船舶柴油机节能减排新形势与技术发展刍议

王珂

【摘 要】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而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。根据新形势下国内节能减排技术的应用现状，针对船舶柴油机的节能减排技术进行分析，为船舶节能减排技术的发展提供参考。

【关键词】船舶柴油机 节能减排技术 发展 思考

随着中国经济的发展，船舶运输业迎来了大发展的时代。与传统的蒸汽机相比，船舶所装载的柴油机以其自身效率高、能耗低以及大功率的优势得到广泛应用。但是，由于船舶柴油机的污染随着应用范围的扩大而对环境的破坏愈加严重，与国家提出的“节能减排，推动经济可持续发展”的理念严重不符。因此，开展船舶柴油机的节能减排技术研究就具有十分现实的意义。因此，本文着重对新形势下如何改进船舶柴油机节能减排技术的相关问题进行研究与探讨。

1 尾气排放控制技术分析

根据有关资料显示，船舶柴油机的在运转过程中燃烧是比较充分的，其废气中的一氧化碳与碳氢化合物是比较少的，其主要的有害物质主要为PM、SOx，因此，针对船舶柴油机尾气的处理技术主要是对PM以及SOx的控制。

1.1 关于PM的排放控制分析

对PM的研究发现，PM作为船舶柴油机的主要成分，对人体的伤害也是比较大的。当下，针对此污染物主要采取在柴油机运行过程中进行控制之外，采用机外净化处理控制与其相结合的处理技术。在机内控制方面主要提高油品质量，减少次品油的使用次数。而在机外则普遍采取微粒捕集器进行技术上的处理。微粒捕集器采用在排气系统上之后，通过利用氧化器以及燃烧器等设备的应用，对PM进行降解处理，可以有效使PM的含量降低。不过，捕集器的使用会导致船舶柴油机的排气背压提高，从而造成功率下降。另外，还需要使用微粒捕集器再生技术对沉积在自身上的微粒进行处理。

1.2 关于SOx的控制排放技术

SOx的排放中，关键一点在于燃油中的硫含量。在船舶柴油机运转过程中，燃油中的硫几乎都能被充分燃烧，从而形成二氧化硫以及三氧化硫。对于硫的处理，一般包括使用天然气以及生物燃料，这些燃料中硫的含量是比较低的。另外，也可以采取SOx的后处理技术。其中，后处理技术中，主要包括以下部分：湿法烟气脱硫技术、半干法烟气脱硫技术以及干法脱硫技术。而在船舶柴油机系统中，对SOx的处理使用的是海水洗涤系统。海水中含有大量的CO32-和HCO31，海水的洗涤系统利用这两种化学元素将气体排出在海水中，从而使这两种化合物与SOx产生化学反应，从而达到清除的效果。此种方法费用是相对比较低廉的，并且排出的物质对于海水也没有污染，不会造二次污染。

2 共轨燃油喷射技术

通常，为了使燃料能够在船舶柴油机中进行充分的燃烧，也为了更好地节省燃料，对于喷入燃烧室的燃油量进行控制是柴油机节能减排技术改进的重要工作内容。电控共轨喷射技术，最近一些年来得到了较为广泛地应用。其与传统燃油喷射系统相比较，在外观结构上都有很大的不同。其中，对于凸轮轴以及高压油泵采取了简化处理，从而进一步使得电子伺服调速器也得到简化。另外，其还对燃油泵齿条进行了处理。电控共轨喷射技术重要的一点在于采用了共轨技术，在实际运转中，只需要使用两个或者是三个齿轮进行共用驱动高压油泵，另外由两个齿轮驱动伺服油泵。

电控共轨喷射技术的工作原理为，通过电控单元的控制，将高压油泵所产生的高压，使燃油通过公共油管之后再进入到高压油管。然后再通过喷射器的作用，使燃油到达燃烧室内进行充分燃烧。在电控共轨系统中，还需要运用到传感器系统，以检测发动机的实时运转状态。因此，通过对电控共轨喷射技术的应用能够有效减少对燃油的使用，从而起到降低污染物的作用。

3 对燃气可燃混合气节能技术分析

在船舶柴油机的运转过程中，对于换气质量要有着良好的保障。例如，及时进行排气管道的清洁，加强对进气压力以及温度上的控制，并对进排气进行调整，确保定时的准确性。同时，保证气缸中有着良好的热状态，进而检查压缩终点的压力、冷却状态以及活塞环工况。同时，对喷油的质量进行严格要求，对油品进行严格检查以及进行妥善处理，实现良好的燃烧室清洁。最后，对冷却空间的水垢进行清洁。

4 新型替代清洁燃料技术分析

当下，清洁能源已经被广泛运用到多领域中，其中常见的如植物油、氢、醇类燃料以及天然气等二次能源。其中，这些燃料与传统化石能源有着巨大的优势，其开采范围广、资源丰富，更重要的是能够有效降低对环境的污染。

当前，在船舶柴油机的类型中，应用比较广泛的有双燃料发动机、生物燃料发动机以及气体燃料发动机。本文主要针对双燃料发动机进行分析。

与传统船舶柴油机相比较，双燃料发动机可以在柴油与液化天然气之间进行切换使用。混合燃料的使用极大降低了污染物的排放，具备了一定的灵活性，同时也保证了柴油机的输出功率。2014年，由我国某公司牵头承研的ACD320双燃料/天然气发动机样机概念设计，在经过多种程序验证下，通过了专家组评审，标志着我国在自主研发道路又前进了重要一步。ACD320双燃料/天然气发动机样机开发项目在过往经验的基础上，借鉴国外先进的技术，以产、学、研相结合的模式，开展对双燃料发动机关键技术的深入研究。ACD320双燃料/天然气发动机样机开发项目在突破高效燃烧系统优化技术研究等共性关键技术方面，逐步形成双燃料发动机自主研发能力，进而缩小与国外在大功率双燃料发动机关键技术研究与产品开发方面的差距，实现我国双燃料/天然气发动机研究史上的突破。

5 结语

随着社会对节能减排技术开发的日渐重视，船舶运输业作为能源消耗的大户，必须船舶柴油机进行改革，以促进节能减排目标的实现，以减少对环境的污染，实现行业的可持续发展。

参考文献：

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