船舶节能减排技术论文

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船舶节能减排技术论文（精选6篇）

篇1：船舶节能减排技术论文

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浅谈船舶动力装置节能减排技术

浅谈船舶动力装置节能减排技术

摘要：自2007年以来，全球能源危机和不断上涨的燃料成本，增加燃料需求，国际海事组织以及其他国际组织对船舶排放的关注，节能减排使运输工作重要和突出，节能和减排近年来成为世界各大航运公司的一个主要任务。船舶运输能耗高，研究和应用的节能技术，减少能源消耗，加强船舶的船舶管理和设备的维护保养和节能减排的基本管理，不仅可以节省燃料成本航运企业，还可以减少对环境的污染，经济和环境船只保护双重效益。本文主要介绍了船舶动力装置在节能和减排技术，技术的应用现状船舶动力装置。

关键词：船舶 动力装置 节能 减排

一、引言

海上运输的主要工具——船舶，随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义。

二、国内外节能减排技术的发展

从1970年代以来发生了两次能源危机，石油价格的飙升，航运企业管理成本增加。特别是近年来，不断上涨的油价已经迅速，导致船舶营运成本结构因素有显著变化，比例的燃料成本正在迅速增加，已超过50%。船舶节能、降低燃料消耗和燃料成本，提高工厂经济已经成为一个重要的主题，使船舶节能工作太多的关注。所以从柴油机制造商船厂和船舶公司，一直以减少船舶燃油成本上下功夫，以提高其经济效益。

一艘船在节能技术进步，两个两个地加强基础管理。技术进步是使用船舶节能技术促进船舶开展节能工作，例如，在新的构建船舶设计的船、机、桨叶在能源消费在优化设计，合理配置推进柴油机和电厂，尽量减少船舶阻力、提高推进效率，推进柴油机长冲程和更少的缸数、小型化的柴油机，充电系统优化改善，提高扫气压力、优化燃烧室和新燃烧系统，提高了燃油喷射系统，提高最高燃烧压力等等，最新【精品】范文 参考文献

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为了减少燃料消耗柴油发动机直接；推进柴油机电厂方面包括主轴发生器，该系列螺丝，废热回收等节能技术来提高整体效率的船。加强基础管理包括：船舶合理调度；去经济频道和使用气象导航；以减少导航和节能速度；使用劣质燃油；加强维护管理的设备，合理的维护，保持柴油机及其动力设备良好的工作条件等。

三、节能减排新技术在现代化船舶上的应用成果

3.1 韩国船舶新技术可省50%燃料费

韩国大型造船企业STX造船海洋9月21日表示，该公司开发了这项技术的节能船舶准备接受订单。这种技术可以大大减少碳排放在船舶营运，可以节省高达50%的燃料成本。

3.2 船舶发动机余热回收系统研发动态

日本发展涡轮增压器生成系统。系统的开发用于推进柴油发电机的涡轮增压器和新开发的高速发电机相连，将发动机废热回收对于权力，内部使用，恢复电力作为一个平台，电力供应柴油发电机组的发电能力。此外，该系统的使用，二氧化碳的排放量最高可以减少4.6%，还可以减少燃料消耗。

四、船舶动力装置典型节能减排措施分析

4.1 柴油机排气与冷却水余热的再利用

燃料在汽缸中燃烧后尾气和冷却水热了，只有很少的热量来充分利用。因此，对于我国巨大的远洋运输船队来说，节能领域是有前途的。这些可以用来加热的有效使用，现在最常见的是燃气锅炉和主机暖缸使用冷却水热量，燃气轮机也使用主机余热。

4.2 提高船舶动力装置的效率

船舶动力装置包括主、辅机和传动轴系统和设备等。因此，为提高工作效率，整个电厂应该在各方面采取有效措施。

1）优化主机。由于柴油发动机技术的发展，无论是低和中速或高速柴油机的燃油消耗率是大大降低，但差异的各种机器是显而易见的。因此，施工船舶应根据船舶具体情况，选择性能稳定，经济好的主机。由于能源消费的主机在整个电厂的比例和最大，所以主机优化来提高效率的发电厂的影响最大。目前主要的柴油发动机低转速、长冲程，目标是减少石油消耗速率，同时，主机和低速大直径螺旋桨匹

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配效果好。节能功率主机主要是降低燃油消耗率，重油或替代燃料，提高操作效率的船。

2）主发电机燃烧劣质油。主发电机燃烧和主机相同的重油，意识到只有一个品种油，使房间布局和管道布局大大简化，减少了维护工作量。同时也节省燃料成本。

3）优化船、机、叶片。由于船舶航行的情况要复杂得多，和外部条件（加载、道格拉斯、污染等）和经常变化；同时，船、机、桨本身技术状态将会改变，所以，这三个协调特征改变，这样他们的技术和经济指标偏离设计状态，影响能量转换的完善程度，因为这个原因，使用管理工作人员在操作的船应该是清楚的各种特点和经常调整操作点，使他们处于最佳状态，操作目标的实现节能。

4.3 废气处理技术

减少粒子的新技术。最常见的方法是在排气管上安装一个粒子捕获器，用来捕获排气微粒，在特定条件下或条件，使粒子捕获器清洁得到再生。目前，再生方法有很多，但捕获设备材料、工艺的限制，捕获器再生可靠性可以是一个很好的保障。还需要广泛的研究。是否有任何其他技术也广泛深入地，如：静电捕获技术、旋风分离点技术，燃料添加剂技术。但这些技术从实际还有很多距离。

五、船舶动力装置节能减排技术的展望

5.1 新型油料节能技术

燃料添加剂渗透到柴油，柴油，催化气化，使柴油油缸完全燃烧，减少黑烟，节省燃料。随着科学技术的发展，燃料添加剂技术将继续进步，不断适应需求的节能减排环境。

5.2 开发代用燃料

发达国家的经济依赖于石油燃料和石油燃料得到有限，容易出现短缺，许多科学家一直在考虑到原油储存、燃料生产和石油消费等。未来的船舶动力装置只能考虑石油作为基本燃料，可以考虑使用其他新能源来取代石油。

