships,MARPOL)公约,该公约在原有公约的基础上添加对船舶能效的相关规定,并与2013年1月1日开始正式施行。该公约将能效设计指数纳入强制实施范畴,是国际海事组织从技术角度对新建船只设计和建造上的一个硬性规定指标,其目的在于强调船舶节能环保新技术的应用,从而减少新建船舶二氧化碳及其他危害气体的排放量,从而提高机器效率,节约能源和保护环境。
三用工作船作为开采石油的辅助用船,不但具有耗能高,且使用量日益增加,因此更有必要对其进行节能减排的控制。
3 三用工作船耗能分析
三用工作船的服务对象主要是钻井平台及海上石油工程建造和开采平台,主要完成以下任务:(1)为海上石油生产提供多种材料和物资,例如钻井物资、钻井钢具,钻井水泥、淡水、盐水、燃油等;(2)能对大型平台和大型船舶进行拖运作业,能够进行起抛锚定位作业;(3)具有消防能力并且有消除油污和营救作业的能力。因此才称作三用船。这些任务要求决定了三用工作船在结构上不同于一般用船,同时也决定了三用船节能减排方法的独特性。
主要影响三用工作船耗能的因素有以下几个:
(1)行驶耗能:主机的耗能主要用于推动螺旋桨做功,使船舶前进。除去船舶前进所必须的耗能外,在功率传动过程中还有功率损耗。这些损耗包括通过轴系进行传动时的能耗损失,轴系将力和力矩传递到螺旋桨过程中的能量损耗和螺旋桨做功时的额外功。
(2)辅机能耗:三用工作船除正常的行驶设备外,一般还配备有泵等辅助工具,这些设备的能源一般由辅机来提供。因此三用工作船上发电机也同样为耗能大户。
(3)船舶载重量:三用工作船的重要任务之一就是为海上钻井平台提供后勤物资,其所装载的货物、淡水、钻井水泥、钻井物资等的重量,反应了其装载能力。载重量不同导致船体阻力性能不同,因此会导致船舶在行驶过程的能耗不同。
(4)行驶速度:类似于其他船舶,三用工作船在额定吃水量下行驶,其行驶速度和发动机的有效驱动功率和船体阻力性能有关。因此在不同航速下行驶,耗能也会有所不同。
(5)锚机、输送系统、泵等耗能:锚机一般采用电动液压组合锚机,负责船舶自身抛锚作业;在拖带和为平台起抛锚作业时拖缆机卷筒负载在百吨级别。用于调运拖移生活物品、钻具、救助货物等物品的设施也会耗费能量,且存在能量损失。另外,制冷设备,生活保障的电器等也存在能耗。
(6)船舶管理不科学引起的能耗:除了正常的工作能耗及能量损失外,因为船舶管理的不科学也会造成没必要的能量损耗。
4 几点措施
三用工作船是能耗大户,同时也可以从多个方面减少能耗:
(1)从设计上提高三用工作船机械效率:例如主机和螺旋桨之间的传动部分可以采用更加高效的传动机构,进一步优化部分结构,以减小能耗,提高效率。采用高效的发电设备,科学设计电站优质配送电能,以及电机和泵等之间的传能设备也可以进行进一步的优化,以从设计上降低能耗。
(2)创新的设计辅助设备:例如在设计冷却系统时,可以采用海水直接冷却相关设备,以替代中央冷却系统,这种创新设计不仅可以使冷却效率增加,同时减少了中央冷却器、大型的海水冷却总泵以及淡水冷却总泵带来的能耗。
(3)加强日常管理和维修保养:从理论和实践上讲,采用优化和创新的设计可以提高能源利用率,从而降低三用工作船燃油消耗。但节能减排是一项系统的工程,在注重设计的同时,还加强三用工作船的管理,把节能减排的基础性工作做好。从日常管理的角度讲,必须制定出科学的污油和生活垃圾处理方法,将其带上岸后,交予专业的部门进行统一的处理,而不能将其丢弃入海。另外,需要加强船舶的维护和保养,要定期对主机、船体、螺旋桨、舵机、泵、锚机等设备进行保养,使柴油机处于良好的燃烧工况,定期清除附着物,利用高质量的防污漆,保持船体清洁,减小船舶行驶阻力,提高燃油燃烧率。
(4)采取合理的速度行驶(俗称经济航速):三用工作船的行驶速度直接关系到能源的消耗量,在超过经济航速下行时,油耗会明显增加,因此在任务不紧急的情况下可以采用经济行驶速度,并在考虑风压和水压等因素的情况下选取适当的航线。同时应该注意到在长时间使用慢速的情况下会导致燃油燃烧不完全,并致使机械磨损,不利于设备的正常工作,也不利于节能减排。
