王琦

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，船舶航運業(yè)也得到了良好的發(fā)展，與此同時，海洋環(huán)境的污染程度也日漸加重，如何有效的控制船舶航運業(yè)的能源消耗與污染物排放是全球人民共同關(guān)心的問題，所以，本文主要對船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)進行簡要的探討。

關(guān)鍵詞：船舶；柴油機；節(jié)能減排技術(shù)

隨著船舶航運業(yè)的不斷發(fā)展，95%以上世界貿(mào)易運輸總量都是由船舶航運業(yè)承擔(dān)的，其能源消耗總量占到總能源的3%。船舶柴油機是船舶工作的心臟，也是能源消耗和污染物產(chǎn)生的主要場所，所以，對船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)進行簡要的探討是非常必要的行為。

1 污染物的種類以及產(chǎn)生原因

船舶柴油機產(chǎn)生的廢棄主要是由燃料的燃燒產(chǎn)物和剩余的空氣組成的，其成分主要包括水蒸氣、二氧化碳、氧氣、一氧化碳、碳氧化物、碳氫化物、硫氧化物以及顆粒等，其中能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境造成污染且對人體健康造成危害的主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氫化物、硫氧化物和顆粒。船舶柴油機中燃料燃燒的不夠充分是一氧化碳產(chǎn)生的主要原因，船舶柴油機內(nèi)的溫度突然降低，氧氣缺乏以及反應(yīng)物的堆積等狀況都會造成燃料燃燒不充分。船舶柴油機內(nèi)溫度過高、氧氣含量過多、氮與氧停留的時間過長等是產(chǎn)生氮氧化物產(chǎn)生的主要原因。碳氫化物生成的機制非常復(fù)雜，但其根本原因還是因為烴的不完全燃燒。顆粒的生成與運轉(zhuǎn)狀況關(guān)系密切[1]。

2 提高船舶柴油機的有效功率

2.1 增加氣缸數(shù)

船舶柴油機的燃燒室是由活塞、缸蓋和氣缸組成的。增加船舶柴油機的氣缸數(shù)是可以提高柴油機的有效功率的，但是不可以無限制的增加，應(yīng)該結(jié)合實際情況分析。曲軸是船舶柴油機中受力非常復(fù)雜的一個原件，隨著氣缸數(shù)的增加，曲軸的長度也要隨之增加，曲軸長度的增加會大大降低曲軸的剛度，因為曲軸本身已經(jīng)承受了比較大的集中應(yīng)力，剛度的下降可能會導(dǎo)致其出現(xiàn)嚴重的磨損甚至斷裂現(xiàn)象，造成非常嚴重的后果，所以，對于氣缸數(shù)的增加一定要適量。

2.2 增加轉(zhuǎn)數(shù)

增加船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)也能夠提高船舶柴油機的有效功率，但是，船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)也是有一定限度的。為了使船舶柴油機具有較長的使用壽命，在不同的負荷下，對船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)也有不同的要求，如果船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)超出規(guī)定的范圍，船舶柴油機很可能出現(xiàn)異常磨損、無法正常工作，進而降低了船舶柴油機的使用性能，所以，如果技術(shù)人員想要通過增加船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)來提高船舶柴油機的有效功率時，一定將船舶柴油機的轉(zhuǎn)數(shù)控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.3 其他方法