5.3 采用风帆助航

利用风能资源，使用帆导航将船舶节能的另一种方式。随着电子计算机和自动化技术的发展，计算机自动控制帆帆与电厂控制和优化

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适合已成为一个现实的发展风向航行提供强有力的支持。

六、结论

总之，在整个世界节能减排研究背景，我国节能减排在船也已经投入更多的力量。我们的优势在于落后的优势，除了新技术开展创新以外，还通过发展先进的全球标准信息网络管理技术，对整个船舶集成系统、智能管理，从系统，总的来说，掌握创新的方向，使我们的船舶业具有较强的竞争能力。

参考文献

[1] 欧礼坚.浅谈船舶节能技术改造[J].广东造船.2009，（4）.[2] 程楠，李军.船舶减排的标准之困[J].中国船检.2009，（6）.[3] 彭斌.船舶节能技术应用综述[J].舰船科学技术.2010.[4] 陆亦恺.船舶动力系统节能技术动态[J].上海海事大学，2010.------------最新【精品】范文

篇2：船舶节能减排技术论文

随着世界范围内的能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对于发动机在节约能源和控制污染物排放方面的要求日趋严格。虽然船舶柴油机主要在大洋作业，对地区生态环境影响较小，但是必然促使全球有害物总量上升；且全球石油资源日趋紧张，提高资源利用率是全球各国的共同责任，因此船机节能减排技术是当今的一个重大课题，本文主要分机内和机外两大类来阐述船用柴油机节能减排技术的发展路线。机内节能减排措施

机内主要是通过改善燃烧来达到节能减排的目的，本文主要从油、气及燃烧的角度，介绍涡轮增压、高压共轨、先进燃烧三大技术，其他还有加水技术、充量调节、米勒循环、电控液压气阀传动机构技术等。1.1 涡轮增压技术

1.1.1 基于余热回收的涡轮增压技术

众所周知，柴油机与涡轮增压器作为流通特性不同的两个热力系统，它们的匹配是有矛盾的，低负荷时涡轮增压器无法提供柴油机需要的增压压力；高负荷时，涡轮发出的功又会过多。所以可以将涡轮增压器的连接轴与一高速发电机相连，该发电机同时具有电动机的功能（如图1），高负荷时，发电机将增压器多余的轴功转化为电能，起到排气能量回收的作用；低负荷时，与压气机轴相连的发电机工作在电动机模式，补偿不足的涡轮功，提高增压压力，改善了柴油机的低负荷性能和启动工况性能。进而实现节能减排的目的。

涡轮连接轴图1 涡轮增压器与发电机的连接

发电机

图2 工作原理示意图

1.1.2 两级涡轮增压技术

两级增压系统的结构通常是在柴油机的排气管上由一个较小的高压级增压器和一个较大的高压级增压器串联连接组成，并且通过一些辅助措施，使增压压力在一定范围内可调。如图3所示为两级增压系统示意图，柴油机废气首先经过带废气旁通阀的高压级涡轮膨胀做功，然后经过低压级涡轮膨胀做功；而新鲜进气则经过低压级压气机压缩后进入高压级压气机，由于此时压缩空气的温度与压力都较高，因此在高压级压气机与柴油机进气管之间增加中冷器来降低进气温度，从而增加柴油机进气充量的密度与流量，经过中冷器冷却的进气最后进入进气管。

图3 两级增压系统示意图

当柴油机在低速工况运行时，废气放气阀关闭，废气经由高压级直接流向低压级，两个压气机同时做功，虽然废气流量较小，废气能量不高，然而进气经过高、低压级压气机压缩后，进气压力相比单级仍然会有大幅的上升，进气流量也进一步增加，从而提高了柴油机的低速扭矩并改善低速排放。当柴油机在高速工况运行时，高压级增压器的废气放气阀开启，一部分废气不经过高压级直接流向低压级做功，以降低高压级的废气流量与做功能力，使增压压力不至于超过设定的最高压力极限。由于废气能量较大，低压级增压器也能保持较高的效率，提高高速工况的进气量，以满足柴油机高、低工况的运行要求。高压级废气放气阀也可根据实际需要选择传统气动阀或者可调节电控阀进行无级调节。

柴油机采用两级增压后，由于进气压力上升，进气流量也大幅上升，可改善缸内混合气的质量，NOx并不显著增加，而微粒的排放量却会降低，特别是低速大负荷时的微粒排放明显减小，改善柴油机的低速油耗。1.2 高压共轨技术

共轨系统的组成原理如图4所示。在该系统中，高压油泵前端的齿轮泵将燃油从油箱里抽出，再通过燃油滤清器送入高压油泵升压并输送到共轨管，最后经高压油管进入喷油器。共轨管上安装的共轨压力传感器、压力调节阀和电控装置形成闭合的压力控制回路，从而确保所需的供油压力。电控单元ECU根据柴油机工况（转速、负荷、空气温度、冷却液温度等）和共轨压力计算出最佳的喷油时间和喷油量，发出驱动信号并通过驱动电路控制喷油器的电磁阀，获得最佳的喷油效果，以达到优化柴油机燃烧的目的。

高压共轨柴油机燃油喷射电控系统实现了柴油机喷油过程中喷油压力、喷油量、喷油定时和喷油规律分别单独控制，从而大大增加了柴油机优化的自由度，为柴油机进一步提高性能、降低排放提供了更广阔的空间。

