I 分類號 編號 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 船舶動力裝置節(jié)能降耗技術(shù)研究 請學(xué)位： 工學(xué)學(xué)士 院 系： 海洋學(xué)院 專 業(yè)： 輪機(jī)工程 姓 名： 學(xué) 號： 導(dǎo)老師： xx 學(xué) 摘要 船舶動力裝置 (以下簡稱裝置 )作為船舶的一個主要組成部分 ,在提高經(jīng)濟(jì)性方面的新技術(shù)也取得較大成就。解決能源的途徑 ， 一是開發(fā)有效的能源 ,二是節(jié)約現(xiàn)有的能源。隨著世界航運市場突飛猛進(jìn)的發(fā)展 ,船舶運力和運量之間的矛盾日漸突出 ,使得國際航運市場的競爭更加激烈。在地球的能源儲存量日漸減少 ,燃油占船舶運輸成本越來越大和目前航運市場不景氣的情況 ， 進(jìn)一步做好船舶的節(jié)能工作是降低船舶運輸成本 ,實現(xiàn)增效的有效途徑。面對我國龐大的遠(yuǎn)洋運輸船隊 ,解決能源的首要環(huán)節(jié)就是合理的利用能源、節(jié)約能源 ,以提高其 利用率。 關(guān)鍵詞： 船舶；柴油機(jī)；節(jié)能 to as to a is to by to be s to be in s is 錄 緒論 . 1 . 2 學(xué)操作主機(jī)，降低船舶消耗 . 2 機(jī)選型 . 3 機(jī)優(yōu)化選型分析 . 4 航速下所選主機(jī)燃油消耗量分析 . 4 2 船舶燃油系統(tǒng)節(jié)能 . 5 舶用油管理節(jié)能 . 5 理節(jié)能 . 5 術(shù)節(jié)能 . 6 運節(jié)能 . 7 用重油預(yù)處理方案的改進(jìn)研究 . 8 質(zhì)器均質(zhì) . 8 聲波燃油改質(zhì)裝置 . 9 油磁化器處理 . 9 3 船舶主機(jī)余熱利用 . 10 舶余熱空調(diào)系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟(jì)性分析 . 10 行性分析 . 10 舶動力裝置余熱熱能計算 . 10 用溴化鋰吸收式空調(diào)制冷裝置的結(jié)構(gòu)形式 . 11 濟(jì)性分析 . 11 舶主機(jī)余熱利用和節(jié)能新途徑 . 12 油機(jī)排氣余熱利用 . 12 油機(jī)冷卻水余熱利用 . 13 油機(jī)排氣與冷卻水余熱的再利用 . 13 . 13 用主機(jī)冷卻水熱損失來加熱日用油柜的燃油 . 14 油機(jī)余熱吸附制冷 . 14 4 船舶推進(jìn)裝置節(jié)能 . 15 力推進(jìn)的特點 . 15 進(jìn)器新穎化 . 16 流體推進(jìn)器 . 16 水推進(jìn)器 . 17 燃料推進(jìn) . 17 合模塊化 . 17 V 結(jié)論 . 19 致謝 . 20 參考文獻(xiàn) . 21 1 緒論 在現(xiàn)代航運業(yè)，航運成本的高低成為衡量一個企業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)，石油價格的一路飆升，對航運業(yè)提出重大挑戰(zhàn)。因此，如何能有效的節(jié)能降耗成為了個公司和科研機(jī)構(gòu)的課題。下表給出了 1970年到 2002年集裝箱船單位耗油率（ g/箱 n變化。我國能源形勢非常緊張，能源供需矛盾突出，浪費嚴(yán)重，節(jié)能已成為我國的長期戰(zhàn)略任務(wù)，也是我國的基本國策。 船名 公司 建造年份 載箱數(shù) 機(jī)型 功率 日耗油 t/d 航速/ n 對單位 耗油/% 陸 1970 1968 蒸汽輪機(jī) 2 44130 244 30 384 431 陸 1980 1678 92170 9 100 日向丸 昭和 1983 1902 69485 進(jìn)紐約 韓進(jìn) 1986 2385 72132 2 榮 1986 2900 78941 1 亞 1990 4000 101103 151 河 中遠(yuǎn) 1994 3801 94412 125 24 東方海外 1997 5006 128612 勞 2002 7500 68640 250 25 59 2 學(xué)操作主機(jī)，降低船舶消耗 對于一位具有節(jié)能意識的駕駛員，在本航次啟航之前，應(yīng)根據(jù)各種航行工況，在確保安全的前提下，盡量的降低營運成本，科學(xué)的策劃出本航次的最佳航速和正確的操縱主機(jī)，已達(dá)到節(jié)能增效之目的。 航次最佳航速可以在出航之前由駕駛員確定。眾所周知，船舶航行時的燃料消耗量漁船速近似三次方關(guān)系。降低航速必然達(dá)到降低燃油費用之目的。但是，船舶營運總成本不僅僅取決于燃油費用，還與人工費用及運輸總實踐所確定的相關(guān)費用等因素有關(guān)，并不是船速越低越好。降低船速受到以下幾個因素制約： 1）降速航行，必須是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與燃油耗油率曲線相適應(yīng)。