內燃機節能裝置在船舶的應用研究

康凱

摘 要：船舶航行運輸必須依靠燃油的支持，由于受到國內外形勢及各種因素的影響，燃油價格處于動態的起伏變化狀態，使得船舶航行運輸也面臨風險，必須加快船舶節能技術的研究與發展，使得內燃機節能設備在船舶系統內部發揮作用，達到節能環保的效果。文章首先分析了船舶內燃機節能設備的工作原理、節能技術以及未來的發展趨勢。

關鍵詞：內燃機；節能設備；船舶系統；應用

燃油成本是船舶航行運輸的主要成本之一，在整個的船舶運營成本中占據很大的組成部分，要想確保船舶運輸的經濟效益，就要積極控制船舶營運成本，控制燃油成本，積極研究并改進內燃機節能技術，優化調整內燃機節能設備，以此來確保船舶在節能減耗的狀態下高效工作和運行，達到節能減排的目標。

1 船用內燃機節能設備的原理與構造

依托于初始的陸用內燃機節能設備，并結合船舶主機功率以及船舶設備的功能特點等等，根據實際工作中的需要來科學選擇合金成分，優化選定油路結構與濾器形態，其中節能主體同磁性濾清器融合為一體，其結構牢固穩定，便于裝配與利用。

設備工作原理：參照透射電子顯微鏡微區電子衍射，柴油流經節能設備，經過處理會形成沉淀物，出現結晶狀態，同未經節能設備處理前的柴油相比，沉淀物的結構、形態、密度、結晶狀態等都會有極大的不同。通常來說，經節能設備處理的柴油，所形成的沉淀物質較為疏松，結晶狀態一般呈現出：晶體或非晶體兩大形態。

常溫狀態下，柴油內含各類碳原子數的烷烴，也就是說各類碳氫化合物并非以單分子形態存在。單分子化合物能夠締結為大分子結構，因為其中含有氫鍵以及極性。單分子化合物經歷了從單分子合成→大分子集團分解→單分子結構的合成與分解過程，這兩大變化過程達到一種動態的平衡，在柴油未流經內燃機前，要經節能設備的磁場處理，此時大分子集團的結合與分解的平衡狀態將被打破，其中大分子集團的分解占據上風。這樣被合成的大分子集團同那些沸點與黏度都較高、但凝固點較低的雜質就會以固體晶核的形式呈現出來，作為結晶的晶核，在節能設備的作用下，柴油沉淀物最終結晶成晶體。同樣的溫度、同樣的壓力下，節能設備處理后的柴油，其內部會產生大量的自由單分子，低溫作用下會發生液化反應，液化成細小液滴，這樣燃油就能夠更加高效、持續、安全地使用，不會形成煙霧污染，也有效控制了有害物質的排放，達到節能環保的效果。

2 科學選擇多元化合金

內燃機節能設備的主體構造原理為：多元合金，其質量水平會關系到節油效果。必須加強多元化合金類型的選擇，對于多元合金類型的選擇，要對其材質的特征、性能等進行優化分類與調整，從中優選出多元合金類型與材料，為了確保內燃機節能設備充分發揮節能的效果，就應重點選擇出多元合金磁體。通常來說，合金磁體材料的磁場不應太大或太小，因為這樣會影響節油效果，加劇油體的損耗，增加燃油成本，磁場強度一般在某一相對較小的范圍內會創造積極的節能成效。

3 改革油道結構與磁濾器的形態

3.1 改革并完善油道結構。對于船舶內燃機來說，其油道結構通常包括單油道與雙油道，一般以原始的單油道為基礎，檢查并測試其他油道，主要的油道類型為：二油道、三油道、四油道，每一個油道的具體規格、類型如表1所示。

通過測試臺架得出：二油道能夠節油，但是節油率有限；四油道能夠為內燃機的運轉與運行提供保障，也就是說內燃機不分地域、區位都會享受到充足的供油，然而，其節油效率則不明顯，其中，三油道則具有良好的節油效果。

