0引言
在“十二五”開局之年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》提出了12個(gè)方面，50條政策措施。方案指出到2015年，全國(guó)萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869 t標(biāo)準(zhǔn)煤，比2010年的1.034 t標(biāo)準(zhǔn)煤下降16%。交通運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗通常占1個(gè)國(guó)家總能耗的1/4左右，而各種交通運(yùn)輸方式中，水運(yùn)的能源效率約為公路運(yùn)輸?shù)?倍，因此大力發(fā)展水路運(yùn)輸是降低單位GDP能耗、提高能源利用率的重要途徑之一。石油是交通運(yùn)輸業(yè)最主要的原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃油成本約占航運(yùn)企業(yè)成本的20％～40％，油料價(jià)格的波動(dòng)直接關(guān)系到航運(yùn)企業(yè)的效益^[1]。近幾年來，油價(jià)的連續(xù)大幅上揚(yáng)，導(dǎo)致了航運(yùn)企業(yè)運(yùn)輸成本大幅增加，稅費(fèi)改革后燃油價(jià)格上漲，燃油成本還有可能提高。在高價(jià)油時(shí)代，如何立足自身，采取綜合措施降低油耗，走節(jié)能降耗之路，已成了各家航運(yùn)企業(yè)不得不面對(duì)的嚴(yán)峻課題。
通常運(yùn)輸船舶采用的節(jié)能技術(shù)主要從技術(shù)節(jié)能，管理節(jié)能，營(yíng)運(yùn)節(jié)能3個(gè)方面采取節(jié)能措施。技術(shù)節(jié)能措施包括柴油機(jī)工況優(yōu)化調(diào)節(jié)、主機(jī)與增壓器匹配優(yōu)化、船舶余熱利用以及柴油機(jī)燃用劣質(zhì)燃油等。管理節(jié)能措施包括教育強(qiáng)化船員的節(jié)能意識(shí)，宣傳輪機(jī)管理員的節(jié)能金點(diǎn)子，培養(yǎng)船員的節(jié)能好習(xí)慣等。營(yíng)運(yùn)節(jié)能措施包括盡量使用經(jīng)濟(jì)航速，優(yōu)化航線，船舶標(biāo)準(zhǔn)化等^[2]。
本文調(diào)查了80艘長(zhǎng)江航運(yùn)船舶，船舶總噸位均在500 t以上，最大為1 360 t，以500 t～900 t為主。對(duì)其所使用的柴油機(jī)購(gòu)置年份，標(biāo)定轉(zhuǎn)速，氣缸直徑等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果如表1和表2所示。
表1 長(zhǎng)江航運(yùn)船舶柴油機(jī)購(gòu)置年份統(tǒng)計(jì)結(jié)果

購(gòu)置年份	購(gòu)置臺(tái)數(shù)所占比例
2002年-2005年	10%
2005年-2006年	78%
2006年-2008年	12%

表2 船舶柴油機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)數(shù)和氣缸直徑統(tǒng)計(jì)結(jié)果

標(biāo)定轉(zhuǎn)數(shù) r/min	所占比例	氣缸直徑 mm	所占比例
<1000	12%	160	30%
1000～1500	70%	170	50%
>1500	28%	<135	20%

由表1可以看出，長(zhǎng)江航運(yùn)船用柴油機(jī)主要選購(gòu)于2005、2006兩年，總體來說使用年限平均在5年左右，使用年限都不長(zhǎng)，落后機(jī)型已完全淘汰。大部分主機(jī)處于柴油機(jī)使用壽命的中期，技術(shù)狀況較好。柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速分布顯示在用柴油機(jī)主要為中高速柴油機(jī)，主要集中在1 000 r/min左右。船用柴油機(jī)的氣缸直徑分布顯示在用柴油機(jī)氣缸直徑以160 mm和170 mm為主,所占的比例約為30%和50%, 這2種缸徑的柴油機(jī)也屬于國(guó)內(nèi)內(nèi)河航運(yùn)的常用機(jī)型；而缸徑小于等于135 mm的較少，只占20%。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果，可知長(zhǎng)江航運(yùn)柴油機(jī)機(jī)型比較先進(jìn)，大多數(shù)船舶柴油機(jī)處于比較好的運(yùn)行狀態(tài)，且主機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速主要集中在中高速機(jī)交界處，采取措施對(duì)主機(jī)進(jìn)行余熱利用改造具有可行性，可針對(duì)主要機(jī)型160和170系列柴油機(jī)探索節(jié)能措施。主要從如下3個(gè)方面來考慮。
2.1船舶柴油機(jī)排氣余熱利用
中高速柴油機(jī)排氣溫度400 ℃以上，是中溫余熱，屬較高品位的能量，據(jù)合理用能原則，可以先作動(dòng)力利用，再作熱利用，也可以直接進(jìn)行熱利用。作為動(dòng)力利用，最為普遍的方法是廢氣鍋爐及燃?xì)馔钙綄?duì)排氣余熱的利用。依據(jù)長(zhǎng)江航運(yùn)船舶的特性，不具備動(dòng)力利用的條件。這里建議直接進(jìn)行熱利用，安裝熱管鍋爐對(duì)主機(jī)排氣余熱進(jìn)行回收再利用。熱管鍋爐采用1種熱管換熱器。熱管具有傳熱效率高、熱敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、體積小及蒸發(fā)量大等特點(diǎn)，這是其它類型的余熱鍋爐無(wú)法比擬的。長(zhǎng)江航運(yùn)船舶上可采用熱管鍋爐產(chǎn)生蒸汽預(yù)熱燃油；將高溫排氣送入熱管換熱器，可供空調(diào)采暖使用;在柴油機(jī)排氣管中安裝盤管式熱交換器，高溫排氣可將盤管中的淡水加熱，生產(chǎn)出熱淡水供生活雜用。
2.2船舶柴油機(jī)冷卻水余熱利用
柴油機(jī)冷卻水溫度一般為60 ℃～75 ℃，是低溫余熱，屬低品位能量，對(duì)它的再利用不是去勉強(qiáng)作功，而應(yīng)使其供熱。這里建議對(duì)冷卻水系統(tǒng)稍加改造，使用冷卻水余熱加熱日用油柜的燃油。此改造需要設(shè)計(jì)1個(gè)“燃油一淡水熱交換器”供燃油預(yù)熱。可先在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證此方法的可行性。
2.3柴油機(jī)摻燒劣質(zhì)油節(jié)能
長(zhǎng)江航運(yùn)船舶柴油機(jī)摻燒劣質(zhì)油，需要擔(dān)心的是燒劣質(zhì)油后，機(jī)件磨損嚴(yán)重，包括缸套磨損量增加，高壓油泵泄漏，活塞環(huán)磨損加劇，換向閥磨損等。所以需要對(duì)劣質(zhì)燃油進(jìn)行加熱以降低其粘度。建議利用柴油機(jī)的排氣余熱產(chǎn)生的蒸汽加熱重油，或利用冷卻水余熱加熱日用油柜的燃油，降低重油粘度以提高重油的霧化質(zhì)量，優(yōu)化燃燒質(zhì)量。