如果航速太低，使發(fā)動機(jī)長期在低負(fù)荷下工作，將會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)霧化質(zhì)量下降，是發(fā)動機(jī)耗油率增加，維修費用提高。理論推倒和實踐證明，減速航行使主機(jī)使用功率的下限應(yīng)為主機(jī)最大持續(xù)功率的50%。 2)降速航行必須考慮到本航次的航行時限。因為調(diào)度需要考慮貨主對事件的需求，港口泊位狀況等因素，最佳航速必須定在本航次最長航行實踐所對應(yīng)的航速之上，否則會影響公司的整體效益。 3）內(nèi)河傳播降速航行，必須充分考慮水流和天氣對本航次的影響，要留有余地。 最佳航速應(yīng)盡量接近經(jīng)濟(jì)航速 。設(shè)傳播航行每天的費用為： C=F+ （ 1） F 為每天固定費用； K 船舶動力系數(shù)； 速，單位 ：節(jié) 設(shè)航行一海里所需費用是： )(24124 K V （ 2） 該費用將在下述情況下達(dá)到最大值： 3 2 （ 3） 濟(jì)航速（節(jié)）。經(jīng)過簡單的代換，我們可以得到每海里的最低費用 Cn( 3 22161( m （ 4） 當(dāng)我們根據(jù)計算公式計算出經(jīng)濟(jì)航速以后，在給局以上的幾個約束因素，確定出本航次的最佳航速。當(dāng)最佳航速確定之后，我們就可以根據(jù)該航速去操 縱主機(jī)了。 然而內(nèi)河航運有別于遠(yuǎn)洋航運，逐級不可能長時間在一個速度下運行。內(nèi)河航行由于航道窄、船多，主機(jī)操縱頻繁。因此，科學(xué)的操縱主機(jī)對船舶航運經(jīng)濟(jì)性影響很大。 在經(jīng)濟(jì)，安全的雙重要求呼喚下，遠(yuǎn)洋船舶大多數(shù)都充分考慮了主機(jī)操縱對節(jié)能的影響。近些年來，利用計算機(jī)技術(shù)在之際遙控系統(tǒng)中增加了以節(jié)能，安全為目的的功能模塊。如：臨街轉(zhuǎn)速自動避讓功能，加速速率限制功能，負(fù)荷程序功能等。用硬件確保了駕駛員對主機(jī)的科學(xué)操縱，相比之下，我國內(nèi)河船舶主機(jī)遙控基本停留在隨動的基礎(chǔ)上。因此， 3 駕駛員必須掌握科學(xué)的操縱方法才能達(dá)到節(jié)能 增效的目的。 我們知道，到主機(jī)負(fù)荷超過 30%以后，對主機(jī)加速速率就必須進(jìn)行限制。否則就會超熱負(fù)荷，導(dǎo)致霧化質(zhì)量下降，磨損加劇。當(dāng)主機(jī)負(fù)荷超過 70%以后，對加速速率必須進(jìn)一步的予以限制。通常我們把 30%到 70%負(fù)荷區(qū)稱為加速速率限制區(qū)。我 70%到 100%負(fù)荷區(qū)稱為程序負(fù)荷區(qū)。由于我國內(nèi)河產(chǎn)波主機(jī)遙控系統(tǒng)未設(shè)加速速率限制環(huán)節(jié)和程序負(fù)荷環(huán)節(jié)，這些功能必須由駕駛員手動操作予以完成。在駕駛實踐中通常采取以下步驟： 1)在車鐘上，將主機(jī)轉(zhuǎn)速分為三個區(qū)間： 30%以下； 30%到 70%； 70%到 100%。并用醒目的顏色予以標(biāo) 出。 2)標(biāo)注出臨街轉(zhuǎn)速區(qū)將 30%到 70%負(fù)荷區(qū)分為三檔，每檔 13%左右，相鄰兩檔之間停留 3 分鐘。這樣從 30%到 70%加速時間保證在 6 分鐘以上，以防止加速過快而導(dǎo)致炒熱負(fù)荷。 3)70%到 100%也分為三個檔，每檔 10%，類似于加速速率限制環(huán)節(jié)，不同的是，兩相鄰間隔時間 10 分鐘以上。這樣，主機(jī)從 70%到 100%加速時間至少 20 分鐘以上。目前，遠(yuǎn)洋船舶程序負(fù)荷分為慢程序和塊程序，慢程序為 60 分鐘，快程序為 30 分鐘。鑒于內(nèi)河船舶主機(jī)功率較小且機(jī)動性很大，實行 20 分鐘程序負(fù)荷比較符合實際。 4)當(dāng)主機(jī)加速或減速通 過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時，應(yīng)盡快通過，否則不僅會嚴(yán)重傷害主機(jī)，也可能導(dǎo)致中打機(jī)損事故。 我國內(nèi)河船舶基本上都是采用主機(jī)通過齒輪箱和螺旋槳相連，通常是輪機(jī)員將主機(jī)起動后，再將控制權(quán)交給駕駛員，這樣，對于主機(jī)起動，慢轉(zhuǎn)起動等駕駛員勿須顧及。順便提及的是，主機(jī)剛剛起動后，不要加負(fù)荷過快。這是駕駛員在操縱主機(jī)時應(yīng)該注意的問題 。駕駛員發(fā)出備車令時應(yīng)該和輪機(jī)員協(xié)商確定一個最佳時間，這樣，一方面可以盡量減少主機(jī)的空轉(zhuǎn)，另一方面又不會使主機(jī)加負(fù)荷過急。導(dǎo)致主機(jī)超熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。 