船舶节能减排途径

2019-06-10 09:34:24 水运管理2019年5期

蓝四海 李征

【摘 要】 为提高船舶运营经济效益和保护环境,实现船舶节能减排目标,探讨节能减排的途径有优化航线选择、优化船舶航行状态、减少使用额外的发电机、降低发电机负荷、加强机器设备的维护保养管理、建立节能生产奖惩机制。加强船舶节能减排,既能缓解能源环境压力,节约航运企业的营运成本,同时也可减少环境污染。

【关键词】 船员;船舶管理;维护保养;节能途径

0 引 言

据测算,船舶每节约1 kWh的电量就可节省180 g的燃油。因此,节约燃油消耗对提高船舶营运效益有着重要意义,同时也可以减少有害物质的排放。为了提高船舶营运性能,船舶所有人都会积极更新设备,定期给船壳和螺旋桨做清洁保养工作;航运企业应开展节能教育,引导广大船员认识节能减排的意义;作为工作在第一线的广大船员应坚持从现在做起、从自身做起、从小事做起,为节能减排尽一份力量。

1 优化航线选择

船舶航速对节能有着非常重要的作用。船长应根据每个航次的实际情况,综合考虑如何利用风、流、浪等各种因素,选择最优航线,采取最低耗油率的航速以节约燃油。最优航线可能不是航程最短的航线,但其应至少包括最短航行时间和最少燃料消耗。不同航运企业及不同船舶种类,其最佳性能标准(主机转速、船速、单位油耗等)也不同,船长应熟悉并遵循这些标准。在整个航程中,船长应仔细分析本船在不同海况时的操纵特性和主机负荷,适时调整主机参数来取得最佳性能。在风平浪静的海面上,船长应加快主机转速,以取得最佳性能;在恶劣的海况条件下,船舶可能颠簸剧烈,甲板上浪,即使主机转速再高,船舶也会以非常慢的速度航行,前进距离也并未因此而增加,此时应适当减速。如果不降低主机转速,不仅会损害主机,而且会消耗大量的燃油,影响主机有效功率。为了取得更好的节能效果,一般较大的航运企业都采用气导公司推荐的航线,在航行中不断根据气象情况,提前避开恶劣天气达到节油和避免对船舶造成损坏的目的。遇到恶劣天气时,可能需要不断地调整航线,虽然增加了航线设计的工作量,但取得的节能效果非常可观。

2 优化船舶航行状态

(1)考虑到船舶所有人和承租人的利益,不得装载过多的航次储备品。因此,船长应根据航线的实际情况,如航次里程长短、海况、船况、船价、船舶吨位和油水加载方案等因素确定储备量,其中船上的燃油余量和压载水水量在安全许可范围内应尽可能少。通常在无预见风险时,国内至东南亚各国港口航线,油水安全余量取3天即可;至印度洋和澳洲航线,油水安全余量取5天即可;其他较长航线,如非洲、欧洲及美洲航线,取7天即可。若有可预见风险时,则在以上原则的基础上适当增加。

(2)天气良好时,压载水水量只要能将螺旋桨浸没和保持船舶的安全操纵性能即可,无需整个航次都保持重压载。过量的压载水不仅会造成高耗能和低速度,途中还需额外更换压载水,而且在装货港需要花更长的时间使用压载泵排水。大型矿砂船(VLOC)在重压载时压载水水量高达17,轻压载则13万t即可,二者之间的差额很大。因此,船长应根据自身航次任务和天气等情况,指示大副计算和评估船舶所需的最佳压载水水量,以确保压舱量是适当的。与此同时,每次加油前,应根据实际情况确定最佳的航次燃油需求量,避免过多的燃油安全余量。过多的燃油安全余量不仅提前消耗公司流动资金,而且会减少货物的装载量,进一步降低营运效益。统计表明,最优的燃油添加量和压载水水量可以节省高达2%的总燃料消耗。VLOC基本上有一半的航行时间是处于压载状态的,因此选择合适的燃油添加量和压载水水量尤为重要。