3.2 科學選擇磁性濾器。通常情況下，柴油無論是生產、運輸還是實際運用，其中都會摻雜大量雜質。柴油機中通常安裝了一粗、一細的過濾設備，在柴油正式進入柴油機前，流經這兩個設備，雜質得以清除，然而，其中的類似于金屬的雜質無法有效清除、過濾。類似的雜質流經柴油機汽缸時會發生燃燒，這就使得柴油機的各個零部件可能遭受磨損的威脅，從而提升內燃機設備的成本投入。要想控制這一現象，可以將磁性濾器裝在內燃機節能設備中，從而對單體金屬濾清器、雙體金屬濾清器以及組合金屬濾清器進行全面的對照、對比與檢測。這三類金屬濾清器中，經過實驗測試研究表明：最佳的濾器結構形態為：大流量油道與復合網形結構濾器共同使用。

3.3 加大力度研究劣質油預處理設備。要想實現對內燃機節能設備的優化改造與改良，就必須加大對劣質油預處理設備的研究力度，國家相關部門要做出具體的燃油標準規定，以此來約束并提高內燃機燃油的質量，要參照所在地所購得的油料質量，來對應研制出科學有效的預處理設備，發揮預處理設備的油料處理作用，從而確保油料質量，進而全面提升內燃機節能設備作用的發揮。

4 船舶系統中內燃機節能設備的發展趨勢

從當前來看，船舶系統中較為高端、功率較大的內燃機的耗油率已經得到了大幅度控制，而且有深入節能開發利用的趨勢，因為依然有大規模的余熱隨著排氣系統、冷卻系統消耗掉。特別是排氣大概要損耗掉30%左右的熱量。所以，為了達到節能降耗的目標，不僅要控制船舶內燃機節能系統自身的能耗，還要充分利用余熱。因此，要加強對內燃機余熱的回收，將這些余熱用在一些生活熱源中，從而達到節能減排的效果，利用余熱來發揮輔助推動性功能和作用。未來的內燃機節能推進系統勢必朝著以下方向發展：第一，通過控制蒸汽壓力，選擇多回路余熱鍋爐的方法，有效提升廢氣熱量的回收效率，實現對所產生大量蒸汽的有效利用。第二，選擇多級混壓式汽輪發電機。對于在一萬千瓦以上的柴油機來說，科學選擇余熱發電的方法，當主機功率較大、供電充足時，可以使余熱化作推進動力。第三，對于主機排氣冷卻水和滑油內部的熱量進行全面有效地回收，而且也應積極控制船舶設備的耗電、耗能量，主要的設備包括：變速泵、變速風機等等。第四，余熱系統內部的一些設備要努力朝著標準化、規范化、系統化等方向發展，從而達到控制成本、確保設備工作效率等作用。

現階段，我國的船舶內燃機余熱回收技術依然處于初步發展時期，船舶的各個系統依然在發揮作用，但是，熱回收效率卻相對較低，只有一些大型的、遠距離航行的船舶內燃機使用廢熱鍋爐來發揮對余熱的回收與使用，達到能量熱量充分利用的效果，對于小型船舶系統來說，其主機余熱依然處于排空狀態，余熱未得到有效利用。一些長途航行燒重油的主機則正在逐步使用余熱鍋爐和熱水器，一些小型漁船內部還安裝了熱水器。近年來，隨著節能技術的發展進步，各種各樣的節能設備與裝置正在走向運用與普及，例如：小型號的余熱鍋爐、構造簡單的熱水經濟器等等，這些設備體現出構造簡單、功能健全完善等特征，適合裝配在小型柴油機內部，發揮節能環保功效。

5 結束語

內燃機節能裝置在船舶設備系統中發揮著不可替代的重要功能和作用，必須加大對內燃機節能技術的研究力度，積極改進并提高內燃機節能裝置的功能和作用，確保其節能功能作用的有效發揮，從而保證節能技術的有效利用，提高船舶運輸的經濟效益。

參考文獻

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