图4 高压共轨系统原理示意图

1.3 先进燃烧技术

1.3.1 均质预混合燃烧（HCCI）

HCCI它是指大量燃料和稀释物(空气和再循环废气等)在进气过程中预先混合成均质混合气，当压缩行程活塞运动到上止点附近时，均质混合气自燃着火的一种燃烧过程。HCCI燃烧方式结合了柴油机压燃和汽油机均质混合气点火燃烧的特点，基本特征是均质、压燃和低温火焰燃烧。与传统的点燃式发动机相比，它取消了节气门，泵气损失小，混合气多点同时着火，燃烧持续期短，可以得到与压燃式发动机相当的较高热效率；与传统柴油机相比，由于混合气是均质的，燃烧反应几乎是同步进行，没有火焰前锋面，燃烧火焰温度低(低于2000K)，且HCCI燃烧方式可以同时保持较高的动力性和燃油经济性，不受燃油和氧化物分离面混合比的限制，也没有点火式燃烧的局部高温反应区，因此可以同时降低NOX和PM；另外由于HCCI燃烧只与本身的物理化学性质有关，它的着火和燃烧速率只受燃料氧化反应的化学反应动力学控制，受缸内流场影响较小，同时均质预混的混合气组织也比较简单，因此，在发动机上实施HCCI燃烧模式还可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计。1.3.2 低温燃烧技术

柴油机低温燃烧是一种新型的燃烧方式，近年来在国内外得到了广泛研究，其降低排放的机理如图5所示。低温燃烧与HCCI燃烧不同，它对混合气的均质程度没有特殊要求，主要通过引入超高比率的冷却过的EGR降低燃烧温度，使缸内燃烧过程在Φ-T图上的路线避开NOx和碳烟的生成区，实现NOx和碳烟零排放所需的GER率一般高达70%以上。

图5 柴油机低温燃烧原理图 机外节能减排措施 机外措施本文主要介绍尾气后处理，废热回收，采代用燃料等技术，其他还有燃油的预处理技术等。2.1 尾气后处理技术 2.1.1 SCR 用还原剂对含NOx的气体进行催化还原处理，使之有选择地和气体中的NOx进行反应，而不和氧气发生反应，称为选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)。可以与柴油机尾气中的NOx发生催化还原反应的还原剂有两类：一类是液氨、氨水和尿素等含氨基(NH3)的物质；另一类是烷烃、烯烃、醇类和柴油等含碳氢的物质。本文主要介绍尿素SCR技术。

图6是尿素SCR后处理系统的基本组成。典型的尿素SCR系统包括催化剂、尿素喷射系统以及各种传感器。尿素水溶液通过喷射系统，定量地喷入排气管中，尿素分解生成NH3。在SCR催化剂表面，NOx被NH3还原生成N2。尿素SCR的工作过程从时空上可以分解为尿素喷雾分解过程和SCR催化反应过程，这两部分需要综合考虑，才能达到良好地使用效果。

图6 尿素SCR系统示意

2.1.2 低温等离子体辅助催化还原技术

将低温等离子体(non-thermal plasma，简称NTP)技术与催化技术相结合(non-thermal plasma assisted catalyst简称NPAC)，不仅可以提高催化剂对转化的化学反应活性，而且可以降低低温等离子体的能耗，实现对柴油机污染物排放的有效控制，其机理阐述如下。

NTP在放电过程中会激发产生大量的高能电子，这些高能电子可以打断多种气体的化学键,从而在等离子体气相反应区内产生大量的不饱和键,这些不饱和键在空气中被氧化形成活性基体,其代表性的反应如下：

e+O2—O*+O* O*+O2—O3 e+H2O—OH*+H* H2O+OH*—2OH 当柴油机废气进入NTP气相反应区时，PM中主要成分C在氧化性活性基体作用下生成CO和CO2，NO转化为NO2，HC氧化生成为HC*，随后在催化剂的作用下，NO2被还原为N2，HC被转化为CO2和H2O，主要反应如下：

C+O*—CO C+O3—CO2+O* NO+O—NO2 NO+OH—NO2+H2O e+NO+O2+HC—NO2+HC* NO2+HC—N2+CO2 +H2O 式中e为高能电子；O*为O基；OH*为OH基；HC*为HC的中间产物。2.2 废热回收技术

对于船用大功率柴油机，有一种特殊的机外净化有害排放的技术：废热回收(Waste Heat Recovery，WHR)技术。WHR技术将尾气中的废热引入锅炉或蒸汽涡轮，与柴油机组成联合循环，可以改善整个系统的热效率，降低油耗。WHR技术基本上不改变柴油机的工作过程，但是由于提高了船舶动力系统的整体热效率，会使单位功率的NOx排放降低。

WHR系统结构简图如图7所示。为使采用WHR技术的柴油机产生更多的废气能量，可以重新匹配涡轮增压器，并采用进气管直接从环境大气中供给发动机进气的方式，而非从机舱进气。一般船用柴油机设计上可接受的最高进气温度为45℃，相应于热带气候下船舶轮机舱的温度，如果直接从大气中供给进则进气温度将不会不超过35℃。较低的进气温度使得涡轮增压器可以重新匹配以获得更高的废气能量，而柴油机的热负荷却保持在较低的水平，即原来设计的进气温度为45℃时的水平，这样就可以避免因提高废气能量而危及柴油机的可靠性。

图7 WHR系统结构简图

把废气的能量引入锅炉或蒸汽涡轮，产生电能，可回收约相当于柴油机功率11%的电能，用于助力推进或供应船舶服务。废气能量的回收使整个系统的能源利用率显著提高，各种有害气体(CO2、NO、SO等)的比排放相应地同比例降低。2.3 代用燃料

为了解决能源危机和环境污染这两个主要问题，在全世界范围内掀起了寻找内燃机清洁燃料的热潮，世界各国都投入了大量的资金和人力，开展了广泛的研究和开发工作，积极开发新能源，寻找可替代石油产品的代用燃料。到目前主要的研究方向有天然气、醇类燃料、氢燃料等，其中天然气以其资源丰富、价格便宜、燃烧排放污染少等突出优点，倍受人们青睐，被认为是21世纪最有发展前途的清洁代用燃料之一。下面按供气方式的不同介绍一下天然气发动机的几种技术：

