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)中對節(jié)省資源、降低能耗方面給予重視。加強(qiáng)船型的研究開發(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。對于鋼質(zhì)船舶來說，最大的資源消耗莫過于鋼材的消耗，因此鋼材用量的控制對船舶造價(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。因?yàn)榇L對船體鋼料的影響最大，同時(shí)對船舶的總縱強(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。通過對船舶進(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

通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，可以簡化船體結(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、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)操作簡單，適用范圍廣。

有條件的船企，也可采購更高效的焊接技術(shù)。①節(jié)能逆變焊機(jī)。在美國，逆變焊機(jī)的產(chǎn)量占弧焊機(jī)總產(chǎn)量的比例已超過30%，日本已超過50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年國產(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)。攪拌摩擦焊無飛濺、煙塵，不需添加焊絲和保護(hù)氣體，無氣孔、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。激光焊接過程是一種既快速，又幾乎無任何變形的低熱量輸入焊接過程，目前已能對15mm 厚的不銹鋼和低碳鋼進(jìn)行激光焊接。

1.4噴砂—采用無灰塵的精砂

由于鋼板存放周期長，且在露天或半封閉的建造中極容易引起鋼板的銹蝕，需要對船板進(jìn)行噴砂處理。在噴砂過程中，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，建議船企采用無灰塵的精砂。

1.5管理鋼板堆場

鋼板堆場應(yīng)采取防雨措施，盡可能堆放在室內(nèi)或搭建簡易棚。通過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，對環(huán)境影響最大的有兩項(xiàng)：一是制造過程中的焊接、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。但在船舶營運(yùn)壽命結(jié)束后的拆解過程中，這些材料由于沒有再生利用價(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)溶劑型涂料對人體的危害和對空氣的污染已無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。

船舶營運(yùn)

綠色造船不應(yīng)僅局限于船舶的建造過程，也應(yīng)貫穿船舶整個(gè)生命周期。在船舶營運(yùn)到退役的整個(gè)過程中，都應(yīng)使其對環(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，來確定船舶最佳航行速度是船舶在營運(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，對于內(nèi)河水網(wǎng)地區(qū)營運(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，從而擺脫燒水對煤氣的依賴。浙江中小型內(nèi)河船舶眾多，若推廣使用開來，節(jié)省的煤氣費(fèi)用相當(dāng)可觀。又或者在船上安裝太陽能，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）