作为降低船舶能耗水平的有效手段,船舶动力节能减排技术始终是业界热衷探讨的话题。在日前由上海船舶与海洋工程学会举办的绿色科技与绿色船舶技术标准研讨会上,上海船用柴油机研究所副总工程师范建新对当前该领域的技术发展现状进行了深入分析。他指出,船舶柴油动力机内与后处理的节能和减排仍是主流,对柴油动力新技术的探索正在兴起,以液化天然气(LNG)为代表的低排放燃料技术研发开始加速,而以太阳能、风能为代表的再生能源利用尚处于概念阶段,新能源还未呈现取代船舶动力的可能性。

到2020年后,全球航运排放的法规要求将基本与排放控制区域(ECA)内的要求一致。当前,发达国家及跨国企业、学术组织、研究机构正积极推进排放和节能法规的实施与生效,另一些国家及企业则希望减缓推进速度,以争取更多时间应对技术壁垒带来的冲击和影响。对此,范建新透露,尽管在当前的大环境下,排放法规要求将越来越严格,但由于全球经济不景气,相关法规的推进速度确实有所放缓,国际海事组织(IMO)也打算重新评估Tier Ⅲ排放标准的执行时间。

范建新表示,现有船舶动力节能减排技术和产品主要包括排气再循环(EGR)技术、选择性催化还原(SCR)技术、气体燃料技术、尾气颗粒净化器(DPF)和硫氧化物洗涤技术、增压空气(缸内)喷水和乳化油技术、能量综合利用系统、电力推进系统等,这些技术和产品已相对成熟,并能有效实现节能减排目标,但在应用上各有利弊,选择的关键在于船型、航线以及船东的需求。

范建新进一步分析指出,利用EGR技术所达到的减排效果与Tier Ⅲ的要求之间还有一定距离,需配合使用高增压、可调进气正时等手段才能达到要求;SCR技术能大幅降低氮氧化物的排放,达到Tier Ⅲ的标准要求,但整个装置体积较大,可能会带来氨气泄漏、增加运行成本等问题;作为目前较为热门的船舶动力减排技术,气体燃料技术的安全性还在评估中,补气等技术措施尚不完善,其突加特性无法适应部分船型;DPF和硫氧化物洗涤技术目前已经在汽车行业得到较为广泛的运用,但该技术容易增加排气阻力和油耗;增压空气(缸内)喷水和乳化油技术是相对成熟的技术,但与相关法规要求之间还有一定距离,并且可能严重影响柴油机可靠性和零部件的寿命,需要对此作进一步的研究;能量综合利用系统配合船型设计,为船舶满足船舶能效设计指数(EEDI)作出了很大贡献,但在适用性方面受到一定限制,主要适用于大中型船舶配套的低速机和大功率中速机;电力推进系统的大规模应用则需解决初始投资高、体积大等问题,目前主要用于特种船舶。

“在不断优化传统与成熟技术的基础上,船舶动力节能减排新概念技术也成为行业研究的重要课题。”范建新表示,数字化增压、进气预处理、太阳能和风能应用、燃料电池、核能动力等是新概念技术中较为主流的研究方向,其中,数字化增压、燃料电池与核能动力已在军品上得到应用,尽管这些技术能够转化为民用,但考虑到其成本及安全性,在推广应用上存在难度。此外,针对太阳能和风能应用,范建新指出,眼下国外有关方面已对大型商船采用风帆和太阳能板的相关技术开展预先研究,并进行概念设计,但相关产品需要占用船舶上较大的作业面积,目前只能作为补充动力。

范建新认为,虽然探索节能新技术,进行充分的技术储备十分必要,但对于船舶动力新能源项目的研究与制造也切忌盲目,以当前的技术储备而言,新能源还无法取代传统燃料的地位,国内相关企业与研究机构应对可行性更高、成本更可控、更易推广应用的节能减排技术进行优化,让船舶动力技术为节能减排事业发挥出更大的作用。

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