⑴进气道混合器预混合供气方式：发动机供气系统包含一个与化油器类似的部件混合器，燃气与空气靠缸内负压被吸入混合器混合后进入汽缸燃烧。这种方式的优点是结构简单，价格较低。但是由于不能精确的控制燃料供给，而且无法进行闭环控制，难于精确地控制空燃比，因而难于达到较高的排放水平，不能充分发挥天然气改善排放性能的潜力。

⑵电控单点喷射系统(SPI)：是在进气总管上装一个中央喷射装置，用一到两只喷嘴集中喷射，气体喷入进气管与空气混合后由进气歧管分配到各个气缸中进行燃烧作功。系统可以由电脑控制进行燃料喷射，燃料供应准确、均衡、稳定性好。但是燃料在吸入各个汽缸前要经过各个进气歧管，造成燃料浓度的不均衡，影响发动机的稳定性能。该种喷气系统结构简单、工作可靠、成本低廉、维修调整方便，而且对原车的改装较小，改装成本较低，特别适合于小排量的发动机。

⑶电控多点喷射系统(MPI)：是在每个气缸进气口处装一只喷嘴，由ECU控制按照一定的模式分别对各个汽缸进行专门喷射。该种喷射方式由于燃料在进入汽缸前行程最短，可以实现对空燃比按周期和按缸进行控制，具有良好的响应性，所以燃料供应准确度、均衡性、稳定性、排放性都优于单点电喷，但比单点电喷结构复杂、成本较高。多点喷射系统的喷射模式有以下三种：

同时喷射：由ECU控制所有气缸喷嘴同时喷射，喷射的频率根据发动机运行工况的不同，可以是一个工作循环喷一次，也可以是喷两次或四次；

分组同时喷射：将所有气缸分成几组，发动机每转一转只有一组喷射，各组轮流进行喷射；

顺序喷射（SFI）：各缸分别按照各自的喷气正时，发动机每循环喷一次。可以保证按照发动机各缸的进气行程同步地进行喷气，有利于燃气与空气的混合；同时，由于其控制的实时性强，使得空燃比的控制更为精确，有利于提高发动机的动力性并改善了排放性能。但是，顺序喷射会导致喷气阀驱动电路的增加及ECU软、硬件设计的复杂化，对微处理器的性能要求更高，使电子控制系统的成本增加，所以一般只在排量较大的高档车上使用，以较高的价格换取较好的动力性。

⑷缸内直接喷射：MPI及SPI两种喷射方式均属于进气道喷射，属于缸外喷射。气缸内直接喷射则是将气体直接喷入气缸内。缸内气体喷射完全实现了燃料供给的质调节，对空气冲量几乎没有影响，为进一步完善发动机各项性能提供有利条件。缸内气体喷射具有缸外进气阀处喷射的所有优点，但结构复杂，对技术要求高。现在只有美国、日本、德国等少数国家在开发及应用该项技术，还没能广泛应用于汽车发动机上。小结

要达到良好的节能减排效果，靠单一的技术一般很难实现，常常是多个技术的并用，如涡轮增压+高压共轨+后处理。下面是拟的船舶柴油机总的发展途径：

船用低速柴油机方面攻克关键零部件制造技术和工艺进一步提高国产化率降低制造成本，提高国产化部件质量，提升产品竞争力。加强对低速柴油机专有技术，如经济性、排放、故障诊断、电液控制系统、智能化控制系统等先进技术进行消化吸收和研究，形成自主研制的能力。通过消化和分析已引进的国外最新一代许可证产品，梳理其设计思想、设计方法和实现途径以及需要突破的关键技术，开展小缸径船用低速柴油机关键设计技术论证和设计开发研究。

船用中速柴油机方面，拟在现有自主品牌中速柴油机开发研制的基础上，深入开展自主知识产权船用中速柴油机系列化产品的开发研制，全面掌握中速柴油机系列的设计方法，同时加强部分核心部件(高压共轨、增压器、电控单元、轴瓦等)的自主研制，提高关键配套件的国产化率。

船用高速柴油机方面，借鉴和应用自主品牌中速柴油机开发研制的思路、方法和手段，开展自主知识产权船用高速柴油机开发研制，掌握船用高速柴油机总体设计和关键零部件设计技术。

重点开展船用发动机高压共轨技术、高增压技术、智能控制技术、高效燃烧技术、排放控制技术、气体发动机技术、能量综合利用技术等研究及开发应用，研究并掌握柴油机智能化控制单元的技术性能和关键技术，具备开发自主知识产权的大功率船用发动机智能控制系统的能力；开展气体发动机、双燃料发动机及替代清洁燃料发动机设计开发；研究船用发动机排放控制关键技术，掌握船舶排放控制机内技术和前后处理技术(EG R、SCR、喷水等)，以适应越来越严格的船舶排放法规要求，开展船用发动机能量综合利用系统开发，掌握其关键设计技术，进一步提高船舶动力系统的综合效率和减少有害排放物的总排放量，达到节约能源、减少环境污染的目的。

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

篇3：船舶节能减排技术论文

关键词：船舶,节能减排,环保

0 引言

船舶的碳排放具有移动性、跨区域性、无界性等特点, 为了响应国家环境保护的要求, 船舶的设计开始向着节能减排的方向发展, 随着科学技术的进步节能型船舶的设计已经取得了一些成就, 但是仍然存在一些问题, 本文就节能型船舶的发展趋势和研发中存在的问题进行分析, 同时提出了船舶节能减排的技术策略。

1 航运业碳排放和节能减排的现状

1.1 航运业碳排放现状

相对于其他运输方式, 航运业是比较环保、节能的运输方式, 因此航运业的碳排放的问题一直被忽视。通过比较航运业和其他运输行业的碳排放, 可以看出航运业的碳排放量最小, 但是这并不意味着航运业不需要进行减排, 目前越来越多的国家开始注视航运业的减排问题。对于中国, 交通运输业是油品消费较大的行业, 其中航运业占的比例较大, 因此航运业的碳排放总量较低, 但是增长速度却超过了其他行业。