(3)吃水差会影响船舶的前进阻力。在满足船舶安全的前提下,通过调整船舶的吃水差使船舶处于最佳纵倾状态,以减少船舶前进阻力从而提高船舶的航速,即尽可能消耗较小的主机功率以维持一定的船舶航行速度。最佳纵倾状态因船而异,其必须由船舶航行试验报告或历史测量结果来决定。新加坡某VLOC船队的连续测试结果表明:在给定吃水深度的情况下,部分船舶在艏倾时为最佳纵倾,其速度可提高0.3 kn;部分船舶在艉倾2.5 m时为最佳纵倾,其速度也可提高。据此推算,合适的吃水差可节省燃料消耗总量的1%。因此,每艘船舶都应了解并确定其性能最佳的纵倾,并確保在压舱物尽可能少的情况下保持这种纵倾。

(4)自动舵是船舶系统中的一个重要设备,其应用在一定程度上减少了人力、节省了燃料、降低了机械磨损,直接提升船舶营运的经济性。作为使用者,驾驶人员应当根据实际情况,合理调整自动舵的相关参数设置和操作模式,比如舵角限位、转舵速率、舵角调整、偏航设置、恶劣天气操舵调整等,尽量避免“S”形航行。在日常航行中,尽可能保持船舶速度稳定,非紧急情况或靠离泊时禁止使用过大的舵角和急加速或急减速,避免不必要的舵运动导致增加油耗并失去最佳船速。在恶劣天气下,建议改用手动舵,以避免舵的过度摆动,尤其是空载时螺旋桨露出水面会使主机负荷波动极大,因此应提早降低转速并将主机控制设置为恶劣天气模式。

3 合理计划和协调,减少使用 发电机

(1)合理计划压载水的灌注、更换和排放,缩短发电机运行时间。船舶主管人员要有计划地进行压载水的灌注、更换和排放,尽量减少压载泵的使用以避免额外运行一台发电机,从而达到节能效果。船舶在海上航行时要在满足船舶强度和稳性等安全条件的前提下,尽量采用先放空再灌满的方法更换压载水,这对艏尖舱和艉尖舱更容易操作。在港灌注和排放压载水时,应根据实际情况尽量采用自压和自排的方法以减少压载泵的使用时间。在使用压载泵排放压载水时,船舶主管人员和值班人员应密切关注水舱的水位情况,避免因水位过低而使压载泵吸入空气,在尽量排空舱内的水后再使用扫舱泵扫舱,这样可减少扫舱泵的使用时间,还可以节省排水时间,使排水速度能与装货速度匹配,避免因排水不及时而造成不必要的损失。对于有独立扫舱管路的船舶来说,其在排水时应充分利用压载泵带动扫舱泵同时工作。此外,还应注意排水顺序,充分利用有利的吃水差来加速排水。排水结束,应及时通知值班轮机员停泵,缩短额外的发电机运行时间。

(2)密切关注货舱舱底污水并及时排放。在启用消防泵或通用泵带动喷射泵排水时,轮机员应注意检查哪些设备可暂时停止工作以降低发电机负荷。在条件许可时,尽量避免额外运行第二台发电机。在不可避免需启动第二台发电机的情况下,运行消防泵或通用泵将货舱舱底水抽出,测量污水井,并及时更换舱底水阀;当所有舱底水排空后,应及时通知机舱值班轮机员停泵,减少额外的发电机运行时间。有些VLOC设有专用的货舱污水收集舱(此污水收集舱一般与压载水舱共用),用于满载时可即时存储货舱污水,避免因货舱污水井水满而频繁排水。因此,大副应当仔细查看本船的压载水管路图和污水管路图,确认是否有此配备。若船舶配有货舱污水收集舱,则应在满载开航后按管路要求调整好相关阀门,使各货舱的污水能即时流向收集舱。

(3)协调甲板和货舱的清洗作业。在装卸货时,甲板值班人员应注意甲板和货舱的货物残留数量。如果货物残留数量较多,应及时联系值班员,要求港方进行适当的清理,降低货物残留数量从而减少开航后的清洗时间和工作量。在启用消防泵或通用泵前,轮机员应先观察发电机负荷,确保安全后再仔细计算确定是否能在不额外运行第二台发电机情况下进行清洗工作。在不可避免需要启动额外的第二台发电机时,应考虑是否有其他设备可以同时作业以便充分利用发电机的能量。作业完成,应及时通知机舱停泵,缩短发电机运行时间。

(4)及时有效保养各种属具和协调使用。在对锚机、缆车和舱盖等甲板机械设备的活动部件进行润滑保养时,有时需要启动额外的发电机来运行这些设备。此时,应尽量将这些工作集中在合适的时间段,尽快完成保养工作,尽量减少额外发电机的运行时间。应做好与机舱部门的联系和协调,可同时进行到港之前的各种自我检查或测试,以便充分利用额外的发电机。

