0引言
在“十二五”开局之年，国务院印发《“十二五”节能减排综合性工作方案》提出了12个方面，50条政策措施。方案指出到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869 t标准煤，比2010年的1.034 t标准煤下降16%。交通运输系统的能耗通常占1个国家总能耗的1/4左右，而各种交通运输方式中，水运的能源效率约为公路运输的4倍，因此大力发展水路运输是降低单位GDP能耗、提高能源利用率的重要途径之一。石油是交通运输业最主要的原料。据统计，燃油成本约占航运企业成本的20％～40％，油料价格的波动直接关系到航运企业的效益
[1]。近几年来，油价的连续大幅上扬，导致了航运企业运输成本大幅增加，税费改革后燃油价格上涨，燃油成本还有可能提高。在高价油时代，如何立足自身，采取综合措施降低油耗，走节能降耗之路，已成了各家航运企业不得不面对的严峻课题。
通常运输船舶采用的节能技术主要从技术节能，管理节能，营运节能3个方面采取节能措施。技术节能措施包括柴油机工况优化调节、主机与增压器匹配优化、船舶余热利用以及柴油机燃用劣质燃油等。管理节能措施包括教育强化船员的节能意识，宣传轮机管理员的节能金点子，培养船员的节能好习惯等。营运节能措施包括尽量使用经济航速，优化航线，船舶标准化等
[2]。
本文调查了80艘长江航运船舶，船舶总吨位均在500 t以上，最大为1 360 t，以500 t～900 t为主。对其所使用的柴油机购置年份，标定转速，气缸直径等进行统计分析，其结果如表1和表2所示。
表1 长江航运船舶柴油机购置年份统计结果
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购置年份 |
购置台数所占比例 |
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2002年-2005年 |
10% |
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2005年-2006年 |
78% |
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2006年-2008年 |
12% |
表2 船舶柴油机标定转数和气缸直径统计结果
标定转数
r/min |
所占比例 |
气缸直径
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，长江航运船用柴油机主要选购于2005、2006两年，总体来说使用年限平均在5年左右，使用年限都不长，落后机型已完全淘汰。大部分主机处于柴油机使用寿命的中期，技术状况较好。柴油机的标定转速分布显示在用柴油机主要为中高速柴油机，主要集中在1 000 r/min左右。船用柴油机的气缸直径分布显示在用柴油机气缸直径以160 mm和170 mm为主,所占的比例约为30%和50%, 这2种缸径的柴油机也属于国内内河航运的常用机型；而缸径小于等于135 mm的较少，只占20%。
根据调查结果，可知长江航运柴油机机型比较先进，大多数船舶柴油机处于比较好的运行状态，且主机标定转速主要集中在中高速机交界处，采取措施对主机进行余热利用改造具有可行性，可针对主要机型160和170系列柴油机探索节能措施。主要从如下3个方面来考虑。
2.1船舶柴油机排气余热利用
中高速柴油机排气温度400 ℃以上，是中温余热，属较高品位的能量，据合理用能原则，可以先作动力利用，再作热利用，也可以直接进行热利用。作为动力利用，最为普遍的方法是废气锅炉及燃气透平对排气余热的利用。依据长江航运船舶的特性，不具备动力利用的条件。这里建议直接进行热利用，安装热管锅炉对主机排气余热进行回收再利用。热管锅炉采用1种热管换热器。热管具有传热效率高、热敏度高、结构简单、运行可靠、重量轻、体积小及蒸发量大等特点，这是其它类型的余热锅炉无法比拟的。长江航运船舶上可采用热管锅炉产生蒸汽预热燃油；将高温排气送入热管换热器，可供空调采暖使用;在柴油机排气管中安装盘管式热交换器，高温排气可将盘管中的淡水加热，生产出热淡水供生活杂用。
2.2船舶柴油机冷却水余热利用
柴油机冷却水温度一般为60 ℃～75 ℃，是低温余热，属低品位能量，对它的再利用不是去勉强作功，而应使其供热。这里建议对冷却水系统稍加改造，使用冷却水余热加热日用油柜的燃油。此改造需要设计1个“燃油一淡水热交换器”供燃油预热。可先在实验室实验，以验证此方法的可行性。
2.3柴油机掺烧劣质油节能
长江航运船舶柴油机掺烧劣质油，需要担心的是烧劣质油后，机件磨损严重，包括缸套磨损量增加，高压油泵泄漏，活塞环磨损加剧，换向阀磨损等。所以需要对劣质燃油进行加热以降低其粘度。建议利用柴油机的排气余热产生的蒸汽加热重油，或利用冷却水余热加热日用油柜的燃油，降低重油粘度以提高重油的雾化质量，优化燃烧质量。
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长江航运船舶柴油机节能探讨
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