嘉興船舶制造發(fā)展“綠色造船”的思考

徐月忠

摘 要：嘉興船企船舶建造中在資源利用及環(huán)境保護(hù)中存在的不足，本文探討嘉興推行綠色造船應(yīng)采取的相關(guān)措施，為推進(jìn)嘉興綠色造船模式發(fā)展提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：綠色造船 綠色設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)化船型

嘉興目前大多數(shù)船企所建造船舶的噸位不大，以總噸200-300噸為主，由整體造船到分段造船的模式難以轉(zhuǎn)變，做不到殼舾涂一體化，也做不到綠色造船技術(shù)體系的要求。但在局部上也可以進(jìn)行小構(gòu)件制作，預(yù)舾裝、預(yù)涂裝等；或在船舶建造中對(duì)具體的施工流程、行為進(jìn)行合理的優(yōu)化、規(guī)范和約束；特別是在船舶設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)多做一些經(jīng)濟(jì)型船型和基于環(huán)境保護(hù)的綠色設(shè)計(jì)因素考量。從而既能提高造船效率，又能減少有害物的排放、提高節(jié)能降耗水平。

船舶設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員必須要樹立綠色設(shè)計(jì)觀，在船舶設(shè)計(jì)中對(duì)節(jié)省資源、降低能耗方面給予重視。加強(qiáng)船型的研究開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)備，形成一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)船型和系列船型，從設(shè)計(jì)的源頭上推動(dòng)嘉興造船的綠色進(jìn)程。

1、船舶設(shè)計(jì)的原則與考量要素

節(jié)省資源角度。對(duì)于鋼質(zhì)船舶來(lái)說(shuō)，最大的資源消耗莫過(guò)于鋼材的消耗，因此鋼材用量的控制對(duì)船舶造價(jià)有很大的影響。設(shè)計(jì)時(shí)，①注意船舶主尺度的合理選擇，尤其是船長(zhǎng)。因?yàn)榇L(zhǎng)對(duì)船體鋼料的影響最大，同時(shí)對(duì)船舶的總縱強(qiáng)度也敏感；②注意結(jié)構(gòu)的合理確定，樹立等強(qiáng)度概念，減小不必要的結(jié)構(gòu)裕度，在保證船舶總縱強(qiáng)度和局部強(qiáng)度的情況下降低船舶自重；③注意高強(qiáng)度鋼的合理使用，以減輕船舶的自重；

降低能耗角度。作為航行船舶，其消耗包括燃油、淡水、物料等，其中燃油消耗的費(fèi)用在整個(gè)營(yíng)運(yùn)成本中占有相當(dāng)高的比例。即船舶的線型及船上所配主機(jī)功率的大小、耗油設(shè)備的多少，與船舶的經(jīng)濟(jì)性能關(guān)系非常密切。因此，在保證航速的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)要注意主機(jī)機(jī)型的選擇，具體可從三方面來(lái)考慮：①選取合理的主要素和船體線型，使船舶的阻力性能優(yōu)良；②盡量改善船、機(jī)、槳的匹配， 提高船舶的推進(jìn)效率；③優(yōu)化船舶動(dòng)力系統(tǒng)。

船舶高效性。通過(guò)對(duì)船舶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使下列系數(shù)更優(yōu)，從而提高船舶的節(jié)能水平。

2、結(jié)合以上要素和設(shè)計(jì)原則，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化船型研究和使用

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，可以簡(jiǎn)化船體結(jié)構(gòu)。采用功能多樣化與復(fù)合化的零件，使整體裝置的零件數(shù)減少；合理地設(shè)計(jì)產(chǎn)品中零件、支撐、載荷的布置，確定適當(dāng)?shù)恼w尺寸，提高材料利用率；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)符合工藝性與加工性，以減少加工過(guò)程中的材料損耗與能源消耗；設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)便于維修，提高維修的方便程度；設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)便于回收、拆解，實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用。

船舶設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)可較好地滿足設(shè)備更新拆裝的互換要求，也可以有效地避免舾裝件逐件裝船，從而降低艙室內(nèi)的污染和噪聲危害，提高工作效率和工作質(zhì)量，使勞動(dòng)量和資金的消耗大大減少。

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以提高零部件的通用性、使用的重復(fù)性，亦可以促進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)。如對(duì)駕駛室、船員室以及客船艙室模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化生產(chǎn)。

3、綠色設(shè)計(jì)的其他措施

優(yōu)化船型，比如船型的方改（圓）尖，降低船舶阻力、提高能耗比。

新能源船型，開(kāi)展LNG（LPG）燃料代替燃油驅(qū)動(dòng)主機(jī)的新型動(dòng)力船舶的研究設(shè)計(jì)。據(jù)測(cè)算，使用LNG清潔能源比使用柴油節(jié)約30%-55%的費(fèi)用，在大幅降低船舶運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，可減少環(huán)境污染，具有非常明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