總之，駕駛員掌握著主機(jī)操縱大權(quán)，當(dāng)然也 負(fù)有船舶界呢的重要責(zé)任，必須科學(xué)的操縱主機(jī)，從而提高船舶營運經(jīng)濟(jì)性。 機(jī)選型 主機(jī)選型設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的技術(shù)要求以及船體資料進(jìn)行 。 它與螺旋槳的設(shè)計、推進(jìn)裝置設(shè)備選型等密切相關(guān) ,是通過船、機(jī)、槳匹配計算分析 ,選定螺旋槳的參數(shù)和主機(jī)的型號 ,在滿足設(shè)計任務(wù)書中的技術(shù)要求 (如航速、槳徑、轉(zhuǎn)速、功率 ) 的基礎(chǔ)上 ,同時考慮主機(jī)重量、尺寸、油耗、造價、可靠性、可維修度、使用壽命、吊缸高度、振動等前提條件下 ,選擇一套從主機(jī)到螺旋槳的推進(jìn)裝置 , 使船舶在營運中具有最佳的經(jīng)濟(jì)性 . 近年來 ,船舶柴油機(jī)發(fā)展很快 。 世界 上 與 所謂減額輸出柴油機(jī)即主機(jī)廠對同一型號 (同一缸徑、同一沖程 ) 的柴油機(jī)調(diào)整其排氣齒輪定時、壓縮比以及增壓器匹配 ,保持最高燃燒壓力 而使最高燃燒壓力與平均有效壓力 加 ,可以在主機(jī)減額輸出區(qū)選擇不同的主機(jī)減額輸出點 ,給螺旋槳的配置提供了較大的靈活性 ,并滿足等航速的要求 ,獲得良好的性能及較低的油耗率 ， 由于減額輸出柴油機(jī)的出現(xiàn) ,為動力裝置主機(jī)選型設(shè)計提供了新的思路 ,改善動力裝置的經(jīng)濟(jì)性 ,已成為設(shè)計成敗 的關(guān)鍵性技術(shù)之一 。 4 機(jī)優(yōu)化選型分析 主機(jī)優(yōu)化選型是在滿足船舶技術(shù)要求 ,即船、機(jī)、槳合理匹配的基礎(chǔ)上 ,使選擇主機(jī)的燃油消耗最低 ,同時降低主機(jī)功率 ,盡可能選小一檔功率主機(jī) ,降低整個推進(jìn)裝置的成本 , 使船舶營運綜合經(jīng)濟(jì)性最好 。 主機(jī)選型的方法步驟 1） 計算與選定參考設(shè)計點 從船、機(jī)、槳匹配能量傳遞公式 : 00 （ 5） 從式 5中 知 ,當(dāng)船舶在某一航速下有效功率一定 ,只要使 就可選小一檔功率的柴油機(jī) 。 只要選 就可獲得燃油耗油率低的主機(jī) . 因此 ,首先是優(yōu)化螺旋槳 , 獲得最優(yōu)的螺旋槳敞水效率時的槳的主要參數(shù) (如 : 槳徑、盤面比、螺距比等 ),然后確定主機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速 。 2） 繪制等航速線 根據(jù)船體資料及不同槳徑計算等航速下的功率與轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系 ,根據(jù) 6） 計算出功率變化因數(shù) A。 3） 初選主機(jī)標(biāo)定功率及減額功率 (經(jīng)濟(jì)功率 )輸出區(qū) 4） 選擇每種機(jī)型的標(biāo)定功率輸出點 ( C,整個減額功率區(qū)的任何一點均可作標(biāo)定工況點 ,所選標(biāo)定點轉(zhuǎn)速愈低 ,愈能節(jié)省等航速所需功率 ,但設(shè)計槳徑就愈大 , 受船體尾部線型與吃水的限制 。 5） 經(jīng)濟(jì)論證分析選出最經(jīng)濟(jì)的主機(jī) 計算各主機(jī)在整個等航速區(qū)內(nèi)燃油消耗量、推進(jìn)設(shè)備造價等并通過經(jīng)濟(jì)論證分析選定最佳參考點 ,通過比較 ,選出最優(yōu)主機(jī) 。 航速下所選主機(jī)燃油消耗量分析 對于 柴油機(jī)的燃油消耗率 可用下式表示 : )1(（ 7） 式中 : b 為柴油機(jī)營運點燃油消耗率 , g/(h) ； P 為柴油機(jī)營運點的功率 , n 為柴油機(jī)營運點的轉(zhuǎn)速 , r/ 柴油機(jī)標(biāo)定輸出功率 , 柴油機(jī)標(biāo)定輸出轉(zhuǎn)速 , r/ g/(h)； 5時適用 除 ,0時適用 除 及 ,5時適用 對 等燃油消耗率曲線呈放射型 ,難以用公式表示 ,由燃油消耗率曲線查找 , 其它機(jī)型也可從燃油消耗率曲線中查找 。 通過求出營運點的燃油消耗率 ,求出營運點的功率 ,求得營運點的燃油消耗量 ,即可對所選主機(jī)進(jìn)行比較 。 5 2 船舶燃油系統(tǒng)節(jié)能 舶用油管理節(jié)能 據(jù)統(tǒng)計，燃油成本約占航運企業(yè)成本的 20 40，油料價格的波動直接關(guān)系到航運企業(yè)的效益。近幾年來，油價的連 續(xù)大幅上揚，導(dǎo)致了航運企業(yè)運輸成本大幅增加，油價持續(xù)飚升已越來越成為各家航運企業(yè)難以承受的成本之痛。 