提高船舶柴油機的有效功率還有很多方法，比如，技術(shù)人員可以適當(dāng)?shù)脑黾哟安裼蜋C的氣缸的內(nèi)徑，增加氣缸的內(nèi)徑能夠顯著的提高船舶柴油機的有效功率，但是也要控制在一定的限度內(nèi)；通常情況下，增加船舶柴油機氣缸的直徑與增加行程是同時進行的，因為氣缸內(nèi)徑的增加必然會引起行程的增加。此外，提高平均有效壓力也是提高船舶柴油機有效功率的一種方法，根據(jù)平均有效壓力計算公式分析可知，可以通過提高平均指示壓力和機械俠效率來提高平均有效壓力。平均指示壓力是指單位氣缸容積所做的指示功，機械效率則是指柴油機的機械損耗程度。船舶柴油機的機械效率主要受船舶柴油記得設(shè)計、質(zhì)量、負荷、轉(zhuǎn)速以及滑油和冷卻水溫度等因素的影響，為有效的減少船舶柴油機的損耗，提高船舶柴油機的機械效率，技術(shù)人員可以從以下方面入手：①在船舶柴油機內(nèi)部零件表面之間建立起流體潤滑膜，減小船舶柴油機內(nèi)部零件之間的摩擦力。②優(yōu)化船舶柴油機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。技術(shù)人員可以對船舶柴油機的活塞結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和改進，適當(dāng)?shù)臏p小活塞的質(zhì)量與其裙部長度，并在活塞底部合適的位置設(shè)置凹部，以減小船舶柴油機缸壁和活塞裙部的接觸面積，進而減少因摩擦而造成的機械損耗。③提高船舶柴油機的附件效率。技術(shù)人員在進行船舶柴油機的設(shè)計工作時，可以選用體積相對較小，質(zhì)量相對較輕且效率相對較高的柴油機附件，這類柴油機附件能夠在很大程度上降低船舶柴油機的傳動損失，從而降低船舶柴油機的機械損耗。④降低船舶柴油機的傳熱損失，對此，技術(shù)人員在進行船舶柴油機的設(shè)計工作時應(yīng)該對直接接觸高溫燃氣的柴油機換熱壁面進行實時隔熱工作，這樣一來，不僅能夠有效的降低船舶柴油機的傳熱損失和燃油消耗，還對船舶柴油機的燃燒性能進行了改善，縮短了燃料的留滯時間，提高了船舶柴油機的有效功率，另外，還降低了污染物的排放[2]。

3 提高柴油機經(jīng)濟性的途徑

提高柴油機的經(jīng)濟性的途徑主要有以下幾條：①在船舶柴油機中使用渦輪增壓器，增壓器能夠?qū)M入船舶柴油機的氣體進行壓縮提高其壓力，即增加氣體的密度，增加氣體的質(zhì)量，其實渦輪增壓器的實際意義就是以增加氣體質(zhì)量和密度的方法來增加柴油機氣缸內(nèi)的氣體量，使船舶柴油機內(nèi)燃燒更多的燃油，進而提高船舶柴油機的功率。②增大船舶柴油機氣缸徑比，技術(shù)人員適當(dāng)?shù)脑黾哟安捎蜋C氣缸的徑比可以在一定程度上增加燃氣的膨脹功，也可以在保持活塞平均速度不變的情況下起到降低船舶柴油機轉(zhuǎn)速的作用，大大提高了船舶螺旋槳的效率。③改進燃油噴射系統(tǒng)。輪船柴油機噴射系統(tǒng)的性能直接影響燃料在船舶柴油機內(nèi)的燃燒狀況，所以，技術(shù)人員可以通過改進船舶柴油機的噴射系統(tǒng)的方法，以實現(xiàn)提高船舶柴油機的效率，降低船舶柴油機的燃油損耗以及氮氧化物等污染物的排放。④增大壓縮比。船舶柴油機氣缸總?cè)莘e與壓縮容積之間的比值，稱為壓縮比，是反應(yīng)船舶柴油機性能的一個重要指標(biāo)，技術(shù)人員在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)脑黾訅嚎s比，能夠顯著的提高船舶柴油機的性能狀況。⑤技術(shù)人員可以增大船舶柴油機進氣門的流動截面積，改善氣體的流動特性，降低氣體的流動阻力系數(shù)，以實現(xiàn)減少船舶柴油機進氣系統(tǒng)造成的流動損失。此外，技術(shù)人員還應(yīng)該減少初出氣系統(tǒng)的流動損失。⑥船舶柴油機的廢物再利用[3]。

4 總結(jié)

總而言之，為了進一步促進船舶航運業(yè)的發(fā)展，我們應(yīng)該更加深入的研究探討船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)，結(jié)合實踐經(jīng)驗與先進的科學(xué)技術(shù)，提出更加科學(xué)合理的船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)，提高船舶柴油機的功率，降低船舶柴油機的廢物排放量。

參考文獻：

[1]李偉楠，鄭衛(wèi)剛.淺談船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)[J].變頻器世界，2016，（07）：5354+67.

[2]劉海明，張體偉，張雷.船舶柴油機節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展探討[J].科技與企業(yè)，2015，（19）：117.