新技术在当前船舶中使用现状

    唐振研

    摘 要：电喷柴油机，新能源，新结构，新材料是中国船舶制造业转型升级的关键技术，这些新技术在船舶制造及船舶改造中使用，使得船舶更加高效节能环保，也成为当前船东在低迷的航运市场中走出困境的必然选择，本文从船舶经营者及使用管理者的角度对新技术在当前船舶中使用状况进行简要分析。

    关键词：电喷柴油机 新能源 新结构 新材料 消涡鳍 组合式锅炉 螺旋桨

    航运市场持续低迷，海事新规频频出台，市场门槛不断抬高，在燃油价格占营运成本大头的前提下，航运市场上大量的同类型船舶激烈竞争，使得船东艰难经营，为了生存与发展，在新造船舶中使用新技术成为船舶发展新趋势，对于已经营运的船舶，为了不被市场淘汰，船东不得不对船舶进行升级改造，依靠节能高效环保确定竞争优势。因此不论是新造船舶或是已营运船舶，船东只能通过采用更先进的设计，更多的使用新技术，使船东在低迷的航运市场中立身于不败之地。以下谈谈当前船舶普遍采用的新技术及改进办法。

    电控柴油机

    堪称柴油机第三次革命的电控柴油机，可谓是新技术在船舶中使用的佼佼者。该类型电喷柴油机，在经过多次实验室及船舶试验检验后，日臻成熟，目前已普遍在新造船舶中使用，其中最为推崇并普遍采用的是MAN B&W ME系列柴油机以及Wartsila推出的Sulzer RT-flex系列柴油机。

    华洋海事中心某轮在设计之初，建造合同签订于2010年，2014年交船，在4年时间里由于船舶节能技术的飞速发展，当初主机决定使用的是MAN B&W 5S60ME-C7.1，后经论证改为5S60ME-C8.2，使得船舶更加节能高效环保，通过该机型如下燃油消耗及成本核算对比，改进机型具有重要意义。

    从图表中可以看出，在改用更为先进型号的主机后，主机油耗约有1.9%的降幅，该轮以每天油耗29吨计，每年航行280天，可节省155吨燃油，10万美元。

    新能源主机

    新能源主机也越来越多的在现代船舶上使用，这种混合燃料主机会更加节能高效环保，它们将成为未来船舶发动机的主流产品。

    ME-GI双燃料型天然气作动力的发动机已在船舶上使用，其主要动力为液化天然气（LNG），世界上最具环保性集装箱船由美国航运公司TOTE与美国圣地亚哥NASSCO已签署两艘新式船舶建造合同以及另外三艘货轮意向合同。

    MAN柴油机与透平发动机减排能力首屈一指，其废气循环技术让船舶达到IMO排放III氮氧化物要求。其成功推出了首台符合IMO排放III要求并采用废气循环技术的柴油发动机，该新机型为MAN B&W 6S80ME-C9。

    组合式锅炉

    组合式锅炉回收发电机废热也是当前新造船舶普遍采用的一种节能方式。 一直以来，发电机的废气是没有加以利用而直接排出大气，由于主机的改型及降功率使用，主机增压器出口的废气温度和废气量下降，造成主机的废气锅炉侧不能产生足够的蒸汽来满足航行时的需求，锚泊停航时也没有蒸汽加热重油，这时就需要起用燃油锅炉。

    华洋海事中心某轮为了满足蒸汽需求，采用组合式锅炉，含一台主机和二台发电机。从原理上，三台发电机的废气都可以组合进入废气锅炉，但考虑到锅炉在保养和维修期间依然能够运行发电机，保持船舶不间断供电，所以组合锅炉只采用二台发电机进入的模式。由于发电机和主机的废气管路在锅炉内部的布置完全各自独立没有互通，因此不存在额外的结构问题和额外的腐蚀风险。