近幾年來，各家航運企業(yè)在船舶節(jié)能方面可以說是想盡辦法、挖盡潛力，節(jié)能措施林林總總，節(jié)能手段層出不窮，但總的來說，不外乎三個方面，即管理節(jié)能，技術(shù)節(jié)能和營運節(jié)能。 理節(jié)能 管理工作具有很大的彈性，同一樣工作，粗放化管理與精益管理所產(chǎn)生的效果大相徑庭。燃油管理更是一項涉及面廣、環(huán)節(jié)多、過程長的系統(tǒng)性工程，做好管理節(jié)能要把握好以下幾點： 通過宣傳教育強(qiáng)化全員的節(jié)能意識。 船舶節(jié)能工作是一全員 工程，然而在日常工作中，一些員工甚至個別領(lǐng)導(dǎo)對船舶節(jié)能認(rèn)識上存有偏差，主要有三種表現(xiàn)：第一種表現(xiàn)是，認(rèn)為船舶節(jié)能是船舶和管船部門的職能工作，不愿參與；第二種表現(xiàn)是，認(rèn)為船舶節(jié)能是專業(yè)性工作，想?yún)⑴c也無能為力；還有一種表現(xiàn)是，由于宣傳不到位和考核機(jī)制方面的原因，沒有成本指標(biāo)的職能部門和船舶，感受不到燃油成本帶來的經(jīng)營壓力，對船舶節(jié)能積極性不高，被動參與。因此在實際節(jié)能過程中往往出現(xiàn)參與度不夠、冷熱不均現(xiàn)象。解決這個問題要從宣傳教育著手，讓每位員工、每個崗位都深刻感受到燃油成本帶來的壓力，形成部門之間的聯(lián)動、船 岸之間的聯(lián)動。 通過完善規(guī)章制度使節(jié)能工作有章可循、有標(biāo)可參。 一個航運企業(yè)，各條船舶的具體情況不盡相同，因此船舶節(jié)能離不開規(guī)章制度來保障和規(guī)范?？梢栽诔浞终{(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合船岸實際，對陸地機(jī)關(guān)、船舶一線都制定相應(yīng)的節(jié)能管理辦法和獎懲措施并納入公司體系文件，使節(jié)約、節(jié)能工作有章可循，有標(biāo)可參，最大程度減少不正常消耗現(xiàn)象的發(fā)生；可以根據(jù)各船船況和航線特點制定船舶燃潤油消耗定額制度，規(guī)范細(xì)化船舶燃潤油申報制度，對超額船舶實施跟蹤監(jiān)控和技術(shù)指導(dǎo)，確保船舶燃潤油消耗控制在定額標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)；可以建立節(jié)能責(zé)任制度，讓職 能部門、船舶和航線調(diào)度都有節(jié)能指標(biāo)，使節(jié)能工作每個環(huán)節(jié)都有人負(fù)責(zé)；還可以探索節(jié)能考評制度，月度、季度、年度都有統(tǒng)計、有考核、有評比、有獎懲。 通過建立科學(xué)的獎懲機(jī)制激發(fā)員工節(jié)能主動性、積極性和創(chuàng)造性。 對船舶節(jié)能工作要獎有罰，物質(zhì)刺激和精神鼓勵并舉，對節(jié)能工作的考核既要有具體指標(biāo)，也要有科學(xué)的考核手段，例如，對成本控制職能部門的節(jié)能考核，可以分月度、季度、年度從整個船隊耗油總量控制情況進(jìn)行考核，可以在綜合考慮航線和運能變化因素的前提下，通過同比、環(huán)比等分析比較，分出船隊總量節(jié)能的優(yōu)劣；對船舶的考核可以在確定 燃油定額的情況下考核具體節(jié)油量，對比同類型船、同航線船耗油情況，獎優(yōu)懲劣；對船舶調(diào)度部門可以從船舶效能的角度進(jìn)行考核，如：船舶航行過程中經(jīng)濟(jì)航速使用比例， 6 船舶航行率，航路的選擇，乘潮發(fā)航情況等。船舶節(jié)能工作還要廣泛發(fā)揮員工的創(chuàng)造潛能，可以嘗試建立船舶節(jié)能獎勵基金，對員工在節(jié)油方面的金點子、好建議，小發(fā)明、小創(chuàng)造、小革新進(jìn)行物質(zhì)激勵，鼓勵船舶技術(shù)部門在節(jié)能方面的科技攻關(guān)，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的改造和應(yīng)用。船舶節(jié)能管理工作以激勵為主，同時也要運用懲處手段，特別是對個別船舶、個別員工盜賣燃油的情況，要加大處罰力度，增加違 規(guī)成本，殺一儆百。 通過優(yōu)化工作流程實現(xiàn)對燃油的采購、用油、退油的全程監(jiān)控。 對船舶油料的過程監(jiān)控首先是把好油料的采購關(guān)，采購人員要與調(diào)度密切聯(lián)系，掌握船舶的準(zhǔn)確動態(tài)及船上各種油料的存量和合理消耗量，在確保油料質(zhì)量的前提下，努力確保在油價最便宜的港口加油。油料采購部門還可以在認(rèn)真分析燃油市場走勢、準(zhǔn)確判斷油價起伏的前提下，選擇市場低點批量采購。對船舶用油方面，要對船舶輕、重油使用情況跟蹤管理，在船況允許的條件下，合理確定船舶進(jìn)、出港口時輕、重油轉(zhuǎn)換節(jié)點，盡量縮短使用輕油的時間，鼓勵有條件的船舶盡量使用價格相 對便宜的 180#、 380# 重質(zhì)油，推行擴(kuò)大輕、重油混燒，改善機(jī)器工況，用足船舶輔機(jī)負(fù)荷，有條件的船舶還要最大限度使用軸帶發(fā)電機(jī)。