绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用

绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用

卢恩光

舟山市定海兴舸船舶设计有限公司浙江舟山316000

摘要:当前,随着国际,经济化进程的不断加快,能源匮乏和环境污染已经越来越使经济的发展受到制约。对于船舶业和航运业来讲,其对环境的污染问题也成为了国际社会关注的焦点。因此建造低排放量、低燃油消耗、节能环保的“绿色船舶”已经成为船舶业发展的必然趋势。

关键词:发展思路;绿色船舶;重点技术;建造技术

随着我国船舶业的迅速发展,船舶工程的数量也逐渐增长,为了顺应社会节能减排的环保理念,船舶工程需要转变过去污染水源、浪费原材料、破坏大气等弊端。因此,在船舶的制造过程中,其结构设计与制造等方面都要全面遵循环保要求,积极打造稳定性强、航速快、性能高的“绿色船舶”。“绿色船舶”有着自身的标准,从设计、建造、运营,再到今后的拆解,整个生命周期中,都要运用“绿色技术”实现低排放、低能耗、低污染、高能效、安全健康等目标。

一、绿色船舶的内涵

近年来,船舶所带来的能耗问题和环境污染问题越来越成为人们关注的焦点。同时,国际:海事组织针对船舶节能减排的新公约、新规范也不断出台,促使船舶工业界及其上下游产业不;得不考虑如何更好地实现船舶的绿色化发展。

绿色化的核心内容在于保护人类赖以生存的环境,促进经济的可持续发展。绿色船舶是指在船舶的全生命周期内(设计一建造一营运一拆解),通过先进技术的应用,在满足船舶功能需求和正常使用要求的基础上,最大程度地降低能源和资源的消耗,消除或大幅降低有毒、有害物质的排放,打造资源节约型和环境友好型船舶。真正的绿色船舶应当具备环境友好性、技术领先性和经济最优性三个基本要素,绿色船舶应是在实现技术领先性和经济最优性的基础上,最终确保船舶满足环境的友好性。

二、绿色船舶概述

2.1绿色船舶的内在意义

绿色船舶,即充分立足于资源与环保的核心理念,在船舶的结构设计、生产制造、投入使用、船舶回收等一系列过程中都要贯彻绿色环保的要求,尽可能降低船舶工程对于环境的破坏。同时,在绿色船舶的工程施工以及投入使用的整个过程中,包括船体绿色设计、绿色环保材料的使用、绿色制造工艺、污染防治等方面的内容,因而绿色船舶属于系统性较强的概念。

2.2绿色船舶的特点

(1)技术先进性绿色船舶对于技术的要求较高,先进技术能够确保绿色船舶的实效性,故绿色船舶工程往往应用国内外比较先进的技术,能较明显地呈现出技术先进性的特点。技术先进性要求船舶在设计与制造时,采用的技术能够确保船舶实现性能高效、安全,保证船舶符合国家环保标准,保障绿色船舶产品能够具备市场竞争优势。(2)经济合理性船舶业要持续发展,必须重视其经济效益,故绿色船舶需要注重成本的核算,关注船舶的使用寿命和成本。只有高效控制绿色船舶的制造成本,才能规划出符合用户需求的合理使用价格,保证绿色船舶具备预期价值,并确保绿色船舶创造出更多的经济效益与社会效益。(3)环境协调性绿色船舶具备节约能源与资源、保护员工与环境等方面的环保特性,这些环保特性伴随着绿色船舶的整个生命周期,故生命周期不同阶段的环保特性需要结合实际情况进行设计,使得绿色船舶具备环境协调性的特点。

三、分析绿色船舶的制造技术

3.1EEDI能效指数的引入

从1998年的海洋环境保护委员会(MEPC)第42次会议提出解决船舶温室气体排放问题,到2011年MEPC第62届会议,以投票方式通过了包括EEDI在内的《国际防止船舶造成环境污染公约》附则VI有关船舶能效规则的修正案,会议除对EEDI值作出具体规定外,修正案还要求船舶经营人在船上配备SEEMP,旨在通过EEDI对船舶设计、生产工艺、配套设备、新能源技术应用等提出了更高要求。根据EEDI公式,可以看出主机单位油耗、主机富余功率利用、新能源的开发及应用等方面对其的影响,同时需要通过增大单位载重量、提高航速等形式,进一步提升EEDI能效指数。

