【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 完全可以靠電動(dòng)機(jī)向前行駛。現(xiàn)代重工介紹稱，通過(guò)采用混合動(dòng)力方劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文式的動(dòng)力體系，可以大幅減少船舶的震動(dòng)和噪音，而且通過(guò)節(jié)省25%左右的燃料，可以取得將二氧化碳年排放量約減少10噸的效果。 新型動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)動(dòng)態(tài)瓦錫蘭公司推出“Energopac”舵/槳聯(lián)合系統(tǒng)。這種新型聯(lián)合系統(tǒng)能夠優(yōu)化舵系與螺旋槳之間的協(xié)作，從而提高推進(jìn)效率。使船舶節(jié)省高達(dá)9％的燃油。與傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)相比。能使船舶的二氧化碳排放量減少20％、氮氧化物排放量減少90％。 船舶發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收系統(tǒng)研發(fā)動(dòng)態(tài)日本開(kāi)發(fā)渦輪增壓器發(fā)電系統(tǒng)。此次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)把用于推進(jìn)的柴油發(fā)電機(jī)的渦輪增壓器與新開(kāi)發(fā)的高速發(fā)電機(jī)相連，將發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收為電能，供船內(nèi)使用，回收的電能相當(dāng)于一臺(tái)用于電力供給的柴油機(jī)發(fā)電裝置所發(fā)電量。此外，使用該系統(tǒng)，%，還可減少燃料的消耗[4]。船舶動(dòng)力裝置典型節(jié)能減排措施分析 柴油機(jī)排氣與冷卻水余熱的再利用燃油在氣缸內(nèi)燃燒后的熱量大部分被排氣和冷卻水帶走，只有小部分熱量得以充分利用。因此，對(duì)于我國(guó)龐大的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船隊(duì)來(lái)說(shuō)，節(jié)能領(lǐng)域是大有作為的。對(duì)這些可用熱量的有效利用，現(xiàn)在最為普遍的就是廢氣鍋爐以及主機(jī)暖缸利用冷卻水熱量，燃?xì)馔钙揭彩抢弥鳈C(jī)排氣廢熱。1）增設(shè)熱管鍋爐對(duì)主機(jī)排氣進(jìn)行二次回收。眾所周知，柴油機(jī)具有較高的排氣溫度，二沖程增壓、橫流掃氣排氣溫度為270～310℃，增壓、直流掃氣為360～380℃。由于遠(yuǎn)洋系統(tǒng)大部分為二沖程柴油機(jī)，僅以此為例予以說(shuō)明。在理論上，船舶柴油機(jī)排氣余熱的溫度在吸收利用時(shí)其溫度可降低到環(huán)境溫度。大家都知道，主機(jī)排氣通過(guò)廢氣鍋爐后，排氣溫度由原來(lái)的360～380℃下降到260～280℃，這個(gè)溫度離露點(diǎn)(假如為180℃，有時(shí)還要低)還有100℃左右溫度可利用。現(xiàn)在假設(shè)在遠(yuǎn)洋船舶的每個(gè)廢氣鍋爐之后增設(shè)一熱管鍋爐，對(duì)柴油機(jī)的排氣余熱進(jìn)行二次回收，使排氣溫度降到180℃左右。用這些回收的熱量加熱燃油以及供船員日常生活用氣是非常富裕的，并可避免冬季單靠廢氣鍋爐供熱有時(shí)不能滿足船舶正常需要的供熱量。熱管鍋爐由氣水管及煙道箱組成。它是利用熱管作為傳熱元件來(lái)回收船舶主機(jī)排氣余熱的。由于熱管的傳熱效率高，熱敏度高，劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，使其具有重量輕、體積小、蒸發(fā)量大等特點(diǎn)。這是其它型式的廢氣鍋爐無(wú)法比擬的。2）采用主機(jī)冷卻水熱損失來(lái)加熱日用油柜的燃油。主機(jī)冷卻水溫度一般都在60～75 ℃，屬于低品熱能。一般的遠(yuǎn)洋船舶都是利用各種型式的冷卻器對(duì)主機(jī)冷卻，進(jìn)行熱量交換，把其熱量帶走，白白的浪費(fèi)掉這部分熱能。這樣既增加了船用設(shè)備，又增加了海水泵的功率消耗。假如采用主機(jī)冷卻淡水加熱日用油柜(設(shè)計(jì)一個(gè)比較完備的循環(huán)系統(tǒng))，使燃油吸收冷卻水的熱量而進(jìn)行預(yù)熱，這不僅可減少加熱主機(jī)日用燃油的蒸汽耗量，而且通過(guò)這個(gè)所謂的燃油—淡水熱交換器后，使淡水溫度先行下降，再通過(guò)淡水冷卻器對(duì)其進(jìn)一步冷卻，可提高其冷卻效果。相對(duì)而言其結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，可在達(dá)到同樣冷卻效果的前提下對(duì)淡水冷卻器的要求相對(duì)低些[5]。 