船舶設(shè)計(jì)中節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

洪敏

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國國際貿(mào)易地位不斷提高，海上運(yùn)輸占世界國際貿(mào)易量的95% 以上。船的動(dòng)力裝置，對(duì)于整個(gè)船來說非常重要，在動(dòng)力裝置系統(tǒng)中，柴油機(jī)可以提供動(dòng)力，但柴油機(jī)的熱利用率比較低，會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)環(huán)境不利的廢棄物，對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有很大的影響，所以要提高柴油機(jī)的燃燒利用率，提高船舶動(dòng)力裝置系統(tǒng)的效率，進(jìn)行節(jié)能減排，提高整體的效率，促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：船舶設(shè)計(jì);節(jié)能減排;應(yīng)用

0 前言

時(shí)代在快速的發(fā)展與進(jìn)步，船舶的節(jié)能減排技術(shù)也需要?jiǎng)?chuàng)新，為環(huán)境發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。未來節(jié)能、減排、高效將是任何產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流，同樣也是發(fā)展的方向與目標(biāo)，想要從根本上實(shí)現(xiàn)其創(chuàng)新與再造，需要措施進(jìn)行提升，需要時(shí)間逐漸發(fā)展。

1 船舶節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的必要性

在我國的進(jìn)出口貨物中，有很多都是通過海上運(yùn)輸?shù)模暗暮哪芰渴鞘执蟮模欢ㄒ獙?duì)它進(jìn)行節(jié)能減排的改造，并且還要保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，勇于創(chuàng)新。

1.1 相關(guān)經(jīng)濟(jì)的影響

船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)不僅需要專業(yè)的人才，還必須要有大量的資金，但是現(xiàn)在有一些地方的政府對(duì)于節(jié)能型船舶還不是特別重視，認(rèn)識(shí)并不是特別全面，在資金方面也沒有充足的支持，有一些人對(duì)于保護(hù)環(huán)境的意識(shí)還不夠高，所以要加大宣傳力度來提高人們的環(huán)保意識(shí)，節(jié)能型船舶也需要宣傳，讓人們了解到節(jié)能降低能耗的船舶是非常重要的。和一般普通的船舶來比，節(jié)能型的船舶造價(jià)比較高，有很多的人都會(huì)選擇造價(jià)低的，但是這并不是長遠(yuǎn)的發(fā)展。我國現(xiàn)在的航道有一半的行道，機(jī)械化程度比較低，技術(shù)條件也差，

這些問題的存在，也影響了節(jié)能型船舶的發(fā)展。

1.2 船舶行業(yè)對(duì)海洋及全球溫室效應(yīng)的影響巨大

船舶的耗能量是十分大的，一定要對(duì)它進(jìn)行節(jié)能減排的改造，并且還要保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源。有研究表明，國際的航運(yùn)對(duì)環(huán)境會(huì)有很大的影響，會(huì)產(chǎn)生很多的二氧化碳，還會(huì)排放一些有毒的氣體，不僅污染空氣環(huán)境，還影響了海洋的環(huán)境。船舶動(dòng)力系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，要和時(shí)代的潮流聯(lián)系起來，使用節(jié)能減排的裝置，讓環(huán)境得到可持續(xù)的發(fā)展，高效利用能源，讓船舶的動(dòng)力裝置系統(tǒng)得到創(chuàng)新。近幾年全球的能源危機(jī)和燃燒成本都在不斷上升，燃料需求量非常大，一艘船舶在節(jié)能技術(shù)上進(jìn)步，比如說在設(shè)計(jì)船舶的時(shí)候可以將能源消費(fèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理地選擇柴油機(jī)和電廠，減少船舶的阻力，提高效率。在平時(shí)的時(shí)候要加強(qiáng)對(duì)于船舶的維修管理，保證柴油機(jī)和其它的動(dòng)力裝置設(shè)備運(yùn)行良好。

2 船舶設(shè)計(jì)中節(jié)能減排技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用

2.1 提高研究者的專業(yè)素質(zhì)

船舶動(dòng)力裝置的節(jié)能減排創(chuàng)新需要廣大應(yīng)用者及使用者提供更多的建議，然而，在發(fā)展中，研究者對(duì)船舶動(dòng)力裝置本身的前沿信息了解過少，對(duì)于動(dòng)力裝置更新再造的方式與信息了解不多，這將是發(fā)展動(dòng)力裝置節(jié)能減排路程的一大障礙，實(shí)現(xiàn)高效能節(jié)能減排，促進(jìn)動(dòng)力裝置的更新再造需要廣大人員的參與配合，需要更多的研究者通過培訓(xùn)或者講座，甚至是對(duì)國際前沿信息的瀏覽了解掌握更多的動(dòng)態(tài)，從而促進(jìn)船舶動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)與研究，實(shí)現(xiàn)船舶動(dòng)力裝置的發(fā)展，促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)。