1.2 航运业节能减排的现状

随着可持续发展战略的提出, 我国通过制定节能减排的具体目标和措施, 使得航运业在节能减排方面取得了一定的成绩, 但是在航运业的节能减排中仍然存在一些问题:节能管理机制不健全, 不协调;缺乏市场经济的刺激政策和手段;基础工作不到位;能耗控制机制不完善;节能信息服务不完善等。

2 节能型船舶的发展趋势和在研发中存在的问题

2.1 节能型船舶的发展趋势

目前节能减排已经成为船舶行业关注的重要问题, 选择节能型船舶是节能减排的重要因素。选择节能型船舶需要坚持的两个原则:1) 根据不同的地形, 不同河流, 选择不同的节能型船型;2) 根据经济效益因素选择不同的节能型船型。节能型船舶除了船型、螺旋桨等因素影响节能外, 还存在许多因素, 比如航速和外界条件等。

2.2 节能型船舶在研发中存在的问题

1) 政府支持力度不够

节能型船舶的研发与推广需要大量的资金, 因此节能型船舶必须得到政府的大力支持才能取得明显的进步, 但是部分政府对于节能型船舶的环保作用认识不到位, 并没有给予资金以及政策上的支持, 这是节能型船舶在研发中存在的主要问题。

2) 节能环保意识不强

人们对于环境保护的意识不强, 必须依靠宣传才能增强节能减排的意识。节能型船舶的宣传力度不够, 导致决策者以及船东对节能型船舶的认识不够, 从而影响节能型船舶的研发和推广。

3) 短期经济利益的影响

节能型船舶的造价较高, 受经济利益的影响, 大多数船东会选择造价低、短期经济效益高的船舶, 一般不会选择造价高的节能型船舶。

4) 基础设施的制约

目前我国中一半的航道存在机械化程度低、技术条件差、工作效率低等问题, 这些问题影响大型节能型船舶的推广。

5) 缺乏法律保障

近年来环境污染日益严重, 需要利用法律对环境保护进行制约, 目前船舶的能耗对环境污染造成的影响非常的大, 由于缺乏法律保障, 对于环保型船舶没有明确的规定, 导致节能型船舶推广受到阻碍。

3 内河船舶节能减排的应对措施

船舶的节能技术需要从以下几个方面进行考虑:降低船舶阻力、提高推进效率、优化系统配置、节能设备的应用、新型能源的开发与利用。

船舶的减排技术应该从以下几个方面进行考虑:通过节能进行减排、船舶整体设计、设备配置的问题、使用的燃油。

3.1 降低船体的阻力

对船体进行低阻力线性设计可以起到节能降耗的效果。低阻力线型设计如图1所示, 主要包括总体设计优化和线型优化, 经过验证, 低阻力线型能够节约1%~3%的能源。除了对船体进行低阻力线型设计可以减少船体的阻力以外, 船体表面也可以进行减阻处理, 主要包括减阻涂料和气泡减阻两种方法。其中气泡减阻是利用空气润滑的概念, 并且气泡减阻已经在船舶中得到应用。利用涂料进行减阻可以节省4%~8%的功率, 目前已经运用到大型集装箱上, 但是还没有应用到小型和散装船。理论研究Theoretical Research

3.2 提高推进效率

提高船体的推进效率技术包括改善尾部设计、采用主机设备两种方法。其中改善尾部设计主要是指加装螺旋桨, 采用曲角舵以及加装舵前缘整流体等方法。利用主机降低功率, 可以降低船舶的燃油率, 采取这项技术可以节省3%~6%的能源消耗。

3.3 利用废热进行节能减排

船舶运行过程中会产生大量的热量, 大多数以热辐射和热交换以及废气的形式消耗掉。采用废气再利用技术不仅可以节约能耗, 还能起到环保的作用, 由于对于废热再利用的技术较为复杂, 因此在大型集装箱船中的应用较多。

3.4 燃油使用方法的改变

在船舶中采用轻质低硫燃油和燃油乳化技术, 都可以起到减排的目的。利用燃油乳化技术降低了燃油的燃点, 从而降低了碳化物的形成, 起到了减排的目的, 在新船上采用这项技术比较实用。

3.5 对船舶进行压载水处理

对于船舶进行压载水处理主要包括两个方面:采用压载水处理装置;研发无压载水船舶。在压载水处理方法中, 分离加化学消毒方法应用较为广泛。将压载水处理系统应用到船舶上面临几个问题:增加了生产成本;选择合适的位置来满足设备的需求;达到防爆要求等。无压载水船舶的研究已经得到人们的广泛关注, 并且取得一定的成就, 但是仍存在部分技术问题, 因此今后对无压载水船舶的研发具有重要意义。

4 结论

通过本文对航运业节能减排现状的研究可以看出我国在创建节能减排的航运业中存在部分问题, 发展航运业的低碳排放以及节能减排是我国航运业面临的一个挑战。随着我国环境保护力度的加强以及节能型船舶研发力度的加大, 我国船舶节能减排技术将会逐步完善, 推动航运业的发展和进步。

参考文献

[1]徐建豪, 龚安祥.中国航运业节能减排存在的问题及对策[J].世界海运, 2011, 3 (11) :42-44.

[2]郭万达, 冯月秋.低碳发展:制度重于科技[J].开放导报, 2011 (4) .

