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【摘 要】随着物流业的进一步发展，其数量在不断增加。船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，具有重要的现实意义，文章首先对船舶节能减排的意义进行了阐述，接着对节能型船舶的发展趋势和在研发中存在的问题进行了细致的分析，最后重点探讨了船舶节能减排技术的应用。
【关键词】船舶；节能减排；应用
前言
作为海上重要的交通运输工具，不仅要确保船舶的可靠性高和速度快，而且需要处理好船舶设计节能减排技术问题。中国正在进入节能减排时代，船舶航运作为貿易运输的主体，其能源结构和废气排放对自然环境的影响很大，因此从船舶设计入手，研究节能减排技术，以尽可能地减少船舶航运对环境的不利影响。
一、船舶节能减排的意义
船舶作为海上运输的主要工具，他具有通过能力大、运费低廉、运输量大等特点，目前，国际贸易总运量的三分之二，我国进出口货运总量的90%都是利用海上运输。随着物流业的进一步发展，其数量也在不断增加。而船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，保护环境，具有重要的现实意义。国际航运业对环境到底产生了多大的影响？众多的研究表示船舶的二氧化碳排放量估计占世界二氧化碳排放总量的1.8%到4.5%。而且该数字还将随着世界贸易活动和国际航运量的增长而不断增长。除排放二氧化碳外，船舶动力装置还会排放一氧化碳、氮氢化合物、硫化物、微粒等有害物质，这些都会对海洋环境造成影响和破坏。
二、节能型船舶的发展趋势和在研发中存在的问题
（一）节能型船舶的发展趋势
目前节能减排已经成为船舶行业关注的重要问题，选择节能型船舶是节能减排的重要因素。选择节能型船舶需要坚持的两个原则：1）根据不同的地形，不同河流，选择不同的节能型船型；2）根据经济效益因素选择不同的节能型船型。节能型船舶除了船型、螺旋桨等因素影响节能外，还存在许多因素，比如航速和外界条件等。
（二）节能型船舶在研发中存在的问题
1.政府支持力度不够
节能型船舶的研发与推广需要大量的资金，因此节能型船舶必须得到政府的大力支持才能取得明显的进步，但是部分政府对于节能型船舶的环保作用认识不到位，并没有给予资金以及政策上的支持，这是节能型船舶在研发中存在的主要问题。
2.节能环保意识不强
人们对于环境保护的意识不强，必须依靠宣传才能增强节能减排的意识。节能型船舶的宣传力度不够，导致决策者以及船东对节能型船舶的认识不够，从而影响节能型船舶的研发和推广。
3.短期经济利益的影响
节能型船舶的造价较高，受经济利益的影响，大多数船东会选择造价低、短期经济效益高的船舶，一般不会选择造价高的节能型船舶。
4.基础设施的制约
目前我国中一半的航道存在机械化程度低、技术条件差、工作效率低等问题，这些问题影响大型节能型船舶的推广。
5.缺乏法律保障
近年来环境污染日益严重，需要利用法律对环境保护进行制约，目前船舶的能耗对环境污染造成的影响非常的大，由于缺乏法律保障，对于环保型船舶没有明确的规定，导致节能型船舶推广受到阻碍。
三、船舶节能减排技术的应用
（一）船体减阻降耗
船舶船体减阻降耗是船舶节能减排重要手段之一。从船舶设计层面上讲，船体减阻降耗可以从船体低阻力线型设计、浮态调整、船舶船体表面减阻以及低风阻上层建筑等方面进行设计研究。低阻力线型设计主要包括线型优化和总体设计优化两个方面，如下图3.1所示。低阻力线型设计中的总体设计优化指的是设计优化人员根据设计经验和母型船等，在保证船舶具有足够排水量的前提下，调整方形系数和浮心位置，选取合适的船型尺寸比。而线型优化则指的是船舶船体线型的UV度、水线进流角以及去流角等的设计对船舶船体阻力具有一定的影响，设计优化人员依靠模型试验和CFD手段等，反复调整船舶线型，并最终确定船体的低阻力线型。船舶在实际航行中的阻力不仅仅取决于船舶的静水阻力，还与航线上风浪流等环境因素有关，研究人员对船舶在多种转载工况下的阻力性能进行研究，实现了在全航程多工况下船舶综合阻力性能全面提升的目标，从而形成了船舶船体减阻降耗的浮态调整方法。低风阻上层建筑则指的是设计人员通过优化船舶船体上层建筑的外形，降低风阻力，从而实现节能减排。
（二）使用经济航速
