船舶節油技術綜述

常國強

（中遠集裝箱運輸有限公司 上海 200080）

為建設資源節約型和環境友好型的社會，我國工業在現代化發展的浪潮下越來越將可持續發展戰略放在首位。燃油價格的不斷攀升使航運企業的效益急劇下降，造成如今航運市場不景氣的現狀，航空運輸企業如何在這么嚴峻的形勢下實現節能減排與企業的利益最大化，其關鍵因素在于船舶節油技術的不斷改進，在動力系統、能源選擇以及能量再利用等多個方面實現技術的改進，從而降低企業燃油成本。筆者分析了近年來船舶節油技術在各個方面的突破，希望能為節油技術其它方面的改進提出參考。

1 船舶節油管理措施

1.1 優化內部節能，調整結構

隨著我國科學技術的發展，油價越來越高，而在船舶節油技術的管理方面，經濟航速在航運公司中的使用越來越廣。經濟航速主要包括絕對經濟航速和相對經濟航速兩種，利用這兩種經濟航速在船舶使用中進行指導，調整船舶內部節能結構，如優化壓載和調整最佳傾角。在經濟效益的原則指導下，根據實踐經驗建立經濟航速計算模型，計算船舶的壓載和最佳傾角，利用船舶傾斜儀測定船舶傾角（包括左右傾角、橫傾、縱傾）。為了降低船舶運營成本還要完善其壓載系統，壓載系統不僅要保持船只空載的穩定性，又要保證重載時的適航性。在調整壓載系統的過程中，可以調整壓載艙中的壓載吸口大小，在設置壓載總管時可以將壓載艙和掃艙的壓載管連在一起。結合燃油成本控制理論進行船舶內部結構的調整，達到節油的目的。

1.2 改善原油的調節比例

國際燃油價格的快速上漲使得船舶燃油成本不斷上升，尤其是到2015年歐盟即將公布的強制使用低硫燃油的規定，燃油成本會更高。如圖1所示為燃料油國內價格2013-1-1到2013-3-31的180cst價格走勢圖，價格增幅很大。航運公司可通過減少燃油消耗量降低燃油成本，因此可使用價格便宜的高粘度燃油380cst，380cst燃油是在50℃時的運動粘度大于等于380平方毫米/s的燃油，在總的價格走勢中價格變動不大。其次，可以在正常使用的燃油中加入添加劑以增加燃燒值，通過合理的計算確定合適的原油調節比例。

1.3 船體改造優化設計

圖1 燃料油國內價格2013-1-01至2013-3-31走勢圖

船體改造優化的目的是通過對船舶線性優化、動力推進和船配件等三個方面的改進優化實現技術節油。首先，在船舶線性優化過程中，主要包括對船舶尾部形狀的改造，船舶線性優化技術以球尾船型設計為例，依據主要原理為流體力學原理，通過對球尾產生與船尾尾波的計算，預測出船體的吃水線長度，以期起到消波壓浪的作用，由尾流影響整流從而增加船舶推進效率，根據實驗預算出主機功率節約了8%以上。其次，營運節油中以優化船舶航線實現經濟航速。第三，船配件產品如減阻節能球鼻艏在降低興波阻力中的應用，以及槳后自由旋轉助推葉輪的改進，助推葉輪可以提高6%—9%的船舶推動力。

1.4 動力設備優化設計

首先，在推進船舶動力中，螺旋槳的改進可以最大程度上提高航船推動力，螺旋槳的工作效率與直徑大小密切相關，確定合理的螺旋槳的葉片面積可以提高氣蝕余量利用率，降低其摩擦損失，從而間接提高船舶驅動效率，降低燃油使用。第二，調整噴油定時設備，在行進阻力較小時可以減少噴油量，節省燃油使用量。第三，船舶上耗能最大的動力系統是引擎，可以在三個方面優化主機，即降低能量轉換損失、減少推進功率和新能源的開發。新型的電子智能式主機是通過液壓機械系統來實現推動功能的，由于電子智能主機可以實現更為精準地測量，以共軌燃油噴射技術為代表，新型主機的研發提高了燃油使用率，降低了環境污染同時節約了航運成本。