提高船舶動(dòng)力裝置的效率船舶動(dòng)力裝置包括主、輔機(jī)和傳動(dòng)軸系與設(shè)備等。因此，要提高整個(gè)動(dòng)力裝置的效率需從各個(gè)方面采取有效的措施。1）優(yōu)選主機(jī)。由于柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論是低速、中速或高速柴油機(jī)其耗油率均有較大幅度的降低，但各種機(jī)型間的差別也是明顯存在的。因此，在建造船舶時(shí)應(yīng)根據(jù)船舶具體情況，選擇性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性好的主機(jī)。由于主機(jī)的能耗在整個(gè)動(dòng)力裝置中所占的比例最大，因而主機(jī)的優(yōu)選對(duì)提高動(dòng)力裝置的效率影響最大。目前柴油機(jī)主機(jī)趨向低轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)沖程，其目的主要是降低耗油率，同時(shí)該類(lèi)主機(jī)與低速大直徑螺旋槳匹配效果較好。節(jié)能型大功率主機(jī)主要是降低耗油率，燒重質(zhì)燃油或代用燃料，提高船舶營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性。2）主發(fā)電機(jī)燃燒劣質(zhì)油。主發(fā)電機(jī)燃燒與主機(jī)相同的重質(zhì)燃油，實(shí)現(xiàn)了燃用單一品種油，使機(jī)艙布置和管路布置大大簡(jiǎn)化，減少維修工作量。同時(shí)也節(jié)約燃油開(kāi)支。3）優(yōu)化船、機(jī)、槳的配合特性。由于船舶實(shí)際航行情況比較復(fù)雜，而外界條件(裝載、海況、污底等)又經(jīng)常變化。同時(shí)，船、機(jī)、槳本身的技術(shù)狀態(tài)也會(huì)改變，從而使三者的配合特性發(fā)生變化，使它們的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)工況，影響能量轉(zhuǎn)換的完善程度，為此，使用管理人員應(yīng)在船舶運(yùn)行中清楚地了解各種特性并經(jīng)常調(diào)整運(yùn)行點(diǎn)，使其處于最佳狀態(tài)下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。4）提高傳動(dòng)效率。從主機(jī)到螺旋槳的傳動(dòng)效率取決于傳動(dòng)方式和傳動(dòng)軸及設(shè)備的效率，因此，應(yīng)采取下列措施：（1）盡可能采用直接傳動(dòng)。劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文（2）如采用間接傳動(dòng)，應(yīng)提高傳動(dòng)設(shè)備(如減速裝置、聯(lián)軸節(jié)等)的效率。（3）保證傳動(dòng)軸系的對(duì)中良好。（4）采用高效的軸封裝置，減少軸封對(duì)漏油及傳動(dòng)效率的影響。5）采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)。由于柴油機(jī)在部分負(fù)荷工作時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性較差，耗油率增加。當(dāng)某些船舶較長(zhǎng)時(shí)間處于部分負(fù)荷工作時(shí)，可采用主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)，這樣，不僅可使主機(jī)工作在效率高的運(yùn)行區(qū)域，提高效率，而且有可能減少柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)目[6]。 廢氣處理技術(shù)1）降低微粒的新技術(shù)。目前最普遍的方法是在排氣管上加裝一個(gè)微粒捕獲器，用來(lái)捕獲廢氣中的微粒，并在一定的工況或條件下加以清潔，使微粒捕獲器得到再生。就目前而言，再生的方法有很多，但受捕獲器材料、工藝等的限制，捕獲器再生的可靠性不能很好地保證。還需要廣泛地研究。還有其它的技術(shù)也在廣泛深入地研究，如:靜電捕獲技術(shù)、旋風(fēng)分離PM技術(shù)、燃油添加劑技術(shù)。但這些技術(shù)離實(shí)用仍有不小的距離。2）降低NOx的新技術(shù)。就目前的技術(shù)水平而言，在降低柴油機(jī)的NOx方面，只有采用在排氣中加入還原劑與NOx 進(jìn)行還原反應(yīng)的方法。還原NOx的方法有:選擇非催化還原、非選擇催化還原和選擇催化還原。目前國(guó)外進(jìn)入實(shí)用化的技術(shù)包括選擇催化還原技術(shù)和NOx吸附催化技術(shù)。目前采用的還原劑是：氨和尿素。 螺旋槳新技術(shù)推進(jìn)效率是影響船舶航速的主要因素。欲提高船舶航速可在降低船舶阻力、提高推進(jìn)效率、合理增大船主機(jī)功率等諸多方面采取有效措施，提高推進(jìn)效率的措施有以下幾個(gè)方面: 1）設(shè)計(jì)低轉(zhuǎn)速大直徑螺旋槳增大螺旋槳直徑且降低轉(zhuǎn)速，可提高螺旋槳敞水效率，使推力減額因數(shù)增加以及增大伴流分?jǐn)?shù)，提高船身效率。