    新结构技术

    结构技术在现代船舶改造及建造中已普遍使用。

    节能消涡鳍。 加装消涡鳍，减少螺旋桨的尾部气泡，降低空泡效应，从而加强水动力性能，提高推进效率。螺旋桨尾流场的旋转能量损失，大概在 5% 左右，消涡鳍主要用于回收这部分能量。因此，不少船舶在进厂修理时，对船舶推进装置进行改造，使得船舶推进效率得到提高，如下图所示原理及改进办法已普遍被船东采用。该消涡鳍的改进，使得其安装简单；节能效果明显；维护成本极低。

    安装消涡鳍后，在设计吃水工况相同功率状况下比不装消涡鳍状态可以提高0.1 节航速。

    目前已有更多的新结构被采用，螺旋桨叶片和管口喷嘴的升级改造也取得很好成效，使船舶推进效率提高并节省燃料。

    新材料

    Ecofleet 和Syladvance分别代表Sigma节能型防污漆的两个系列：SIGMA ECOFLEET 序列的产品是认可的有效的防止海生物污染防护的首选方案。SIGMA SYLADVANCE 序列的产品基于专利的甲基丙烯酸硅聚合树脂技术，能够自光滑的船体表面特性及杰出的防污效能. 施工了SIGMA SYLADVANCE油漆的外板，由于在航行中减少了水下船壳的摩擦阻力，在实际应用的船舶上证实可以明显地降低在航船舶的油耗。

    Sigma Ecofleet 290 是Sigma的标准防污漆配套；而Sigma SA800 是更高级别的防污漆产品，它基于完全水解的专利成膜树脂技术。 Sigma SA800抛光更加均匀线性，防污漆表面皂化层更薄，所以油漆中所含的活性成份的释放更加稳定均匀，防污效果更好；在营运过程中，随着防污漆的不断抛光，Sigma SA800 表面会变得更加光滑（Sigma SA800 的自光滑特性与防污漆施工后的表面对比），赋予了该油漆与普通防污漆相比所具有的减少船体与海水之间的摩擦阻力，在相同的航速，船舶负载，主机推进效率及海域状况（风力，洋流，海浪级别等）条件下，所需推进功率减少，从而达到节能减排功效。

    在所有客观条件相同基础上，7.6万载重吨散装船（或类似船型）耗油情况对比，假定在航率为70%，相当于255天； 使用普通防污漆如Sigma Ecofleet 290 时， 用于推进系统日均油耗以33吨计，而使用Sigma SA800节能型防污漆，按至少节油3%计算，日均燃油节约0.99吨； 所以，使用Sigma SA800每年节油总量=255天X0.99吨/天=253吨；每年总的燃油费用节约计算结果如下：

    创新改造

    创新改造---船舶加宽。使得船舶运力增加，成本降低，效益提高。加宽改造增加了船舶的装载能力和横向稳定性，除此之外，航运业可持续发展方面也得到了有效提升，并且运输每吨货物的碳排放量得到实质性的降低。目前有一些船东已经通过买入二手船，并对其进行加宽改造，这样可以缩短船舶建造时间，使船舶能够在更短时间内投入营运。另外对船舶进行改造而不是拆解将比建造新船产生的环境伤害更小。

    由德国REEDEREI NSB管理运营的船舶，命名为MSC GENEVA的集装箱船， 在经过改造成功后，于今年6月进行了试航验收，并取得了GL-DNV新签发的相应证书。该轮已于7月投入了MSC班轮航线的运营。该船此次改造增加了四列箱位，使装载量增加了约30%，由4872TEU增加到6336TEU，经过改造船舶横稳性也得以提高。

    以上提及的船舶新技术新结构的使用，并不是当前船舶技术革命的全部，还有许多新技术在船舶管理中得到了运用，我们要做的还远不够，总之，创新及技术革命是船东在低迷的航运市场中走出困境的必然之路，也是航运市场复苏的推动力。

    （ 作者单位：华洋海事中心）