1.5 自然影響因素

2013年，國內某遠洋集裝箱運輸公司通過對比多家燃油供應商的優勢和劣勢，將燃油選擇定位于俄羅斯遠東港口燃油供應地。充分考慮到地理位置和季節的優勢，扣除俄羅斯加油的港口使費及船舶繞航成本，直接節約燃油成本達500多萬美元。自然因素的影響還包括氣候、潮汐等，以風向舉例，可以在頂風環境下合理安排出航時間，既可節省航行時間又可節約燃油。

1.6 其他非自然因素

已經分析了很多與節油技術直接相關的技術，如動力系統、主機、螺旋槳的改進以及環境因素的綜合考慮，還需要在航船保養方面加大力度，同時合理選擇航線，此外，在相關工作人員的培訓中要加強節油意識的培養等。

2 節油技術組合設計分析

2.1 主機作為船舶上耗能最大的動力系統，其技術改造設計過程要考慮到時間、燃油利用率以及改造成本等多項因素，通過綜合分析主機滑閥式噴油器技術、電子控制氣缸油注油器技術、封堵主機增壓器以及船舶吃水差優化系統等多項主機改進技術的優缺點，推薦使用電子控制氣缸油注油器技術改造，在電子智能化控制下，在燃油注入時壓力的掌控范圍較好，適當的燃油壓力使其霧化，增加了燃燒利用率，充分燃燒的情況下也降低了SO2、一氧化氮、CO等有毒氣體的生成。國內某大航運公司先后完成了30余艘船舶電子控制氣缸油注油器技術改造，與改造前相比，氣缸油日耗量降低約20%左右。

2.2 在節能減排的主要措施中，還可以加強對柴油機的排氣和冷卻水的余熱再利用，柴油機的排氣溫度可達到250℃以上，因此二次吸收排氣的高溫能力可以供應船舶的燃油加熱等。

2.3 在船舶的動力系統技術改進的前提下，推進船舶動力中的螺旋槳的改進可以最大程度上提高航船推動力，螺旋槳的做功效率與直徑大小密切相關，可以通過設計具有較低轉速而直徑相對較大的螺旋槳，因此伴流分數會降低，增大船舶推進效率；此外，還可以通過內旋槳的設立提高推進力，主要依據反槳效應，內旋槳方向與來流流入槳盤的切向速度呈180℃角，在一定程度上降低了推力減額值。

3 改善的節油環境分析

2011年的聯合國報告指出，全球范圍內的環境承載污染已達到上限，必須全力實現技術改進，為避免環境污染和氣候變換帶來的災難性的后果，各行各業均要加強技術改進。節約燃油在降低企業成本的同時也減少了溫室氣體的排放。在剛過去的“十一五”期間,中國航運企業、煤炭企業、石油企業乃至餐飲服務業均以節能減排的可持續發展戰略指導企業發展，最后中國實現了單位GDP能耗總體降低20%的戰略目標。船運行業更要為降低環境污染不斷完善和改進節油技術。

4 結語

為建設資源節約型和環境友好型的社會，我國工業在現代化發展的浪潮下越來越將可持續發展戰略放在首位。燃油價格的不斷攀升要求船舶行業要以經營增效和能源降耗為核心，不斷強化工作人員的節油意識，抓住近年來船舶節油技術在各個方面完善和改進，實現節油技術新的突破。

[1]周維民.船舶使用經濟航速淺析 [J].中國遠洋航務,2011(11):12-14.

[2]徐倩,汪洋.航運企業應對油價波動的戰略思考[J].中遠集團研究發展中心,2012.

[3]李彩芬,李國岫.柴油機廢氣再循環技術的應用研究[J].柴油機·Diesel Engine，2010，(1).

[4]歐禮堅.淺談船舶節能技術改造[J].廣東造船,2013，(4).