因此，設(shè)計(jì)低轉(zhuǎn)速大直徑螺旋槳，與其優(yōu)配最佳船尾形狀是船舶節(jié)能的重要措施之一。對(duì)于高速船舶，設(shè)計(jì)安裝低轉(zhuǎn)速大直徑螺旋槳，可獲取最佳的船舶推進(jìn)效率。2）采用內(nèi)旋槳國(guó)內(nèi)研究雙尾船配內(nèi)旋槳表明，采用內(nèi)旋槳的船身效率比外旋槳的提高約20%左右。對(duì)于MAU 型和B型螺旋槳而言，%左右，旋轉(zhuǎn)效率提高3%～5%。其機(jī)理主要是產(chǎn)生一種反槳效應(yīng)，因?yàn)閮?nèi)旋螺旋槳與來(lái)流流入槳盤(pán)的切向速度方向相反，則螺旋槳的轉(zhuǎn)速相對(duì)于水流的旋轉(zhuǎn)速度增加，導(dǎo)致螺旋槳推力劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文增大，從而提高船舶推進(jìn)效率。若巧妙設(shè)計(jì)最佳的船尾形狀，更好地改善伴流場(chǎng)，提高伴流分?jǐn)?shù)值，降低推力減額分?jǐn)?shù)值，使螺旋槳處于穩(wěn)定高伴流區(qū)工作，則船舶推進(jìn)效率的提高會(huì)更加顯著。3）采用高效螺旋槳——PBCF裝置國(guó)外研究的一種PBCF裝置，在螺旋槳軸套蓋上設(shè)有鰭，鰭的數(shù)量與螺旋槳葉數(shù)相同，形狀不一，與船尾形狀有關(guān)。PBCF裝置的主要作用是降低螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流，以降低旋渦阻力。此裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。適用于各類(lèi)船舶，尤以安裝在螺旋槳螺距較大的船上效果更佳。4）采用船舶助推輪裝置船舶助推輪裝置是一種回收螺旋槳旋轉(zhuǎn)尾流的裝置，它可將一部分尾流能量轉(zhuǎn)換為船舶前進(jìn)的附加推力。該裝置采用滾柱軸承支撐安裝在螺旋槳軸的末端，在螺旋槳尾流的作用下，可自由地在槳軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生附加推力，從而提高船舶推進(jìn)效率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝、改裝、拆卸和維修保養(yǎng)。 VIT技術(shù)柴油機(jī)的效率與最高燃燒爆發(fā)壓力有關(guān)，爆壓上升則燃油消耗率下降。當(dāng)代柴油機(jī)的爆壓已達(dá)13~15MPa，甚至18MPa。由于結(jié)構(gòu)、材料等多種因素的制約，柴油機(jī)的爆壓不可能無(wú)限提高。而且，如此高的爆壓通常只有在額定負(fù)荷時(shí)才能達(dá)到，而在部分負(fù)荷時(shí)，因供油量減少，最高燃燒壓力也隨之降低，經(jīng)濟(jì)性相應(yīng)下降。VIT機(jī)構(gòu)（即可變噴油定時(shí)機(jī)構(gòu)）的實(shí)質(zhì)是：保證變負(fù)荷時(shí)，油泵自動(dòng)調(diào)整供油提前角，使柴油機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)有較高的爆壓，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)最高燃燒壓力不超過(guò)額定值，有效地改善了柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性[7]。 采用電子噴油系統(tǒng)裝置電子噴油系統(tǒng)裝置采用微機(jī)控制，可即時(shí)將柴油機(jī)工況的各類(lèi)參數(shù)，如主機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸轉(zhuǎn)角、燃油燃燒壓力、掃氣泵壓力以及排氣溫度等數(shù)值輸入微機(jī)進(jìn)行綜合分析處理，從而得出最佳的噴油壓力和提前角以及噴油量，實(shí)現(xiàn)燃油在氣缸內(nèi)的燃燒過(guò)程的最佳控制，達(dá)到節(jié)能效果。 優(yōu)化機(jī)艙布置及改善主機(jī)進(jìn)氣環(huán)境機(jī)艙布置應(yīng)首先滿足總體布局，機(jī)電及其輔機(jī)布置合理，既便于操縱，又易于維修。同時(shí)，機(jī)艙周?chē)h(huán)境應(yīng)滿足柴油機(jī)進(jìn)氣的需求，可及時(shí)進(jìn)氣擾動(dòng)，以使主機(jī)進(jìn)氣充足，燃燒良好，排氣順暢。換氣良好，燃料燃燒充分，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 采用EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)廢氣再循環(huán)在技術(shù)成本增加較少的情況下，可以有效抑制NOx的生成，受到了廣泛重視。