船舶布置優(yōu)化，如干貨船采用前駕駛、集裝箱船的船首駕駛室布置，解決駕駛盲區(qū)問(wèn)題，減少事故的發(fā)生。

新技術(shù)的應(yīng)用。包括船尾附加水動(dòng)力裝置，如前置導(dǎo)管、槳前反映鰭、槳后葉輪裝置；采用球鼻艏、渦尾船型等優(yōu)化船舶線型；溢油監(jiān)視、鑒別等船舶防污染技術(shù)。

新設(shè)備的應(yīng)用。推廣使用節(jié)能型柴油機(jī)、新型燃油添加劑、節(jié)油減煙器、主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)、岸電技術(shù)；優(yōu)化電子噴油控制裝置、機(jī)艙自動(dòng)化控制；舵槳一體化裝置、污油水柜和油氣回收裝置；采用高效推進(jìn)裝置如低轉(zhuǎn)速大直徑螺旋槳、適伴流螺旋槳、導(dǎo)管螺旋槳等，提高槳機(jī)船的匹配度；設(shè)置生活垃圾接收處理裝置及油水分離裝置等措施實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，防止船舶對(duì)水體的污染。

船舶制造

1、改善造船模式，提高船舶建造水平

1.1改進(jìn)船舶構(gòu)件的裝配，提高造船效率

對(duì)船舶骨架，可多進(jìn)行一些以小構(gòu)件為中間產(chǎn)品的制作，并實(shí)施預(yù)涂裝。比如先將船舶底部的龍骨和肋板骨架以幾個(gè)肋位為單位裝配焊接成小構(gòu)件，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)涂裝，再吊裝到船底板上進(jìn)行施焊。

1.2控制余量，提高造船精度，盡量實(shí)施室內(nèi)造船

控制好船舶余量，就是要提高放樣的準(zhǔn)確度，增強(qiáng)號(hào)料、套料的精細(xì)水平，采用放樣切割成型加工工藝，控制好船舶構(gòu)件在加工中的結(jié)構(gòu)余量。而成形的零部件直接或稍加處理即可用于組成產(chǎn)品，從而可以大大減少原材料和能源的消耗。

受技術(shù)和資金等因素的限制，嘉興造船仍然以手工電弧焊為主，而且大多數(shù)在露天平臺(tái)上施工。而鋼板的銹蝕，鋼材邊角料、廢焊材，廢油、含油污的生產(chǎn)用水、密性用水、油漆泄漏，含生活垃圾、含油揩布、廢油漆和廢電子元件等，在露天及下雨中及容易對(duì)周邊環(huán)境和河道造成污染，有必要盡量實(shí)施室內(nèi)或棚內(nèi)造船。

1.3升級(jí)焊接技術(shù)，改善焊接工藝

在船體建造中，焊接工時(shí)約占船體建造總工時(shí)的30%-40%，焊接成本約占船體建造總成本的30%-50%。焊接過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)有害氣體、粉塵、弧光輻射、電磁、噪音等污染，同時(shí)也會(huì)消耗大量電力資源，船舶焊接技術(shù)的進(jìn)步對(duì)推動(dòng)綠色造船的發(fā)展具有十分重要的意義。

嘉興船企多采用以傳統(tǒng)焊條為材料的電弧焊，該方式飛濺較多、焊條利用率低、電能消耗大，使得船舶建造的效率下降、周期延長(zhǎng)、能耗比增加。為此，有必要減少傳統(tǒng)焊條的使用，在船廠中推廣高效焊接工藝的運(yùn)用。可重點(diǎn)推廣以CO2氣保焊和埋弧焊的工藝方法，既減少焊條額飛濺和丟棄又能高焊接速度，生產(chǎn)效率為普通焊條電弧焊的3～5倍，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，適用范圍廣。

有條件的船企，也可采購(gòu)更高效的焊接技術(shù)。①節(jié)能逆變焊機(jī)。在美國(guó)，逆變焊機(jī)的產(chǎn)量占弧焊機(jī)總產(chǎn)量的比例已超過(guò)30%，日本已超過(guò)50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年國(guó)產(chǎn)逆變焊機(jī)僅占當(dāng)年生產(chǎn)的弧焊機(jī)總產(chǎn)量的8.4%。②攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊是一種固相焊接方法，可用于對(duì)金屬板材全熔深焊接，而不會(huì)達(dá)到金屬的熔點(diǎn)。攪拌摩擦焊無(wú)飛濺、煙塵，不需添加焊絲和保護(hù)氣體，無(wú)氣孔、裂紋等焊接缺陷，形成的焊縫強(qiáng)度高、變形小，是一項(xiàng)性能優(yōu)良的環(huán)保焊接新方法。③激光焊接。激光焊接過(guò)程是一種既快速，又幾乎無(wú)任何變形的低熱量輸入焊接過(guò)程，目前已能對(duì)15mm 厚的不銹鋼和低碳鋼進(jìn)行激光焊接。