最后要把好退油關(guān)，嚴(yán)堵漏洞，當(dāng)前油價持續(xù)飆升，難免個別船員、個別船舶，特別是期租，在利益的誘惑下挺而走險，在清退廢污油過程中把好油作廢油處理，損公肥私。對于船舶清退廢污油的工作可以建立嚴(yán)格的申請審批制度，細(xì)化退廢流程，有條件的可以派人現(xiàn)場監(jiān)督退廢過程。場監(jiān)督退廢過程。 術(shù)節(jié)能 機(jī)電設(shè)備是船舶油料最直接的消耗者，因此抓好機(jī)電設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，確保機(jī)電設(shè)備工況，突出技術(shù) 管理，充分挖掘節(jié)能降耗潛力，是船舶節(jié)能的關(guān)鍵途徑。 保持柴油機(jī)良好的工作狀態(tài)。 可以從十個方面著手：（一）調(diào)整最佳噴油提前角。每一種柴油機(jī)都有一個最佳噴油提前角，在維護(hù)保養(yǎng)時，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，提前角過大、過小都會引起滯燃期延長，熱效率低，油耗增大。 （二）保持進(jìn)排氣系統(tǒng)的通暢，定期調(diào)整氣閥間隙。進(jìn)、排氣系統(tǒng)堵塞，氣流不通暢時，耗油量將增加 2% 3%或更多；氣閥間隙過大，換氣質(zhì)量惡化，增大油耗。過小，關(guān)閉不嚴(yán)，壓縮壓力下降，燃燒工況惡化，也會增加油耗。 （三）定期檢查調(diào) 整供油定時和噴油壓力，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)。柴油機(jī)在使用過程中，油泵傳動件、柱塞偶件、噴油器彈簧、針閥偶件因為磨損使定時會延后和壓力變小，嚴(yán)重增加油耗。 （四）保持燃燒室組件之間的適宜間隙。例如：氣缸、活塞與活塞環(huán)嚴(yán)重磨損而漏氣時，耗油率會顯著增加。 （五）保持潤滑系統(tǒng)的順暢。潤滑系統(tǒng)不順暢會使機(jī)械磨損增加，會增加油耗。 （六）適當(dāng)提高柴油機(jī)的冷卻水溫度。柴油機(jī)的正常出水溫度為 65 90，而在一些輪機(jī)管理人員中，存在著水溫越接近下限機(jī)器越保險的認(rèn)識誤區(qū)，其實，水溫過低，燃油不能完全燃燒，耗油多；機(jī)油黏度大 ，零件運動磨擦阻力大，油耗高。 （七）保證足夠的新鮮空氣供給量?，F(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，都會因流阻增大，使增壓壓力下降，影響掃氣效果，導(dǎo)致 7 燃燒不良油耗增加，嚴(yán)重時還會引起喘振。 （八）保持操作系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)處于良好技術(shù)狀態(tài)，將大大提高機(jī)械效率，從而節(jié)約油耗。 （九）根據(jù)燃油品種，選擇合適的添加劑，并按要求的比例投放，均勻混合，以改善燃油著火性能，最大程度地利用燃油的熱能。 （十）保持機(jī)器不漏油，特別是輸、回油管接頭易漏油，增設(shè)柴油回收裝置以便節(jié)油。 運節(jié)能 通過研究和實踐，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。近年來，隨著燃油成本壓力的持續(xù)增加，如何在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步挖掘潛力，營運節(jié)能越來越被航運企業(yè)所重視和應(yīng)用。船舶營運節(jié)能可以從以下幾個方面研究： 盡量使用經(jīng)濟(jì)航速。 燃油的消耗量與航速的關(guān)系并不是一般的線性比例關(guān)系一般來說，航速的變化與主機(jī)功率及燃油消耗量呈三次方關(guān)系。也就是說若航速減慢 10% 則燃油消耗可減少 30%。盡管有的航運界人士對此不太認(rèn)同，認(rèn)為刻意減速，不符合市場要求，且船舶使用率降低，但眾多航運 企業(yè)還是在船期允許的條件下盡量選擇最經(jīng)濟(jì)的航速。使用經(jīng)濟(jì)航速不單單是船舶的事，需要船舶和調(diào)度部門的聯(lián)動，調(diào)度部門要綜合考慮班期、港口裝卸效率、港口擁擠情況和航次裝貨量，科學(xué)調(diào)度船舶，保證船舶到港即靠，盡量減少船舶到港等泊時間，把時間留給船舶開經(jīng)濟(jì)航速。船舶要根據(jù)氣象條件和潮、流等因素，靈活使用航速，在保證班期條件下，全程或部分航程使用經(jīng)濟(jì)航速。 不斷優(yōu)化航線。 在航行中，特別是遠(yuǎn)洋航行，航線的優(yōu)劣對提高經(jīng)濟(jì)效益有重大的影響?？茖W(xué)、經(jīng)濟(jì)的航線，可以有效降低燃油成本。