船舶的燃油消耗是一种综合反映船舶节能减排技术与经济性的指标，其与船舶航速息息相关。在实际的船舶运行过程中，经济航速的概念主要有三种，也即最低燃油消耗率航速、最高盈利航速以及最低燃油费用航速，实际意义上的经济航速常指的是最低燃油消耗率航速。船舶主要部分有锅炉、船舶主机以及发电柴油机等，其中最重要的耗油就是船舶主机耗油，其重要的耗油特点就是在运行船舶主机时，船舶功率和船舶航速之间具有三次方关系，因此应适当地降低船舶航速。从实际的船舶运行方面进行考虑，当船舶转速和功率变化时，船舶主机消耗燃油量就会受到船速、换气量以及喷油量的影响，因此就要找到一个船舶航速和耗油的最佳平衡点。最佳平衡点主要从以下几个方面进行考虑：船舶航速和主机耗油量关系、船舶耗油设备的状态、船舶运营年限、船舶航行条件、船舶实际的运行路线等。因此，船舶使用经济航速的基本原理就是工作人员在主机安全的转速范围内，根据主机实际的运行情况，找到船舶耗油和航速最佳的平衡点。
（三）提高推进效率
提高船舶推进效率主要有改进尾部伴流场、主机降功率使用等方式，改进尾部半流场指的是在船舶船体上加装螺旋桨整流罩，这种技术主要应用到对螺旋桨尺寸有限制的以及拖轮等高负荷低航速的船舶。加装螺旋桨整流罩后的螺旋桨后流场、桨轴上下不完全对称，其螺旋桨桨轴上方流场偏右，桨轴下方流场偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，来分别对齐螺旋桨后流场，进而减少船舵所受扭矩，这种节能措施可在服务航速工况下节省4%的功率。主机降功率使用指的是将船舶主机的功率降低，进而降低船舶燃油消耗率，达到船舶节能的目的。这种节能技术较为成熟，虽然初次投入成本较大，但从整个船舶生命周期来看，该节能技术经济性较好。目前，很多的大型船舶公司可以接受这种优化设计方案，其通过主机的优化配置可实现3%―6%的降耗。
（四）废热回收及废气处理
船舶废热回收及废气处理也是一种较为重要的船舶节能减排手段，其中船舶废热回收主要指的是船舶废热利用技术，在船舶燃油消耗中，大概有50%的热量以热辐射、废气以及热交换的形式浪费掉。船舶主机废热利用透平转化功率为最大功率的0.6%到4%，这种利用技术初次投入资金较多，多用在大型集装箱船上；船舶主机冷却水废热再利用则可对船舶扫气和缸套的废热进行再次利用，从而提高2%到3.5%的主机功率，这种回收系统较为复杂，通常需要与蒸汽透平和废气透平等联合使用，因此多用在大型集装箱船上。
四、结束语
综上所述，设计节能减排技术在船舶中，对于船舶设计节能减排技术应当从原理进行研究，重视船舶能效设计指数及其影响，最大限度的善船舶的环境。
参考文献：
[1]徐建豪，龚安祥.中国航运业节能减排存在的问题及对策[J].世界海运，2011，3（11）：42-44.
[2]郭万达，冯月秋.低碳发展：制度重于科技[J].开放导报，2011（4）.
【关键词】船舶；节能减排；应用
前言
作为海上重要的交通运输工具，不仅要确保船舶的可靠性高和速度快，而且需要处理好船舶设计节能减排技术问题。中国正在进入节能减排时代，船舶航运作为貿易运输的主体，其能源结构和废气排放对自然环境的影响很大，因此从船舶设计入手，研究节能减排技术，以尽可能地减少船舶航运对环境的不利影响。
一、船舶节能减排的意义
船舶作为海上运输的主要工具，他具有通过能力大、运费低廉、运输量大等特点，目前，国际贸易总运量的三分之二，我国进出口货运总量的90%都是利用海上运输。随着物流业的进一步发展，其数量也在不断增加。而船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，保护环境，具有重要的现实意义。国际航运业对环境到底产生了多大的影响？众多的研究表示船舶的二氧化碳排放量估计占世界二氧化碳排放总量的1.8%到4.5%。而且该数字还将随着世界贸易活动和国际航运量的增长而不断增长。除排放二氧化碳外，船舶动力装置还会排放一氧化碳、氮氢化合物、硫化物、微粒等有害物质，这些都会对海洋环境造成影响和破坏。
二、节能型船舶的发展趋势和在研发中存在的问题
（一）节能型船舶的发展趋势
目前节能减排已经成为船舶行业关注的重要问题，选择节能型船舶是节能减排的重要因素。选择节能型船舶需要坚持的两个原则：1）根据不同的地形，不同河流，选择不同的节能型船型；2）根据经济效益因素选择不同的节能型船型。节能型船舶除了船型、螺旋桨等因素影响节能外，还存在许多因素，比如航速和外界条件等。
（二）节能型船舶在研发中存在的问题
1.政府支持力度不够
节能型船舶的研发与推广需要大量的资金，因此节能型船舶必须得到政府的大力支持才能取得明显的进步，但是部分政府对于节能型船舶的环保作用认识不到位，并没有给予资金以及政策上的支持，这是节能型船舶在研发中存在的主要问题。
2.节能环保意识不强
人们对于环境保护的意识不强，必须依靠宣传才能增强节能减排的意识。节能型船舶的宣传力度不够，导致决策者以及船东对节能型船舶的认识不够，从而影响节能型船舶的研发和推广。