(5)有效节约水电:要树立船员的节约用电用水的观念,严格控制照明用电,合理使用空调、电视、电脑、饮水机等生活设施。另外要及时更换老化和落后的设备采用节水阀,和变频节电的电器设备。
(6)使用燃油助燃剂改善柴油品质,提高柴油机性能:燃油中使用助燃剂可改善柴油机燃烧状况,促使柴油的充分燃烧,因此不仅可以提高其热能的释放量,还可以达到节约燃油、减少污染物和有害气体排放的效果,也是世界各国普遍采用的有效的节能措施之一。另外,在传动设备中可以使用高质量的油添加剂,以减小机械传动机构之间的磨损,减少传动带来的能量损耗,延长维护周期,达到节能减排的效果。
关键词:低碳经济;船舶航海;有利时机;国际公约;技术要求
日前,国际航运商会主席和国际航运联合会主席Spyms M,Polemis表示,“迄今为止,航运已经是碳排放最低的运输方式,它的碳排效率是航空业的1/30,是卡车运输的1/5~1陀。然而,因为我们的行业如此之大,大家都盼望我们能实现更为可观的减排。”对此,全球航运界正在积极思考解决之道。
一、发展低碳能源的必要性
发展低碳能源是时展所需,也是我国经济发展的必然要求:首先我国人均能源资源拥有量不高,探明量仅相当于世界人均水平的51%,这种先天不足再加上后天的粗放利用,客观上要求发展低碳经济;其次碳排放总量突出。按照联合国通用的公式计算,碳排放总量实际上是4个因素的乘积:人口数量、人均GDP、单位GDP的能耗量(能源强度)、单位能耗产生的碳排放(碳强度)。我国人口众多,经济增长快速,能源消耗巨大,碳排放总量不可避免地逐年增大,其中还包含着出口产品的大量“内涵能源”;再次,“锁定效应”的影响。在事物发展过程中,人们对初始路径和规则的选择具有依赖性,一旦作出选择,就很难改弦易辙,以至在演进过程中进入一种类似“锁定”的状态,这种现象简称“锁定效应”。我国在现代化建设的过程中,需要认清形势,及早筹划,把握好碳预算,避免高碳产业和消费的锁定,努力使整个社会的生产消费系统摆脱对化石能源的过度依赖;最后,生产的边际成本不断提高,碳减排客观上存在着边际成本与减排难度随减排量增加而增加的趋势。1980~1999年的19a间,我国能源强度年均降低了5.22%;而1980~2006年的26a间,能源强度年均降低率为3.9%,两者之差,隐含着边际成本日趋提高的事实。
同时我国在工业化和城市化进程中,碳排放强度偏高,而能源用量还将继续增长,碳排放空间不会很大,应该积极发展低碳经济。由于低碳经济的发展与新技术的应用,使其已经渗透进船舶工业及航运业。
二、我国船舶实现低碳化所面临的困境
面对困境,中国已经向全世界摆出迎难而上的姿态。目前,中国已经实施大规模的节能减排行动,并作出了2020年前碳减排40%~45%的承诺,在此背景下,我国海事业必须抓紧时间,尽快提升核心技术能力,满足国际公约的低碳技术规范要求,找出最大利润的平衡点,在新一轮国际标准权益竞争中占得一席之地。中国船级社(CCS)总裁李科浚日前表示,中国船级社正在研究并制定与节能减排措施有关的指南、船舶燃油消耗限值标准以及营运船市场准。
人燃油消耗限值,建立营运船舶检测体系,实行船舶燃油消耗报告制度(包括数据库及分析方法)可行性研究,提供船舶建立节能减排体系的技术服务,建立CCS能源效率评估(EEE)认证体系,开展船舶认证服务。目前我国一直在向IM0争取“帮助发展中国家加强减排能力建设”以及“对发展中国家提供技术转让”等立法条款,这些措施将有利于我国在船舶温室气体减排方面的能力提升,同时可以为我国船舶制造和配套产业加大科技研发,掌握核心技术赢得宝贵时间,为国内航运及船舶行业向“低碳”发展模式转型提供空间,进而对我国当前的船舶制造及配套产业形成一定程度上的保护能力。有关业内人士表示,作为一个海运大国,我国有责任也必须适应目前的船舶GHG减排形势,继续强化海运业的能源节约和产业结构优化,坚持推进船舶节能减排措施,大力发展新能源、可再生能源技术和节能新技术,促进碳吸收技术和各种适应性技术的发展,综合控制船舶GHG排放。针对船机减排问题,国内有关专家表示,中国的低速机产业发展迅速,产能正在快速扩张,国际环保法规提醒我们,中国船机行业的发展不能只关注产能,而应更多地去关注船机减排技术研发。