篇4：船舶节能减排技术的应用探究

【关键词】节能减排；船舶性能；减阻降耗；经济航速

社会经济的不断发展给交通运输行业带来巨大的考验，车辆、船舶等交通运输加剧了 的排放，其在一定程度上影响了人们的身心健康以及社会经济的健康可持续发展，其中被认为是最清洁、最环保的船舶运输行业也不能幸免。因此，研究船舶运输行业的节能减排具有十分重要的现实意义。

一、船舶节能减排技术重要性

船舶节能减排是航运发展的需要，船舶运输努力的方向就是利用最合理的航速和耗油关系来获得最好的经济效益，对于船舶运输行业来说，船舶节能减排已经成为船舶企业落实科学发展观的关键步骤，其对建设资源节约型、环境友好型社会有着重要意义。在实际的船舶运输中，工作人员需要根据船舶运行航线、工况等实际的变化情况，对船舶实际运行中的耗油等进行分析以及修正，以便得到船舶实际的耗油数据，从而分析船舶实际的节能方式，为满足实际船舶运输需要奠定坚实基础。船舶节能减排也是我国法律法规的强制性要求，我国明确规定了到2020年，我国二氧化碳排放量会降低到16%，船舶运输单位运输周转耗能量降到15%，因此可以说船舶节能减排技术在一定程度上符合我国节能减排总体战略。

二、船舶节能减排的影响因素

1.船舶性能

船舶自身的性能会影响到船舶节能减排的效果，一般来说，不同船舶主辅机状态、涂装底漆以及污底情况、运营年限、型号以及船体浸水体积等都会对船舶节能减排产生不同影响。船舶主辅机是船舶运输过程中重要的耗能设备和安全设备，主辅机运行效率越高，船舶燃烧效率就越高，这样就可以适当降低船舶单位耗油量，在一定程度上对船舶节能减排工作起到重要作用；不同运营年限的船舶主机磨损程度不同，长时间运行的船舶主机磨损较大，其单位耗油量较大，对能源利用效率、污染物排放等存在一定的影响；不同型号的船舶抗风浪性能不同，其甲板受风面积以及船舶耐波性等都会对船舶节能减排效果产生一定的影响；船舶船体浸水体积会在一定程度上影响船舶兴波阻力，进而影响船舶节能减排效果。

2.环境因素

在船舶实际运行的过程中，环境因素会在一定程度上影响船舶燃料燃烧效率，进而船舶节能减排效率。具体来说，环境因素主要指的是船舶运行过程中的地理环境和自然环境，包括温度、气压、航道条件以及气象条件等，这些环境因素很大程度上会影响船舶耗油水平以及排放水平。例如大风会增加船舶运行阻力，影响船舶主机负荷，进而增加船舶耗油量；在海拔比较高的地区运行时，大气压力会随着海拔的升高而降低，空气含氧量也随之降低，这样船舶燃料就不能充分燃烧，单位燃料燃烧的实际功率也会降低；航道弯曲角度、交叉情况、航道宽度以及航道深度等都会在一定程度上影响船舶能源消耗以及废气排放情况，航道弯曲度越小，燃烧消耗越少。

3.效益因素

船舶资金投入成本以及效益水平在一定程度上反映了船舶企业给我国国家社会带来的经济效益以及实施节能减排的效果。船舶企业在进行高效低成本投入时，能够更合理地实施节能减排工作，促进船舶节能减排效果的实现，但船舶企业在进行比较高成本投入时不仅不能带来经济效益，还有可能使企业产生负经济效益，进而打击船舶企业节能减排的积极性，严重影响船舶企业的发展。船舶企业的经济效益指的是在船舶运行中，产品投入比值，其效益的高低在一定程度上影响着整个船舶行业。从国民经济方面来讲，经济效益就是说全部的构成要素和其中某个构成要素之间的百分比，经济效益越高，船舶节能减排发展越迅速。因此可以说，经济效益是船舶节能减排重要影响因素之一。

三、船舶节能减排技术的应用

1.船体减阻降耗

船舶船体减阻降耗是船舶节能减排重要手段之一。从船舶设计层面上讲，船体减阻降耗可以从船体低阻力线型设计、浮态调整、船舶船体表面减阻以及低风阻上层建筑等方面进行设计研究。低阻力线型设计主要包括线型优化和总体设计优化两个方面，如下图3.1所示。低阻力线型设计中的总体设计优化指的是设计优化人员根据设计经验和母型船等，在保证船舶具有足够排水量的前提下，调整方形系数和浮心位置，选取合适的船型尺寸比。而线型优化则指的是船舶船体线型的UV度、水线进流角以及去流角等的设计对船舶船体阻力具有一定的影响，设计优化人员依靠模型试验和CFD手段等，反复调整船舶线型，并最终确定船体的低阻力线型。船舶在实际航行中的阻力不仅仅取决于船舶的静水阻力，还与航线上风浪流等环境因素有关，研究人员对船舶在多种转载工况下的阻力性能进行研究，实现了在全航程多工况下船舶综合阻力性能全面提升的目標，从而形成了船舶船体减阻降耗的浮态调整方法。低风阻上层建筑则指的是设计人员通过优化船舶船体上层建筑的外形，降低风阻力，从而实现节能减排。

2.使用经济航速

船舶的燃油消耗是一种综合反映船舶节能减排技术与经济性的指标，其与船舶航速息息相关。在实际的船舶运行过程中，经济航速的概念主要有三种，也即最低燃油消耗率航速、最高盈利航速以及最低燃油费用航速，实际意义上的经济航速常指的是最低燃油消耗率航速。船舶主要部分有锅炉、船舶主机以及发电柴油机等，其中最重要的耗油就是船舶主机耗油，其重要的耗油特点就是在运行船舶主机时，船舶功率和船舶航速之间具有三次方关系，因此应适当地降低船舶航速。从实际的船舶运行方面进行考虑，当船舶转速和功率变化时，船舶主机消耗燃油量就会受到船速、换气量以及喷油量的影响，因此就要找到一个船舶航速和耗油的最佳平衡点。最佳平衡点主要从以下几个方面进行考虑：船舶航速和主机耗油量关系、船舶耗油设备的状态、船舶运营年限、船舶航行条件、船舶实际的运行路线等。因此，船舶使用经济航速的基本原理就是工作人员在主机安全的转速范围内，根据主机实际的运行情况，找到船舶耗油和航速最佳的平衡点。