3.短期经济利益的影响
节能型船舶的造价较高，受经济利益的影响，大多数船东会选择造价低、短期经济效益高的船舶，一般不会选择造价高的节能型船舶。
4.基础设施的制约
目前我国中一半的航道存在机械化程度低、技术条件差、工作效率低等问题，这些问题影响大型节能型船舶的推广。
5.缺乏法律保障
近年来环境污染日益严重，需要利用法律对环境保护进行制约，目前船舶的能耗对环境污染造成的影响非常的大，由于缺乏法律保障，对于环保型船舶没有明确的规定，导致节能型船舶推广受到阻碍。
三、船舶节能减排技术的应用
（一）船体减阻降耗
船舶船体减阻降耗是船舶节能减排重要手段之一。从船舶设计层面上讲，船体减阻降耗可以从船体低阻力线型设计、浮态调整、船舶船体表面减阻以及低风阻上层建筑等方面进行设计研究。低阻力线型设计主要包括线型优化和总体设计优化两个方面，如下图3.1所示。低阻力线型设计中的总体设计优化指的是设计优化人员根据设计经验和母型船等，在保证船舶具有足够排水量的前提下，调整方形系数和浮心位置，选取合适的船型尺寸比。而线型优化则指的是船舶船体线型的UV度、水线进流角以及去流角等的设计对船舶船体阻力具有一定的影响，设计优化人员依靠模型试验和CFD手段等，反复调整船舶线型，并最终确定船体的低阻力线型。船舶在实际航行中的阻力不仅仅取决于船舶的静水阻力，还与航线上风浪流等环境因素有关，研究人员对船舶在多种转载工况下的阻力性能进行研究，实现了在全航程多工况下船舶综合阻力性能全面提升的目标，从而形成了船舶船体减阻降耗的浮态调整方法。低风阻上层建筑则指的是设计人员通过优化船舶船体上层建筑的外形，降低风阻力，从而实现节能减排。
（二）使用经济航速
船舶的燃油消耗是一种综合反映船舶节能减排技术与经济性的指标，其与船舶航速息息相关。在实际的船舶运行过程中，经济航速的概念主要有三种，也即最低燃油消耗率航速、最高盈利航速以及最低燃油费用航速，实际意义上的经济航速常指的是最低燃油消耗率航速。船舶主要部分有锅炉、船舶主机以及发电柴油机等，其中最重要的耗油就是船舶主机耗油，其重要的耗油特点就是在运行船舶主机时，船舶功率和船舶航速之间具有三次方关系，因此应适当地降低船舶航速。从实际的船舶运行方面进行考虑，当船舶转速和功率变化时，船舶主机消耗燃油量就会受到船速、换气量以及喷油量的影响，因此就要找到一个船舶航速和耗油的最佳平衡点。最佳平衡点主要从以下几个方面进行考虑：船舶航速和主机耗油量关系、船舶耗油设备的状态、船舶运营年限、船舶航行条件、船舶实际的运行路线等。因此，船舶使用经济航速的基本原理就是工作人员在主机安全的转速范围内，根据主机实际的运行情况，找到船舶耗油和航速最佳的平衡点。
（三）提高推进效率
提高船舶推进效率主要有改进尾部伴流场、主机降功率使用等方式，改进尾部半流场指的是在船舶船体上加装螺旋桨整流罩，这种技术主要应用到对螺旋桨尺寸有限制的以及拖轮等高负荷低航速的船舶。加装螺旋桨整流罩后的螺旋桨后流场、桨轴上下不完全对称，其螺旋桨桨轴上方流场偏右，桨轴下方流场偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，来分别对齐螺旋桨后流场，进而减少船舵所受扭矩，这种节能措施可在服务航速工况下节省4%的功率。主机降功率使用指的是将船舶主机的功率降低，进而降低船舶燃油消耗率，达到船舶节能的目的。这种节能技术较为成熟，虽然初次投入成本较大，但从整个船舶生命周期来看，该节能技术经济性较好。目前，很多的大型船舶公司可以接受这种优化设计方案，其通过主机的优化配置可实现3%―6%的降耗。
（四）废热回收及废气处理
船舶废热回收及废气处理也是一种较为重要的船舶节能减排手段，其中船舶废热回收主要指的是船舶废热利用技术，在船舶燃油消耗中，大概有50%的热量以热辐射、废气以及热交换的形式浪费掉。船舶主机废热利用透平转化功率为最大功率的0.6%到4%，这种利用技术初次投入资金较多，多用在大型集装箱船上；船舶主机冷却水废热再利用则可对船舶扫气和缸套的废热进行再次利用，从而提高2%到3.5%的主机功率，这种回收系统较为复杂，通常需要与蒸汽透平和废气透平等联合使用，因此多用在大型集装箱船上。
四、结束语
综上所述，设计节能减排技术在船舶中，对于船舶设计节能减排技术应当从原理进行研究，重视船舶能效设计指数及其影响，最大限度的善船舶的环境。
参考文献：
[1]徐建豪，龚安祥.中国航运业节能减排存在的问题及对策[J].世界海运，2011，3（11）：42-44.
[2]郭万达，冯月秋.低碳发展：制度重于科技[J].开放导报，2011（4）.