4 优化使用各种设备,降低发电机负荷

(1)日常和定期检查各种压缩空气管路,及时处理各种空气泄漏。做好气动敲锈机、研磨机等甲板属具和阀门的检查保养,以确保甲板压缩空气不被浪费,更好地利用甲板空气压缩机。此外,可以考虑在不使用压缩空气时停止向甲板供气,减少空压机的工作时间,从而降低发电机的负荷。

(2)保持船员生活区的供暖和空调系统的有效利用。定期对空调系统、电机、风管等进行检查保养,使其处于良好的工作状态。在暖气或冷气开放时,应保持生活区的外门、卫生间门、机舱门、厨房门及窗户处于关闭状态,避免不必要的暖气或冷气外泄,有效利用空调系统。应注意的是,为了保持船员的舒适度和避免不必要的能源浪费,生活区内部温度保持在21℃~23℃为佳。当外界气温合适时,空调系统应尽量使用循环模式。

(3)保持有效照明。在安全情况下,关闭不必要的照明灯和风机,如箱形龙骨内的灯和通风系统;在无人时,可关闭物料间、厨房和舵机房的鼓风机;在机舱处于无人值班状态时,可适当减少机舱的大功率鼓风机。若条件允许,可考虑将船上照明灯泡换成节能灯,特别是因安全需要而要求保持长亮的照明灯。對于船上多余而无人居住的房间,可关闭其照明和暖气。

(4)保持高效使用洗衣机和烘干机。洗衣机和烘干机都是相对高能耗的设备,因此要尽量使其接近满负荷运转,从而减少运行时间。用于烘干工作服的烘干房,房门应保持常闭状态以防止热气外泄,减少加热器的运行时间。

(5)保持厨房设备的高效使用。在使用完毕或不使用厨房设备时,为节约能耗和安全考虑,应及时关闭烤箱、电炉、电扇及其他电器。定期检查冻库使之处于良好的工作状态,保持冰机不结冰和密封门橡胶状况良好。

5 加强机器设备管理,保持良好工作状态

(1)轮机员应参阅制造商的技术手册,加强主机、副机的管理和维护,保证机器的良好工况。科学管理主机、副机燃油系统和排气系统。燃油系统方面:可根据实际运行情况安装轻重油转换设备,低质燃油通过加热、搅拌、过滤后流动性得到提高,可以达到充分燃烧的目的;还可以根据其性质合理添加燃油添加剂和助燃剂,对燃油进行循环分滤,适度加热以降低黏度。此外,还要加强对高压油泵、喷油器的监测和保养,使之处于最佳状况,从而确保最佳燃烧工况,减少能源损耗。排气系统方面:保持进排气系统的通畅;定期检查和调整喷油压力,确保其在规定范围内;保持润滑系统的顺畅,否则会增加机械磨损,从而增加油耗;保证足够的新鲜空气供给量;保持操纵系统和传动系统处于良好状态,将大大提高机械效率,从而减少油耗。此外,加强机电设备的保养和维护也能起到节能的效果。

(2)船舶抛锚时,在进行适当的风险评估后以可控的方式执行抛锚操作,为确保船舶准备抛锚操作时锚机能及时启动,建议停止机舱部分设备的运转。具体操作如下:机舱有4个送风机,停止2个,仅保持2个送风机运行,基本就可满足发电机的进气要求;使用适当的小功率海水泵代替主海水泵;关闭机舱相关的气阀;合理安排使用燃油的沉淀柜和重力柜,可停止重油油舱加热,关闭分油机、主机滑油泵等设备。

6 建立节能生产奖惩机制

奖励比处罚更能调动员工的节能生产积极性,航运企业可设立船舶节能减耗奖,引导船舶主管和船员在安全的前提下积极采取节能减耗措施。

7 结 语

“节能减排”已成为我国重要的国策。随着近年来船舶数量不断增加,船舶大型化趋势日益明显,航运业已成为能耗大户,能源的消耗、废气废热等排放在不断增加。加强船舶节能减排,既能缓解能源环境压力,节约航运企业的营运成本,也可减少环境污染。航运企业及属下所有船员应充分认识到船舶节能减排的重要性,积极实践,为实现我国可持续发展的战略目标贡献力量。