船舶节能技术

浅谈船舶节能技术

摘要：能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。当前能源需求压力过大，油价每年上升的严峻形势下，船舶运输作为耗能大户，时刻提醒着人们需要节能，船舶节能、降低燃料消耗量和燃油费用、提高装置经济性已成为一个重要课题。本文就船舶节能问题进行了论述。

关键词：船舶；节能；途径

中图分类号：u662

从20世纪70年代发生两次能源危机以来，油价飞涨随着燃油价格的不断上涨，航运企业的经营成本剧增，因此柴油机制造厂到造船厂和船公司，一直都在降低船舶燃料费用支出上下功夫，已分别从主机、柴油发电机及燃油锅炉的设计上加以改造。燃油的品种也在不断追求劣质油种，从油种的变化中取得最大差价，以提高其经济效益。。

1.船舶节能的内涵

船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。

运输量（吨·千米或海里）

燃料费用营运指标 =- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 燃油消耗量（千克）·燃料的价格（元 / 千克）

上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消

耗量和采用廉价的燃料。

2.船舶节能技术的应用

2.1 技术节能

2.1.1 设计高效的螺旋桨

现代螺旋桨的设计中，在不改变叶数、转速、直径主尺度，推进系统不加任何装置的情况下，通过改变叶形，减小桨叶面积，修改径向螺距分布优化载荷分布，采用唇形后倾叶梢概念等方法设计出的高效螺旋桨，可大大提高效率。

2.1.2 采用电控共轨式智能柴油机

智能柴油机利用电子计算机控制各缸的喷油定时和喷油量、起动空气定时、排气阀定时。采用液压排气阀定时。采用伺服油系统，使用柴油机系统滑油作为工作介质，排气阀、驱动高压油泵等机构。采用共轨燃油喷射系统，喷油泵向一共用的高压管（共轨）中提供高压燃油，通过计算机控制系统控制喷油器。从这几个方面保证柴油机的最佳点火时间、充足点火能量、最少污染排放。

2.1.3 船、机、桨配合特性的优化

船、机、桨随着实际复杂航行状况其本身的技术状态也会改变。所以三者的配合特性优化十分重要。所以在研究中使用管理人员应在船舶运行中清楚地了解各种特性并经常调整运行点，使其处于最佳状态下运行，以此来达到节能的目的和要求。

2.1.4 废热回收利用装置的安装

废气及冷却介质带走了燃料总发热量中50%左右的热量，充分利

用这一部分废热的能量对提高整个动力装置的经济性有重要意义，经研究发现利用废气涡轮增压器，废气涡轮发电机组，废气锅炉发电机等。此外还有燃油锅炉经济器等。

2.2 其他方面的节能

2.2.1 玻璃钢船型的推广

玻璃钢（gfrp或frp）材料制造的船舶，阻力小、自重轻、航速快等特点玻璃钢是建造小型船舶理想的节能材料。利用玻璃钢制造的船舶具有以下优点：（1）抗风能力好，稳定性好。（2）节月能源的效果好。（3）维修费用低、使用寿命长。

2.2.2 轻重油转化设备的使用

轻重油转换设备有多种部件组成，其中过滤器是特制的，在使用中应定期更换。他的基本原理是通过加热、搅拌、过滤低质燃油使其流动性提高，然后可以达到充分燃烧的目的。这种转换设备操作简单，安装方便，只需要将原有燃油管系靠近柴油机的部分截开，连接到轻重油转换装置的出入口就可以得到理想效果。

2.2.3 开发水动力节能附加装置

（1）减少船尾的水流分离现象；（2）改善螺旋桨进流，使之更加均匀；（3）使桨前流预旋，把原来尾流中损失的旋转能转化为推力功；（4）产生附加推力，这些装置中取得较显著节能效果的有：前置导管、补偿导管、舵附推力鳍、桨后固定叶轮、桨前整流鳍、grim自由旋转叶轮等。

2.2.4 尾部伴流场的改善

（1）加装螺旋桨整流罩。主要用于拖轮等高负荷低航速以及对螺旋桨尺寸有限制的船舶；（2）曲角舵的采用。此方法是采用舵的上部与下部成一定的角度来分别对齐螺旋桨后的流场以减小舵所

受到的扭矩。

3.特殊船舶节能技术应用

3.1 日本开发微泡沫船舶节能

日本海上技术安全研究所在日本东海运输公司的“太平洋海鸥”号水泥运输船上进行微泡沫船舶节能新技术实验。此实验是世界上首次在船上做这种实验，这种新技术是在船首两侧安装长10m的微缝板，通过喷出的空气在船底形成一层薄薄的直径 0.5～1mm微小气泡，从而使船舶节约燃油 8.5%，受水摩擦阻力减少12%。因此一旦这一节能效果被实船实验确认后，此项技术将在同型的“太平洋猎鹰”号水泥运输船上被采用，今后将逐步扩大到大型油船4e0a。

3.2 桨后助推节能扭曲舵

j. tutin是最早提出扭曲舵思想。从20世纪30年代至今有人一直都在从事这方面的理论和实验研究工作。充分利用螺旋桨尾流的能量，把舵的形状控制成在未打舵角时阻力尽可能小是其最基本的思想。利用这种思想能提供足够大的附加推力，在打舵角时又不影响舵效，使整个推进系统的推力系数有明显的提高，达到节能增效的目的。

4.船舶管理的节能

4.1 使用可节能降耗的燃润料添加剂的使用

使用降耗的燃润料添加剂是因为目前的船舶大量使用劣质油，为了降低燃油的费用，为了减少主机结碳、改善主机的磨损而使用添加剂。这样可以有效地降低燃油消耗。国产的添加剂如“百克灵”803 等，价格相对优惠，效果也比较好。进口的添加剂价格一般比较昂贵。

4.2 船体粗糙度的降低

选择合理的涂料系统，提高油漆施工的质量，对船壳板进行打砂，对船壳水下部分实行阴极保护等等是在船舶建造之初降低船体粗

糙度的主要方法。而随着船舶行业的迅速发展，船壳由于锈蚀、水生物附着等原因粗糙度就会增加，再加上船舶航行作业的增加，船舶的航行阻力大大增加了。现代的船体粗糙度降低的主要方法是通过电解装置将海水分解出氯气，杀灭海生物和定期进坞清底。

4.3 船舶航行最佳航线的选择

最佳航线的选择是船舶节能的又一想重要措施。在船舶行业的初期是由船长根据天气状况，凭自身的经验设计出的航线。随着而现在科技日新月异，卫星遥感技术的进步使天气预报越来越准确，全球卫星定位系统使电子导航在船上得以应用，航线选择可以由陆上专家指挥系统，根据各地天气海况等众多因素综合考虑来确定出最佳航线。所以只需要求船长在船舶开航前把本船的基本情况、载货情况、航行任务、航速、船舶机车性能、吃水深度等信送给，就可以由专家指挥系统为船舶选出一条既省时又安全最佳航线。这条航线符合节能要求。