廢氣再循環(huán)(EGR)是通過(guò)回引部分廢氣與新鮮空氣共同參與燃燒反應(yīng)，利用廢氣中含有大量化學(xué)惰性氣體(CONH2O等)具有較高的比熱這一特性來(lái)降低NOx的生成。因?yàn)镹Ox 的生成條件是高溫富氧，而廢氣的引入一方面使混合氣熱容量增大，造成使相同量的混合氣升高同樣溫度所需熱量增加，從而降低最高燃燒溫度；另一方面廢氣對(duì)新鮮充量的稀釋也相應(yīng)降低了氧的濃度，從而有效地抑制NOx的生成。EGR與其它技術(shù)相結(jié)合是改善發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的總的發(fā)展趨勢(shì)。采用氧化催化劑與EGR反饋控制能同時(shí)改善PM和NOx；采用高壓共軌噴油系統(tǒng)，結(jié)合高EGR率可使NOx和煙度同時(shí)大幅下降；改進(jìn)燃燒系統(tǒng)和冷卻EGR可進(jìn)一步降低NOx排放[8]。 加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)通過(guò)研究和實(shí)踐，技術(shù)節(jié)能有效降低船舶燃油消耗，已被大家所認(rèn)同，并已廣泛應(yīng)用在船舶節(jié)能工作中。但是船舶節(jié)能減排是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在注重技術(shù)節(jié)能的同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)船舶管理，把節(jié)能減排的基礎(chǔ)性工作做好。機(jī)電設(shè)備是船舶油料最直接的消耗者，抓好機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保機(jī)電設(shè)備的工況，充分挖掘節(jié)能降耗潛力，首先要使柴油機(jī)保持良好的工作狀態(tài)?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面著手：1）調(diào)整最佳噴油提前角。每一種柴油機(jī)都有一個(gè)最佳噴油提前角，在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，要注意檢查和調(diào)整各缸的供油提前角，使其處于最佳供油位置。2）保持進(jìn)排氣系統(tǒng)的通暢，定期調(diào)整氣閥間隙。3）定期檢查調(diào)整供油定時(shí)和噴油壓力，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)。4）保持燃燒室組件之間的適宜間隙。5）保持潤(rùn)滑系統(tǒng)的順暢。潤(rùn)滑系統(tǒng)不順暢會(huì)使機(jī)械磨損加劇，增加油耗。6）保證足夠的新鮮空氣供給量。現(xiàn)代柴油機(jī)大都采用廢氣渦輪增壓，若空氣通道堵塞，如臟污、結(jié)炭、變形等，都會(huì)因流阻增大，使增壓壓力下降，影響掃氣效果，導(dǎo)致燃燒不良油耗增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起喘振。7）保持操作系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)處于良好技術(shù)狀態(tài)，將大大提高機(jī)械效率，從而降低油耗。船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)的展望 新型油料節(jié)能技術(shù)燃油添加劑滲入到柴油中，對(duì)柴油起催化、氣化作用，使柴油在氣缸中充分燃燒，劉凱：輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文減少黑煙，達(dá)到節(jié)省油量。新的添加劑技術(shù)主要有鈉米技術(shù)和核磁共振技術(shù)。1）鈉米技術(shù):在反應(yīng)瓶中加入一定量的金屬鈉米微粒和表面活性劑，加入適量溶劑，在一定條件下反應(yīng)1～2h，并經(jīng)處理后即可得到表面修飾金屬鈉米微粒添加劑。%質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入柴油中，能顯著提高燃料燃燒效率5~%，～%，效果良好；2）核磁共振技術(shù):該技術(shù)利用核磁共振處理異辛酸稀土活性復(fù)合物，提高該活性物質(zhì)的催化活性，作為添加劑，實(shí)驗(yàn)表明可提高柴油燃燒效率，節(jié)油可達(dá)2~5%，并能降低有害排放。隨著科技的發(fā)展，燃油添加劑技術(shù)將不斷進(jìn)步，不斷適應(yīng)節(jié)能減排大環(huán)境的需求。 開(kāi)發(fā)代用燃料發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)主要依賴于油基燃料，而油基燃料的獲得是有限的，容易出現(xiàn)短缺，許多科學(xué)家已經(jīng)考慮到原油的儲(chǔ)存量、燃油的生產(chǎn)和原油的消耗等。未來(lái)的船