船舶节油技术综述

常国强

（中远集装箱运输有限公司 上海 200080）

为建设资源节约型和环境友好型的社会，我国工业在现代化发展的浪潮下越来越将可持续发展战略放在首位。燃油价格的不断攀升使航运企业的效益急剧下降，造成如今航运市场不景气的现状，航空运输企业如何在这么严峻的形势下实现节能减排与企业的利益最大化，其关键因素在于船舶节油技术的不断改进，在动力系统、能源选择以及能量再利用等多个方面实现技术的改进，从而降低企业燃油成本。笔者分析了近年来船舶节油技术在各个方面的突破，希望能为节油技术其它方面的改进提出参考。

1 船舶节油管理措施

1.1 优化内部节能，调整结构

随着我国科学技术的发展，油价越来越高，而在船舶节油技术的管理方面，经济航速在航运公司中的使用越来越广。经济航速主要包括绝对经济航速和相对经济航速两种，利用这两种经济航速在船舶使用中进行指导，调整船舶内部节能结构，如优化压载和调整最佳倾角。在经济效益的原则指导下，根据实践经验建立经济航速计算模型，计算船舶的压载和最佳倾角，利用船舶倾斜仪测定船舶倾角（包括左右倾角、横倾、纵倾）。为了降低船舶运营成本还要完善其压载系统，压载系统不仅要保持船只空载的稳定性，又要保证重载时的适航性。在调整压载系统的过程中，可以调整压载舱中的压载吸口大小，在设置压载总管时可以将压载舱和扫舱的压载管连在一起。结合燃油成本控制理论进行船舶内部结构的调整，达到节油的目的。

1.2 改善原油的调节比例

国际燃油价格的快速上涨使得船舶燃油成本不断上升，尤其是到2015年欧盟即将公布的强制使用低硫燃油的规定，燃油成本会更高。如图1所示为燃料油国内价格2013-1-1到2013-3-31的180cst价格走势图，价格增幅很大。航运公司可通过减少燃油消耗量降低燃油成本，因此可使用价格便宜的高粘度燃油380cst，380cst燃油是在50℃时的运动粘度大于等于380平方毫米/s的燃油，在总的价格走势中价格变动不大。其次，可以在正常使用的燃油中加入添加剂以增加燃烧值，通过合理的计算确定合适的原油调节比例。

1.3 船体改造优化设计

图1 燃料油国内价格2013-1-01至2013-3-31走势图

船体改造优化的目的是通过对船舶线性优化、动力推进和船配件等三个方面的改进优化实现技术节油。首先，在船舶线性优化过程中，主要包括对船舶尾部形状的改造，船舶线性优化技术以球尾船型设计为例，依据主要原理为流体力学原理，通过对球尾产生与船尾尾波的计算，预测出船体的吃水线长度，以期起到消波压浪的作用，由尾流影响整流从而增加船舶推进效率，根据实验预算出主机功率节约了8%以上。其次，营运节油中以优化船舶航线实现经济航速。第三，船配件产品如减阻节能球鼻艏在降低兴波阻力中的应用，以及桨后自由旋转助推叶轮的改进，助推叶轮可以提高6%—9%的船舶推动力。

1.4 动力设备优化设计

首先，在推进船舶动力中，螺旋桨的改进可以最大程度上提高航船推动力，螺旋桨的工作效率与直径大小密切相关，确定合理的螺旋桨的叶片面积可以提高气蚀余量利用率，降低其摩擦损失，从而间接提高船舶驱动效率，降低燃油使用。第二，调整喷油定时设备，在行进阻力较小时可以减少喷油量，节省燃油使用量。第三，船舶上耗能最大的动力系统是引擎，可以在三个方面优化主机，即降低能量转换损失、减少推进功率和新能源的开发。新型的电子智能式主机是通过液压机械系统来实现推动功能的，由于电子智能主机可以实现更为精准地测量，以共轨燃油喷射技术为代表，新型主机的研发提高了燃油使用率，降低了环境污染同时节约了航运成本。

1.5 自然影响因素

2013年，国内某远洋集装箱运输公司通过对比多家燃油供应商的优势和劣势，将燃油选择定位于俄罗斯远东港口燃油供应地。充分考虑到地理位置和季节的优势，扣除俄罗斯加油的港口使费及船舶绕航成本，直接节约燃油成本达500多万美元。自然因素的影响还包括气候、潮汐等，以风向举例，可以在顶风环境下合理安排出航时间，既可节省航行时间又可节约燃油。

1.6 其他非自然因素

已经分析了很多与节油技术直接相关的技术，如动力系统、主机、螺旋桨的改进以及环境因素的综合考虑，还需要在航船保养方面加大力度，同时合理选择航线，此外，在相关工作人员的培训中要加强节油意识的培养等。

2 节油技术组合设计分析

2.1 主机作为船舶上耗能最大的动力系统，其技术改造设计过程要考虑到时间、燃油利用率以及改造成本等多项因素，通过综合分析主机滑阀式喷油器技术、电子控制气缸油注油器技术、封堵主机增压器以及船舶吃水差优化系统等多项主机改进技术的优缺点，推荐使用电子控制气缸油注油器技术改造，在电子智能化控制下，在燃油注入时压力的掌控范围较好，适当的燃油压力使其雾化，增加了燃烧利用率，充分燃烧的情况下也降低了SO2、一氧化氮、CO等有毒气体的生成。国内某大航运公司先后完成了30余艘船舶电子控制气缸油注油器技术改造，与改造前相比，气缸油日耗量降低约20%左右。

2.2 在节能减排的主要措施中，还可以加强对柴油机的排气和冷却水的余热再利用，柴油机的排气温度可达到250℃以上，因此二次吸收排气的高温能力可以供应船舶的燃油加热等。

2.3 在船舶的动力系统技术改进的前提下，推进船舶动力中的螺旋桨的改进可以最大程度上提高航船推动力，螺旋桨的做功效率与直径大小密切相关，可以通过设计具有较低转速而直径相对较大的螺旋桨，因此伴流分数会降低，增大船舶推进效率；此外，还可以通过内旋桨的设立提高推进力，主要依据反桨效应，内旋桨方向与来流流入桨盘的切向速度呈180℃角，在一定程度上降低了推力减额值。

3 改善的节油环境分析

2011年的联合国报告指出，全球范围内的环境承载污染已达到上限，必须全力实现技术改进，为避免环境污染和气候变换带来的灾难性的后果，各行各业均要加强技术改进。节约燃油在降低企业成本的同时也减少了温室气体的排放。在刚过去的“十一五”期间,中国航运企业、煤炭企业、石油企业乃至餐饮服务业均以节能减排的可持续发展战略指导企业发展，最后中国实现了单位GDP能耗总体降低20%的战略目标。船运行业更要为降低环境污染不断完善和改进节油技术。

4 结语

为建设资源节约型和环境友好型的社会，我国工业在现代化发展的浪潮下越来越将可持续发展战略放在首位。燃油价格的不断攀升要求船舶行业要以经营增效和能源降耗为核心，不断强化工作人员的节油意识，抓住近年来船舶节油技术在各个方面完善和改进，实现节油技术新的突破。

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