因此航運公司在布局航線時，要統(tǒng)籌考慮航道特點 、所投船舶的適航能力、海洋水文、氣象條件、貨流情況，盡可能優(yōu)化運輸路線，縮短航距。船舶在保證安全、遵循航道規(guī)則的前提下盡可能提高行船技術(shù)，走經(jīng) 的前提下盡可能提高行船技術(shù)，走經(jīng)濟(jì)航線，減少不必要繞航。 合理利用自然條件。 風(fēng)、流、潮、涌等許多自然現(xiàn)象對船舶航行都有著重要影響。遠(yuǎn)洋航行的船舶可以合理利用洋流，減速航行。夏季，遠(yuǎn)洋和近海航行船舶還要尤其關(guān)注臺風(fēng)情況，合理避風(fēng)，盡量減少迎風(fēng)、頂風(fēng)航行。長江航行的非班輪船舶可以探索和利用潮汐法航行，上行船在平潮或漲潮時發(fā)航，乘整潮，遇到落潮時拋錨等下次漲潮后再起錨續(xù)航 。如果多次利用漲潮航行，上行船就可將逆流航行變?yōu)轫樍骱叫小Ｅc此相反，下行船在遇到漲潮流時，則會使順流航行變?yōu)槟媪骱叫?，降低了航行速度，可拋錨等落潮后再起錨續(xù)航，以避開漲潮流對船舶航行速度的不利影響。 提高貨物對流系數(shù)。 做好貨物的雙向平衡，減少船舶單向空載率，也是船舶節(jié)能的重要影響因素，這種因素對班輪的影響尤為明顯。提高貨物對流系數(shù)，要根據(jù)航線貨源特點，投入不同的攬貨力量，盡量保證貨流的相對平衡。同時利用聯(lián)盟關(guān)系互租艙位，減少運力密集投入也可以有 8 效節(jié)能。在攬貨過程中要合理攬取冷藏貨，冷藏貨需要消耗船上能量， 根據(jù)船上發(fā)電機(jī)的功率，科學(xué)裝載冷藏貨對船舶節(jié)能很有講究。一位船舶電機(jī)員曾這么算過一筆細(xì)帳：如果船上開一臺輔機(jī)，滿負(fù)荷時能滿足 10個冷箱用電，那么當(dāng)裝載第 11個、 12個冷箱時，不得不開啟第二臺輔機(jī)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，第 11個、 12個冷藏箱完全可以不裝，因為兩個冷箱的全部運費可能也抵不了一臺輔機(jī)所耗燃油的費用。船舶節(jié)能對航運企業(yè)來說是一項只有起點沒有終點的長期工作。有條件的企業(yè)可以考慮成立常設(shè)機(jī)構(gòu)，集油料采購、船舶節(jié)能管理、廢殘油料處理功能于一體，形成一個完整的控制鏈，配備商務(wù)、海務(wù)、機(jī)務(wù)等專業(yè)人才，專職研究節(jié) 約燃油成本問題，即使以節(jié)約 1% 3%的最保守測算，對年耗幾十億人民幣燃油的船公司來講，也將是一筆不菲的成本節(jié)支 。 用重油預(yù)處理方案的改進(jìn)研究 目前市場上船用燃油硫分高、粘度高、灰分高、機(jī)械雜質(zhì)多、殘灰多、比重大、瀝青含量高 ,造成柴油機(jī)磨損快、腐蝕強(qiáng)、碳垢多、故障多、壽命短。而且 , 在對劣質(zhì)燃油進(jìn)行凈化處理時 ,其高粘度、高瀝青含量、高密度常使凈化裝置運行困難。瀝青成分高的燃油中含有不易燃燒的成分且瀝青顆粒較大 ,并懸浮分散在油中 ,即使將其加熱至較高的溫度 ,也不可能將其打碎 ,也很難從燃油中將其分離出來 ,導(dǎo) 致滯燃期變長、燃燒不良、產(chǎn)生后燃 ,從而使柴油機(jī)熱負(fù)荷增大、排溫升高、耗油率增加。隨著劣質(zhì)燃油的質(zhì)量日趨劣化 ,其粘度和加熱溫度的關(guān)系不規(guī)則 ,不易獲得利于燃燒的最佳粘度。 采用新的方法加強(qiáng)對劣質(zhì)燃油預(yù)處理 ,新的燃油預(yù)處理方法用來加強(qiáng)對劣質(zhì)燃油的預(yù)處理 ,并彌補(bǔ)常規(guī)處理方法對燃油中瀝青質(zhì)處理的不足。 質(zhì)器均質(zhì) 利用燃油均質(zhì)器的高頻率的擠壓、剪切作用將劣質(zhì)燃油中的顆粒狀及片狀雜質(zhì) (包括水、瀝青、砂、催化劑微粒等 ) 碾壓成為約 5 微米左右或更小的粉末 ,使燃油變成更為高度分散和均質(zhì)化的小顆粒 , 燃油中的水分也 與燃油均勻混合、均勻地分布于燃油中 , 從而改善了劣質(zhì)燃油的燃燒性能。燃油在均勻器中受到強(qiáng)烈的擾動 ,因此均質(zhì)器也可作為加強(qiáng)混合的工具使用 ,如作油水乳化、輕油與重油的混合等。由于把原作為垃圾丟棄的瀝青等部分加以利用 , 故這種處理方法有一定的節(jié)能作用。我國在實船上應(yīng)用的燃用國產(chǎn) 250號劣質(zhì)燃油并摻水改進(jìn)燃燒的燃油預(yù)處理系統(tǒng)中以均質(zhì)器 + 磁性濾器代替離心分離機(jī) ,其中均質(zhì)器起均質(zhì)及油滲水乳化、混合作用 ,而磁性濾器能吸附燃油中鐵質(zhì)粒子及對燃油進(jìn)行磁化處理。該系統(tǒng)消除了瀝青質(zhì)的影響 ,獲得的氣缸磨損率在正常的范圍之內(nèi) ,并取 得了較好的節(jié)省燃料的效果。但均質(zhì)器均質(zhì)只是把燃油中的磨損性顆粒碾細(xì)而不是將其清除 ,因此其處理效果不如離心分油機(jī)的處理效果。