3.提高推进效率

提高船舶推进效率主要有改进尾部伴流场、主机降功率使用等方式，改进尾部半流场指的是在船舶船体上加装螺旋桨整流罩，这种技术主要应用到对螺旋桨尺寸有限制的以及拖轮等高负荷低航速的船舶。加装螺旋桨整流罩后的螺旋桨后流场、桨轴上下不完全对称，其螺旋桨桨轴上方流场偏右，桨轴下方流场偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，来分别对齐螺旋桨后流场，进而减少船舵所受扭矩，这种节能措施可在服务航速工况下节省4%的功率。主机降功率使用指的是将船舶主机的功率降低，进而降低船舶燃油消耗率，达到船舶节能的目的。这种节能技术较为成熟，虽然初次投入成本较大，但从整个船舶生命周期来看，该节能技术经济性较好。目前，很多的大型船舶公司可以接受这种优化设计方案，其通过主机的优化配置可实现3%—6%的降耗。

4.废热回收及废气处理

船舶废热回收及废气处理也是一种较为重要的船舶节能减排手段，其中船舶废热回收主要指的是船舶废热利用技术，其回收原理图如下图3.2所示，在船舶燃油消耗中，大概有50%的热量以热辐射、废气以及热交换的形式浪费掉。船舶主机废热利用透平转化功率为最大功率的0.6%到4%，这種利用技术初次投入资金较多，多用在大型集装箱船上；船舶主机冷却水废热再利用则可对船舶扫气和缸套的废热进行再次利用，从而提高2%到3.5%的主机功率，这种回收系统较为复杂，通常需要与蒸汽透平和废气透平等联合使用，因此多用在大型集装箱船上。船舶废气处理主要指的是船舶安装废气净化器以及船舶采用废气循环系统，船舶废气净化器可以有效去除船舶废气中的SOX以及微尘颗粒等，其去除率可达到98%、80%，船舶废气循环系统则可以有效减少船舶中的NOX，其主要是加装一个EGR单元，以降低船舶废气的峰值温度，从而减少船舶的产生。

结语

总而言之，船舶节能减排不仅能满足我国航运发展的需要，还能符合我国节能减排的总体国家战略，因此工作人员要采取合适的措施，对船舶进行节能减排优化设计，例如船体减阻降耗、使用经济航速、提高推进效率以及废热回收及废气处理，从而提高船舶节能减排效果，推动我国船舶运输行业的健康发展。

参考文献

[1]何放平，王海松.浅析船舶节能减排技术的应用[J].山东工业技术，2016（1）

[2]赵春生.船舶柴油机节能减排技术的研究与应用[J].黑龙江科技信息，2014（36）

[3]郝金凤，强兆新，石俊令，索双武，肖丽娜.船舶设计节能减排技术策略[J].舰船科学技术，2012（9）

篇5：船舶节能减排措施

船舶节能已成为世界各国造船界和航运界研究的重要课题，他关系到节约燃料资源和费用、环境保护以及船舶运营经济效益等问题。为此，国内外均投入大量人力、物力进行重点研究，我国还颁布了《节约能源管理暂行条例》。随着造船业的发展，船舶燃料费用呈显著增高趋势，占船舶航运运营总费用开支成本的比例颇大。据统计，油船约占60%，散货船约占50%，定期客货船约占35%，小型运输船也占25%~30%。因此，船舶节能极其重要，是关系到国民经济发展的问题。

一、全球船舶造成的大气污染的现状

按照国际标准化组织(ISO)的定义:空气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质进人大气中，呈现出足够浓度达到足够的时间，并且因此而危害人体的健康、舒适感和环境。船舶在营运过程中会产生一些特殊的大气污染问题，例如运输散装煤灰、水泥的船舶在港口装卸、储运过程中产生的粉尘以及运输散装化学品、油气的船舶发生的化学品和油气蒸汽泄漏。船舶发动机以及锅炉等设备燃烧燃料后排放的废气，因其排放量大，持续时间长，随着船舶的航行自然而然地形成了一个对环境造成很大危害的流动污染源。据统计，世界各地超过100总吨的已登记的5多艘民用船舶，每年耗用燃油约5亿吨，燃油燃烧每年释放出约16亿吨CO2和3000多万吨SO2。

二、防止空气污染的背景

篇6：船舶节能减排技术论文

郭海军 李巨东张传勇 张孝义 王首旗

河南省商丘商电铝业集团有限公司

地址：商丘市青年路251号，邮编：476000，电话：03702806098近年来，我国经济快速增长，各项建设取得很大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快经济结构调整、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快地发展。同时温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。因此，进一步加强节能减排工作，是应对全球气候变化的迫切需要；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低２０％左右，主要污染物排放总量减少１０％的约束性指标。为实现此目标，我省出台了《河南省重点用能单位节能管理办法》，制定了《河南省重点耗能行业“3515节能行动计划”》，提出针对全省钢铁、化工、有色、煤炭等9大行业、300家企业年均综合能耗降低5万吨标准煤的节能指标，最终实现我省 “十一五”节能1500万吨标准煤的目标。

铝行业作为高耗能行业，节能减排的任务非常重大。2009年国务院出台了《有色金属产业调整和振兴规划》，要求重点骨干电解铝厂吨铝直流电耗下降到12500kWh以下。要实现这一规划所确定的目标，只有对现有电解槽进行节能技术创新研究和节能技术改造才能实现。

河南省商丘商电铝业集团公司是一家集电解铝生产、铝深加工、造纸、发电、机械加工、安装、建筑等为一体的企业集团。为实现节能减排目标，集团公司加强了组织领导，成立了以董事长为组长的节能减排领导小组，明确节能指标，狠抓责任落实，将节能任务层层分解到各二级机构、车间和班组，细化完善了车间和班组小指标竞赛的节能减排考核标准。同时，为了加强节能减排和降耗管理，集团公司节能环保办公室认真贯彻落实国家能源政策以及相关法律、法规和标准，加强宣传与培训，编制能源计量和统计制度，制定能源定额，并按定额进行考核，确保集团公司能源计量和统计的规范化、制度化，促使能源的合理分配与使用。