2.2 動(dòng)力及生產(chǎn)模式的節(jié)能化

船舶依靠電能來驅(qū)動(dòng)艦船運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)方式，應(yīng)用至今已有 160 余年的歷史。早期技術(shù)條件下的電力推進(jìn)裝置由于增多了能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，帶來了設(shè)備昂貴、傳動(dòng)效率低、維護(hù)保養(yǎng)工作量大等一系列缺點(diǎn)，故船舶電力推進(jìn)應(yīng)用在很長一段時(shí)間里并沒有得到廣泛應(yīng)用。隨著“限硫令”實(shí)施和鋰電池技術(shù)與岸電設(shè)施的發(fā)展，電能作為清潔能源，現(xiàn)已成為船舶動(dòng)力行業(yè)的熱點(diǎn)之一。電動(dòng)船舶具有噪音小，碳、硫等廢氣污染物及 PM2.5 顆粒實(shí)現(xiàn)零排放等優(yōu)點(diǎn)。但純電動(dòng)船舶的續(xù)航能力較差、充電時(shí)間較長，且改造成本較高，比較適用于區(qū)域性游覽船、輪渡、公務(wù)船和航程短噸位較小的貨船。

生產(chǎn)模式主要是就動(dòng)力裝置的生產(chǎn)而言，主要就生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)而言，生產(chǎn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程是從源頭上就船舶動(dòng)力裝置而談?wù)摰摹Ｉa(chǎn)模式雖然不是直接對(duì)動(dòng)力裝置本身而言，卻是間接提高裝置生產(chǎn)效率，保證裝置質(zhì)量的途徑，從而促進(jìn)裝置的更新創(chuàng)造與節(jié)能高效性。

2.3 船舶節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

一是太陽能。由于太陽能是清潔能源且可再生，是船舶節(jié)能減排的重要方向。目前為止，可將光熱轉(zhuǎn)換和光伏技術(shù)投入船舶使用。光熱轉(zhuǎn)換，即通過太陽輻射能加熱物體獲得熱能，進(jìn)而朝著太陽能熱發(fā)電方面發(fā)展;光伏技術(shù)，即利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)來進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，直接通過太陽能將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能。相比于光伏技術(shù)，光熱技術(shù)的可行性不是很高，因而光伏技術(shù)成為船舶節(jié)能減排的一個(gè)重要技術(shù)。

二是風(fēng)帆助航。2007 年，全球首艘用巨型風(fēng)箏提供輔助動(dòng)力的貨船“白鯨天帆”號(hào)在德國亮相，其耗油量減少了 10%～35%。隨著我國對(duì)帆翼理論的研究突破，風(fēng)帆助航技術(shù)受到越來越多學(xué)者的研究，推出了多種助航系統(tǒng)。不同的船型需根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的風(fēng)帆系統(tǒng)，既節(jié)約能源，又減少污染。由于風(fēng)能穩(wěn)定性較差，在風(fēng)帆助航船上，應(yīng)附加其他節(jié)能措施，綜合提高船舶節(jié)能效果。三是海洋能。海洋除了為人類提供石油、可燃冰等礦產(chǎn)資源，還蘊(yùn)藏著一種能源——海洋能。海洋能和太陽能類似，是清潔能源且可再生，主要包括潮汐能、波浪能等。利用一定的方法，將海洋能等短周期波轉(zhuǎn)換為電能，供海岸燈塔和導(dǎo)航用電。目前，發(fā)展海洋能是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。

伴隨著石油消耗日漸枯竭，如何實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為迫在眉睫的事情。我國現(xiàn)有船舶主要以柴油為動(dòng)力，燃料消耗高，廢氣排量大，既增加運(yùn)輸成本，又污染環(huán)境。目前，綠色能源在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用范圍而言，主要有LNG 動(dòng)力，純電力推進(jìn) / 港口岸電和風(fēng)帆輔助推進(jìn)等形式。LNG 作為清潔型能源，大幅度降低氮氧化合物和二氧化碳的排放，杜絕了硫化物的微小顆粒等其他有害物的排放。

2.4 更新船舶動(dòng)力裝置生產(chǎn)的模式

生產(chǎn)模式主要是就動(dòng)力裝置的生產(chǎn)而言，主要就生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)而言，生產(chǎn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程是從源頭上就船舶動(dòng)力裝置而談?wù)摰摹Ｉa(chǎn)模式雖然不是直接對(duì)動(dòng)力裝置本身而言，卻是間接提高裝置生產(chǎn)效率，保證裝置質(zhì)量的途徑，從而促進(jìn)裝置的更新創(chuàng)造與節(jié)能高效性。無論通過哪種措施提升船舶的節(jié)能減排效能都是未來發(fā)展的趨勢(shì)，都是時(shí)代發(fā)展的必備過程，隨著科技的推進(jìn)，人工智能與大數(shù)據(jù)也將會(huì)應(yīng)用于此，從而促進(jìn)其發(fā)展。

2.5 對(duì)于廢熱回收以及廢氣的處理

對(duì)于船舶的節(jié)能減排來講，進(jìn)行廢熱回收以及廢氣處理也是其節(jié)能降耗措施的有效手段之一。在船舶的運(yùn)行過程中，船舶燃油消耗的過程中會(huì)有熱量的產(chǎn)生，但是其中有差不多一半的熱量都是以廢氣熱輻射等形式浪費(fèi)掉。

3 結(jié)束語

船舶對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說非常重要，而且船舶的用處也是非常多的，可以用來捕撈、運(yùn)輸?shù)取鹘y(tǒng)的船舶動(dòng)力裝置已經(jīng)不再適合時(shí)代的發(fā)展了，現(xiàn)在我們研究的是船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排，做好動(dòng)力裝置系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，這樣環(huán)境才能夠可持續(xù)發(fā)展。

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