英國石油公司曾在實船上用 1臺 6缸低速柴油機(jī)作過比較試驗 ,結(jié)果見表 1。由表中可見對磨損性顆粒 ,即使采用均質(zhì)器將其碾得很細(xì)小 , 但還是會造成柴油機(jī)有關(guān)部件的異常磨損。因此 ,應(yīng)該將均質(zhì)器與離心分離機(jī)配合使用 , 以確保取得最好的處理效果。 9 表 1 燃油處理方式 氣缸套磨耗率 平均 最大 活塞 環(huán)磨耗率 平均 最大 磨式均質(zhì)器處理 離機(jī)分離處理 超聲波燃油改質(zhì)裝置 超聲波燃油改質(zhì)裝置利用超聲波振蕩產(chǎn)生的強(qiáng)烈的壓力波將劣質(zhì)燃油中的油泥及瀝青質(zhì)擊碎使其成為極細(xì)的微粒 ,處理后的劣質(zhì)燃油中的大于 5微米以上的金屬粒子、砂粒、催化劑碎未等被細(xì)目濾器濾出清除。高瀝青成分的劣質(zhì)重油經(jīng)這種改質(zhì)處理后其中的油泥及瀝青質(zhì)被破壞成極細(xì)的微粒 ,能在柴油機(jī)中充分、完全地燃燒。在 燃油中殘渣和燃油的比重差小而給離心分離造成困難時 ,用超聲波處理燃油能有效地消除油中殘渣對柴油機(jī)燃燒的影響。但這種處理方法并不能除去燃油中的水分和大量的機(jī)械雜質(zhì) ,還需離心分離配合使用 ,并且其正常運行受離心分離效果影響。我國某船使用超聲波燃油改質(zhì)裝置處理劣質(zhì)燃油 (供中速發(fā)電柴油機(jī) (2600720r/用的實踐證明 ,中速輔機(jī)燃用經(jīng)超聲波改質(zhì)的劣質(zhì)燃油對主要機(jī)件的影響不大 ,獲得的氣缸套磨損率與使用輕油相當(dāng) , 參見表 2 表 2 輔機(jī)機(jī)號 1 2 3 總運轉(zhuǎn)時間 h 29028 31255 26910 上次大修后運轉(zhuǎn)時間 h 4900 4300 4100 缸套磨損率油磁化器處理 燃油是由碳?xì)浠衔锝M成的。當(dāng)燃油以一定流速通過強(qiáng)磁場間隙 , 垂直切割磁力線時 , 受到磁場的磁化作用 ,產(chǎn)生附加磁力矩 ,在磁場中取向排列。結(jié)果使燃油中的分子排列發(fā)生變化 ,改變了原來分子間的結(jié)合狀態(tài) ,使分子間距離增大 ,粘度下降 ,油滴變小 ,從而使其具有新的特性 ,改善霧化、充分燃燒、 提高燃燒效率。經(jīng)磁處理后燃料油的粘度下降一般在10%以上 ， 其熱值上升 ,燃燒產(chǎn)物中可燃成分下降 ,二氧化碳含量上升。磁處理時還對油中的鐵磁性雜質(zhì)有吸附作用。用這種方法處理燃油有一定的節(jié)油效果 ,一般可節(jié)油 3% 5%。 綜上所述 ,目前廣泛使用的沉淀 +離心分離 +過濾的凈化方案 ,能有效地清除燃油中的水分和雜質(zhì) ,但據(jù)此組成的燃油預(yù)處理系統(tǒng)不易消除劣質(zhì)燃油中的的瀝青質(zhì)的影響 , 未能滿足處理質(zhì)量日趨劣化的劣質(zhì)燃油所要達(dá)到的對燃油中灰分、機(jī)械雜質(zhì)、瀝青等成分的預(yù)處理要求。若將原有的凈化方案改進(jìn)為沉淀 +離心分離 +改質(zhì) (均質(zhì) )+過 濾，則可有效地消除劣質(zhì)燃油中的瀝青質(zhì)的不良影響 ,并可獲得一定的節(jié)能和環(huán)保效果。 10 3 船舶主機(jī)余熱利用 舶余熱空調(diào)系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟(jì)性分析 眾所周知，現(xiàn)代商用船舶動力裝置的燃油熱量綜合利用率在 50%左右，還有 50%左右的熱量成為廢熱。如果充分利用，無論從經(jīng)濟(jì)上或環(huán)保方面都具有重大價值。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，充分應(yīng)用科技新成果，挖掘廢熱潛能，不斷提高船舶動力裝置的綜合效率已不再是夢想。溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用，就是一項比較可行的技術(shù)措施。下面對這一課題的可行性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行必要的分析論證。 行性分析 1溴化鋰吸收式制冷（熱）系統(tǒng)具有下列特點 （ 1）以水作制冷劑，溴化鋰作吸收劑，它無臭、無味、無毒，對人體無危害。 （ 2）對熱源的要求不高。一般的低壓蒸汽（ 上 )或 75 以上的熱水均能滿足要求，特別適用于有廢氣、廢熱水可利用的場合。有利于熱源的綜合利用。