节能减排除加强能源管理外，更重要的是靠技术创新和技术进步来达到节能减排效果。因此，集团公司不断加大科研投入，以河南省铝冶炼节能工程技术研究中心为平台，选能耗高、排污多的生产项目为突破口，加快技术创新研究，加快节能技术改造。铝冶炼节能工程研究中心和铝厂根据企业实际情况选择电解槽异型阴极技术进行技术创新研究，并对部分200KA预焙电解槽进行了技术改造，取得了显著的节能减排效果。

在电解铝行业目前的技术水平下，铝电解的电能利用率只有不到50%，也就是说真正用于电解反应和将常温原材料加热到电解温度所需的能量，只占到实际电耗的50%，其余的能量均通过散热损失掉了。与此同时，由于电解槽的大型化，单位散热面积的发热量越来越大，如何将更多的热量散发出去，已经成为电解槽热平衡设计的重要课题。这就存在一个悖论，一方面电解槽的能量利用率很低，大部分能量都散发损失掉了；另一方面，又不能通过加强保温来减少能量的损失，反而还要加强散热以维持电解槽的热平衡。出现这一问题的根本原因在于，电解槽自身的电阻较大，电流通过时产生的压降较高，发热量远远大于实际加热物料所需能量。因而提高电解槽能量利用率的根本途径只能是降低槽电阻，即降低槽电压。电解槽的压降主要由母线压降、阳极压降、电解质压降、分解电压、阴极压降和效应分摊组成，在现有技术条件下，电解质压降是有可能进一步降低的。

电解质压降主要由极距控制，目前电解槽的极距一般控制在4-5cm。由于电解槽中强大电流产生的磁场作用，槽中的铝液是按一定规律流动的，因而铝液表面必然会产生波动，并随铝液流速增大而加剧。有文献表明，铝液的波动在2cm左右。如果铝液不波动，生产中极距就可以降低2cm，对应的槽电压将降低约700mv，节能效果将非常显著。为了解决上述问题，有人发明了异形阴极技术，采用在阴极表面形成若干凸起，阻挡铝液流动的方式降低铝液波动，进而降低极距和槽电压，起到节能降耗的作用。该方法经有关企业试验，结果表明槽电压由4.1v降至3.8-3.9v，槽况运行稳定，吨铝节电700-800

度，节能效果相当可观。但是在实际应用过程中还存在大量的工程化难题。一个是这种异型的阴极只能在新电解槽或者在电解槽大修时才能采用。电解槽的使用寿命一般在5-7年，使得大量正在生产的电解槽需要在多年以后才能启用该项技术。阴极结构的改变，使电解槽启动方式必须相应改变，增加启动费用。另外，异形阴极凸台的寿命较难维持，经试验企业一年多的应用，已经有很多凸台被破坏掉了。当大量凸台破损后，不但不能起到降低铝液流速，减缓铝液波动的作用，反而加剧铝液的波动，使电解槽难以稳定运行，甚至影响整个电解槽的寿命。

针对上述技术问题，我们设计了一种铝电解槽配重式阴极挡铝墙。这种配重式阴极挡铝墙既可装配于新槽，又能用于正在生产中的旧槽改造。将新型挡铝墙技术对现有200KA电解槽进行改造后槽电压由4.12v降至3.8-3.85v。按此计算：我公司改造130台电解槽后，全年可节电5600万度，实现节标煤19600吨，相当于每年可减排CO2 43120吨、减排SO2 326吨、减排粉尘4600吨，具有显著的经济效益

和环保效益。该挡铝墙项目现已申请了专利一项，并利用此技术已完成全公司90多台电解槽配重式挡铝墙改造，有关改造仍在进行中。

在电厂脱硫方面，公司对鑫源热电厂两台240吨锅炉排烟系统进行了脱硫技术改造。我们采用了较先进的干法脱硫专利技术，将几种块状脱硫剂，粉碎到2mm以下细小的颗粒，通过压缩空气泵按量打到炉内，和煤一同燃烧，脱硫效果达到96%。按每年燃烧煤量54万吨计，将减排二氧化硫5415吨，环保效益非常明显。

2009年，商电铝业集团公司通过加快技术创新和技术改造，使供电标准煤耗降低至503克标准煤/千瓦时，较2008年513克标准煤/千瓦时下降了10克标准煤/千瓦时,实现节能量7367吨标准煤；供热标准煤耗42.43千克标准煤/吉焦，较2008年供热标准煤耗42.55千克标准煤/吉焦下降0.12千克标准煤/吉焦，实现节能量149吨标准煤；单位电解铝综合交流电耗14178千瓦时/吨，较2008年单位电解铝综合交流电耗14405千瓦时/吨下降了227千瓦时/吨，实现节能量23009吨标准煤。2009年共实现节能量为30525吨标准煤。依赖于加快技术创新和技术改造，2009年商电铝业集团公司在资源综合利用、环境保护和节能降耗诸方面取得了显著的经济效益和社会效益，促进了企业的持续、健康发展。

商电铝业集团公司虽然在节能减排方面做了一定的成绩。但随着集团公司的发展，循环经济产业链不断拉长和产业结构的调整，部分设备不能和调整后的生产相适应，有的工艺技术不合理，还需要进一步创新和改进。在能源计量系统的管理方面还有薄弱的地方，虽然集团公司的一、二级计量仪表配置较为完善，但三级计量仪表配置还需要完善。因此，我们仍需要在节能管理、节能技术创新和技术改造方面下大功夫。今后将继续依托河南省铝冶炼节能工程研究中心这一科技创新平台，在电解铝生产方面，重点进行电解槽挡铝墙技术、电解铝不停电停槽节电技术、电解铝船型阳极技术、电解铝阳极钢爪联接技术等进行创新研究；在制浆造纸生产方面，继续进行化学制浆造纸-氧化铝联产的工艺研究、造纸节水工艺研究、造纸污水深度治理研