1.4噴砂—采用無(wú)灰塵的精砂

由于鋼板存放周期長(zhǎng)，且在露天或半封閉的建造中極容易引起鋼板的銹蝕，需要對(duì)船板進(jìn)行噴砂處理。在噴砂過(guò)程中，嘉興船企選用的砂灰塵較多，帶上口罩防塵效果也較差，除了污染環(huán)境外還會(huì)引起呼吸道疾病，鑒于此，建議船企采用無(wú)灰塵的精砂。

1.5管理鋼板堆場(chǎng)

鋼板堆場(chǎng)應(yīng)采取防雨措施，盡可能堆放在室內(nèi)或搭建簡(jiǎn)易棚。通過(guò)減少鋼板表面氧化量，可減少噴砂除銹量，從源頭上減少噴砂粉塵排放量。

2、選擇綠色材料

在船舶全壽命周期中，對(duì)環(huán)境影響最大的有兩項(xiàng)：一是制造過(guò)程中的焊接、涂裝作業(yè)；二是船舶拆解后廢棄的艙室絕緣材料。因此，材料的選擇尤其重要。

焊接材料。在電弧高溫燃燒下，焊絲（焊條） 的添加助焊藥劑隨焊接煙塵一起向空氣中擴(kuò)散，對(duì)操作人員和環(huán)境構(gòu)成危害。因此，應(yīng)選用高效焊接工藝和低毒、低煙低毒低塵焊絲（焊條）。

對(duì)可再利用價(jià)值的艙室絕緣材料的選擇。礦棉、玻璃棉因具有防火、隔音、保溫等性能和可加工性，被用于船舶艙室的內(nèi)裝。但在船舶營(yíng)運(yùn)壽命結(jié)束后的拆解過(guò)程中，這些材料由于沒(méi)有再生利用價(jià)值而被大量拋棄，且其不可降解性直接導(dǎo)致周圍水質(zhì)和土質(zhì)的惡化。研制一種高效、環(huán)保的絕緣材料并制訂相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也將成為完善綠色造船技術(shù)的一項(xiàng)重要工作。

涂裝材料的選擇。傳統(tǒng)溶劑型涂料對(duì)人體的危害和對(duì)空氣的污染已無(wú)法滿足綠色造船的要求，取而代之的將是毒性較小、省資源、省能源的綠色環(huán)保涂裝材料：如水性涂料、粉末涂料和輻射固化涂料等。另外，船舶外板水線以下的涂料，應(yīng)具有驅(qū)趕而并不殺滅海洋生物的性能，是既能防止海洋生物附著，但又不污染海洋的綠色環(huán)保涂料。

部分船舶如公務(wù)艇等可多采用鋼鋁混合結(jié)構(gòu)、纖維增強(qiáng)塑料。

船舶營(yíng)運(yùn)

綠色造船不應(yīng)僅局限于船舶的建造過(guò)程，也應(yīng)貫穿船舶整個(gè)生命周期。在船舶營(yíng)運(yùn)到退役的整個(gè)過(guò)程中，都應(yīng)使其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，能耗最低。

順應(yīng)潮水規(guī)律利用燃油消耗量與航行速度的線性比例關(guān)系，來(lái)確定船舶最佳航行速度是船舶在營(yíng)運(yùn)中節(jié)能減排的方法之一；還有的船戶在燃油中添加燃油添加劑以改善燃油品質(zhì)，提高燃燒性能，提高燃油利用率，既節(jié)約了能源、又減少了廢氣及二氧化碳和硫磺氧化物的排放。

另外，對(duì)于內(nèi)河水網(wǎng)地區(qū)營(yíng)運(yùn)的小功率船舶，可使用燒水壺在柴油機(jī)排氣管上燒水以解決船戶的生活用水，從而擺脫燒水對(duì)煤氣的依賴。浙江中小型內(nèi)河船舶眾多，若推廣使用開(kāi)來(lái)，節(jié)省的煤氣費(fèi)用相當(dāng)可觀。又或者在船上安裝太陽(yáng)能，也能部分減少能源的消耗。

（作者單位：浙江省海鹽縣港航管理處）