隨著地?zé)岷吞柲艿拈_發(fā)利用，它將具有更加廣泛的前途； （ 3）整臺裝置基本上是熱交換器的組合體，因除泵以外沒有其它運動部件，所以振動、噪聲都很小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對基建的要求不高，可在露天甚至樓頂安裝，尤其適用于艦船、醫(yī)院、賓館 等場合； （ 4）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便； （ 5）裝置處于真空下運行，無爆炸危險； （ 6）操作簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，易于實行自動化運行； （ 7）能在 10% 100%的范圍內(nèi)進(jìn)行制冷量的自動無級調(diào)節(jié)，而且在部分負(fù)荷時機(jī)組的熱力系數(shù)并不明顯下降； （ 8）溴化鋰溶液對金屬，尤其對黑色金屬有強(qiáng)烈的腐蝕性，特別在有空氣存在的情況下更為嚴(yán)重，因而機(jī)組應(yīng)保持很好地密封； （ 9）由于系統(tǒng)以熱能作為補(bǔ)償，加上溴化鋰溶液的吸收過程是放熱過程，故對外界的排熱量大（通常比活塞式制冷機(jī)大一倍 )，冷卻水消耗量大。但它允許有較高的冷卻水溫度升高 。冷卻水可采用串聯(lián)流動方式，以減少冷卻水的消耗量； （ 10）因用水作制冷劑，故一般只能制取 5 以上的冷水，多用于空氣調(diào)節(jié)及一些生產(chǎn)工藝用冷凍水； （ 11）熱力系數(shù)較低； （ 12）溴化鋰價格較貴，機(jī)組充灌量大，初投資較高； 基于以上特點，采用溴化鋰機(jī)組、利用船舶動力裝置的余熱作為補(bǔ)償能源的空調(diào)系統(tǒng)是完全可行的。船舶動力裝置可利用的余熱形式有兩種：一是柴油主機(jī)的氣缸冷卻水帶走的熱能；另一種是柴油主機(jī)的廢氣熱能。 舶動力裝置余熱熱能計算 由柴油機(jī)的熱平衡分析可知，燃料在柴油機(jī)氣缸中燃燒所放出的熱量大約 有 30 55%轉(zhuǎn)化為有效功， 25 40%為排氣帶走的熱量， 10 30%為冷卻介質(zhì)帶走的熱量。以某 35000t 11 級散貨船為例，進(jìn)行余熱熱能計算。該船主機(jī)型號： 7定功率： 7718定工況下燃油消耗率： 氣溫度： t=400。排煙的熱能為： 718/5030%=4630.8 0%被廢氣渦輪增壓器利用， 80%通過廢氣鍋爐加以利用，目前廢氣鍋爐熱能的利用率為 40%左右，即可產(chǎn)生水蒸汽的熱能為： 80%40%=1482較適合于作為雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱源，雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)熱力系數(shù)一般可達(dá)到 1，而通常的 35000t 級散貨船空調(diào)所需制冷量一般為 100右，只用到廢氣鍋爐產(chǎn)生水蒸汽熱能的 7%，對其他設(shè)備使用蒸汽熱能不受影響。因此，利用主機(jī)廢氣余熱作為空調(diào)制冷的能源是完全可行的。 船舶柴油機(jī)燃油燃燒產(chǎn)生的熱量中大約 40轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的輸出功，其余通過排氣、冷卻水等排放到船外。目前，柴油機(jī)排氣余熱的利用，主要是通過廢氣渦輪增壓器將廢氣能量轉(zhuǎn)換成掃氣空氣的壓力來提高柴油機(jī)的功率和效率。利用廢 氣鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽來滿足船員的日常雜用及油艙的加熱保溫，有的大型船舶還將蒸汽過熱后驅(qū)動透平發(fā)電機(jī)進(jìn)行余熱發(fā)電。冷卻水的余熱利用主要是作為海水淡化裝置的熱源。因此對柴油機(jī)余熱的充分利用要做好三個方面的工作：第一要精心維護(hù)廢氣渦輪增壓器，定期清潔增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣濾器，定期對廢氣鍋爐進(jìn)行吹灰，航行中還要定期沖洗增壓器壓氣機(jī)端、廢氣渦輪端。第二要保持廢氣鍋爐高效工況。作為一種節(jié)能裝置，廢氣鍋爐不僅節(jié)約燃油，還能起到柴油機(jī)排氣消音器的作用。有資料顯示， 1萬噸級船舶，利用廢氣鍋爐后每 1萬噸級船舶，利用廢氣鍋爐后每天可 節(jié)約 1 噸多燃油。對廢氣鍋爐的保養(yǎng)要定期對爐水水質(zhì)進(jìn)行化驗和處理，及時清除鍋爐內(nèi)部水垢，及時清除廢氣鍋爐管壁上的積灰等等。第三要保證海水淡化裝置正常運行，遠(yuǎn)洋船舶一般采用真空沸騰式海水淡化裝置，用柴油機(jī)缸套冷卻水作為熱源，如果管理得當(dāng)，其產(chǎn)水量可完全滿足機(jī)械設(shè)備及船員衛(wèi)生洗滌用水。 用溴化鋰吸收式空調(diào)制冷裝置的結(jié)構(gòu)形式 1、改造工程量最小?，F(xiàn)代的船舶幾乎都設(shè)置有廢氣鍋爐蒸汽系統(tǒng)，正常航行時產(chǎn)生的蒸汽量作為空調(diào)制冷綽綽有余。因此不需要增設(shè)蒸汽產(chǎn)生裝置，而增加改造難度和投資； 2可以直接應(yīng)用陸上蒸汽 加熱式溴化鋰吸收式制冷裝置的成熟技術(shù)和生產(chǎn)工藝。對陸用蒸汽加熱式溴化鋰吸收式制冷裝置只要從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，防止因船舶搖晃對制冷裝置性