三、我国实现船舶低碳化的对策
(1)船型方面
船舶表面的阻力决定船舶的速度和燃油的消耗,这告诉我们应该通过减少船舶阻力来控制燃油的消耗,从而达到减排的目的。船舶表面阻力的大小是由船型决定的,所以优良的船型设计可以有效地减小船舶阻力,进而减少燃油的消耗。船舶航行时的阻力主要来自三方面,一是船体与水的摩擦阻力;二是船首劈波斩浪时的兴波阻力;三是空气阻力。对于水中的阻力,船体的流线型设计可以减少水的摩擦阻力,安装球鼻艏则可以减少航行中的兴波阻力,所以在设计船型时要充分考虑流体力学等相关科学原理,在船体流线型设计及安装球鼻艏等方面更加科学有效。对于空气阻力,可以通过把上层建筑布置成狭长形状,减少船体受风面积等方法。
(2)主机方面
大力开发新型主机,改进主机结构与性能,提高燃油利用率,降低油耗。例如,可以考虑像汽车那样实行混合动力或纯电动船舶,在主机上增加电动马达和电瓶,通过船舶靠岸时给船舶充电,让电能与燃油共同作用于船舶,从而降低油耗。
(3)替代燃料方面
重油是现有船用燃料中占重要地位一种燃料油,但重油含有大量杂质,燃烧后排放的尾气对环境有着严重的污染,因此,我们应把目光投向其他低污染或无污染燃料,例如天然气、风能、太阳能等。天然气,对内燃机而言是一种很好的燃料,天然气作为船用机器的燃料技术也比较成熟,应着力进行供油系统到天然气系统的技术改造;风能,可以在船上装配风帆系统,利用天然的季风、信风等风力资源,借风力航行;太阳能,在船上装配太阳能转换装置,利用太阳能转换成电能,减少燃油的消耗。
(4)营运措施
燃油消耗和船速成立方关系,据研究表明,船舶速度降低4%将减少尾气的排放量约13%,这表明,降低船速是一种行之有效的减排措施。但是船舶营运人不希望因降低船速而降低营运效率,故我们应通过科学研究在船速和油耗方面找到一个最佳的契合点,在保证船速的同时尽可能地减少尾气排放量。
(5)码头方面
岸电的使用:每艘船舶都会靠岸,在港期间会通过启动发动机以供工作及生活需要,这样就会造成燃油的消耗,所以我们可以通过在岸上给船舶供电的方法来使船舶靠岸的过程不消耗燃油,从而减少温室气体的排放。据调查,上海港区船舶接用岸电后,船舶污染物的排放量减少92%以上,由此可见船舶接用岸电的重要性,船舶实施岸电技术的关键是对港区码头施行岸电技术的改造,例如接用岸电时要求岸电电制与船电电制尽量保持一致,船舶电力传输方式以低压供电为主等,如果全国港口码头都能成功的进行岸电技术改造,相信会对港口排放控制起到重要作用。此外,提高装载效率来减少船舶在港期2010年度海事管理学术交流会优秀论文集危管与防污间的操作和等待时间也可减少船舶的尾气排放。
(6)市场方法
征收燃油税和建立温室气体基金:政府可对从事营运的船舶或者公司征收燃油税,现在空中、陆地上的交通工具都已征收燃油税,海运业也应开征,同时可以建立温室气体基金,这样将使得船东或船公司投入更多的精力和资金在船舶减排方面,该基金也可用于其他有利于减排工作的有关方面。
低碳是一个大趋势,是未来经济的主流走向。顺应潮流,适势而为,是海事人新时代下的指导理念,做好低碳经济下的船舶管理工作,更是新时代海事人的必修课。让海事的明天更美好,让海洋更清洁是我们的历史使命。
参考文献:
[1]杨培举.低碳博弈的时代[J].高端访谈2009.9:18-21.
[2]刘啸波 韩光.世界绿色船舶技术热潮涌动[J].海事技术2010(5):39-40.