3.2TIERIII标准的实施及柴油机的发展

根据国际海事组织(IM0)出台的TIERIII排放标准,自2016年1月1日起,在排放控制区(ECA)内航行的船舶所产生的废气排放必须符合这--新标准。由于科技水平的限制,仅从改变柴油机的内部构造等措施,是无法满足排放要求。经过一些主流柴油机厂商的研究表明,目前能够满足TIERIII排放要求的技术有:(1)废气再循环系统(EGR):通过回引柴油机排放的部分废气与新鲜空气混合后,共同参与柴油机气缸的燃烧反应,利用废气中含有大量气体并具有较高的比热这一特性来降低NOX的生成:(2)选择性催化还原技术(SCR):通过在排气管上安装选择性催化转换器,利用氨气(NH3)选择性的与NOX在催化剂的作用下进行化学反应,将其转化为氮气和水从而除去NOX。(3)双燃料柴油机的应用:LNG作为船用燃料的环境效益非常明显,它的体积小、燃点高、密度低,成分单一,燃烧完全后生成二氧化碳和水,有利于保护环境,减少环境污染。目前已研制成功的双燃料船用柴油机,经测试表明:柴油机的废气排放可以减少70%~85%氮氧化物和15%~30%C02,且几乎没有硫氧化物和固体颗粒排放,完全满足TIERIII排放要求的同时,大大降低船舶的EEDI指数。

3.3高性推进装置的应用及优化

现代船舶对其推进性能和操作灵活性的要求,随着船舶市场的需求越来越高,尤其是钻井平台、港口拖轮等特殊船型对高性能推进器的需求更加迫切。全回转推进装置做为一种新型的推进方式,可以将最大推力传递到各个方向,实现船舶的原地回转、横向移动、急速制停和转舵微操等一系列特殊指令(如表一)。与传统的FPP或CPP推进装置相比,全回转推进装置在工作时,螺旋桨都是单一方向旋转,避免了换向造成的应力变化,延长了柴油机的使用寿命,减少材料浪费:从经济效益.上看,可节省燃料5%10%,提高航速10%^20%,提高推进效率810%;而且,随着电推系统的引入,不仅实现了推进装置的精密控制,,提高使用效率;而且通过功率管理系统可以有效改善能源的配比,减少能源的消耗。

四、绿色船舶制造技术的发展趋势

4.1加大节能减排技术的使用

随着社会的发展,对于绿色节能环保要求越来也高,船舶制造业对于绿色节能方面也是越来越重视。为了更好的满足绿色船舶制造技术发展,需要不断使用节能技术,即在船舶制造的时候使用新型的绿色环保材料,从而能够进一步控制有害物质,更好的控制环境污染情况,同时也能够进一步提高船舶制造业的废物利用,更好的进行废料控制,更好的达到节能控制目的,也是符合可持续发展要求的。

4.2不断研发通讯信息技术

航海行驶对通讯方面具有很高的要求,通讯技术在航海中非常关键的部分,根据目前通讯行业的发展,污染航海应用中能够进行信息的传递,但是通讯费用非常高,从而进-步增加了应用成本。如果使用对讲机通讯方式,虽然能够进-步控制成本,但是对于这方面技术要求不健全,很多方面都还还是存在很多问题,对此需要重点进行研究,不断研发技术,从而满足发展需求。

结束语

我国正处于生态文明土木工程建设的关键时期,实行节能减排,倡导绿色土木建筑、推行绿色施工,构建起一一个土木工程资源节约型、环境友好型社会,这在土木建筑行业当中可以实现可持续发展的目标。土木建筑施工企业是实施绿色施工的主力军,土木建筑企业需要进一步提高对绿色技术的管理,充分贯彻和落实绿色施工理念,促使这一理念充分的贯穿于工程施工当中去,有效丰富和创新绿色施工技术,提高企业发展质量,为我国生态文明土木工程建设添砖加瓦。

参考文献:

[1]刘时进.绿色制造工艺在船舶结构中的应用[J].绿色科技,2018(16):271-272.

[2]吴铭.浅析绿色制造在船舶结构中的设计和应用[J].科技视界,2018(16):16-18.

[3]翁方勇,王奇,祝林.绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用[J].交通节能与环保,2018,14(01):19-21.

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