摘要：伴隨社會(huì)的不斷進(jìn)步，人類對(duì)節(jié)能減排的理念越來越重視。在船用雙燃料柴油機(jī)中引用節(jié)能減排技術(shù)也非常重要?，F(xiàn)階段，隨著國際燃油價(jià)格飛速增長，以及海洋污染現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，這種背景下船用雙燃料柴油機(jī)的節(jié)能減排技術(shù)備受世界航運(yùn)組織與海事組織的關(guān)注，文章對(duì)節(jié)能減排環(huán)保背景下船用雙燃料柴油機(jī)的發(fā)展進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排;船用雙燃料柴油機(jī);環(huán)保

中圖分類號(hào)：U664.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）09-0182-02

0 ?引言

自從二十一世紀(jì)以來，環(huán)境惡化，全球氣候變暖、資源稀少、生物多樣性不斷減少等環(huán)境問題突出，并引起全球的廣泛關(guān)注。通過科學(xué)技術(shù)將低碳生活引入船舶的發(fā)展，保持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。航運(yùn)界人士都非常了解，船用雙燃料柴油機(jī)需要依靠大量的不可再生資源——柴油，而在如今資源日益枯竭的環(huán)境下，人類必須追求更加環(huán)保、高效的措施，以解決資源給人類帶來的難題。船用雙燃料柴油機(jī)能夠從廢氣余熱利用及柴油燃燒的方式探究運(yùn)行的科技及可行性方案，打造出節(jié)能減排環(huán)保的船用雙燃料柴油機(jī)。

1 ?生態(tài)保護(hù)理念對(duì)于船用雙燃料柴油機(jī)的需求

隨著時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的新生科技手段逐漸出現(xiàn)在人們的生活生產(chǎn)當(dāng)中，人們也開始更加注重對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，生態(tài)保護(hù)理念在各行業(yè)之間開始滲透，其中就包括船舶運(yùn)輸業(yè)，對(duì)于船舶運(yùn)輸業(yè)而言，其生態(tài)保護(hù)理念對(duì)于船用雙燃料柴油機(jī)的需求如下：

1.1 航運(yùn)發(fā)展的需要

船舶運(yùn)輸一直以來的方向就是通過最科學(xué)的航速與耗油關(guān)系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化，由于我國不斷長期建設(shè)并推廣資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，對(duì)船舶運(yùn)輸而言，生態(tài)保護(hù)是國家船舶行業(yè)不斷發(fā)展與踐行科學(xué)發(fā)展觀的重要戰(zhàn)略，另外也是船舶企業(yè)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的重要內(nèi)容。船舶運(yùn)輸過程中，需要根據(jù)船舶運(yùn)行路線及船舶工況的實(shí)際運(yùn)行情況，科學(xué)分析船舶實(shí)際運(yùn)輸過程產(chǎn)生的耗油記錄與修訂系數(shù)差值，方便得出耗油實(shí)際的運(yùn)輸數(shù)據(jù)，分析節(jié)能減排方式，保障其與實(shí)際運(yùn)輸狀況相符。

1.2 國家對(duì)于節(jié)能減排的強(qiáng)制性要求

有關(guān)部門發(fā)出公告，較于15年前，我國GDP排放的二氧化碳含量整體降低45%左右。交通運(yùn)輸規(guī)劃與國務(wù)院發(fā)布的減排方案明確規(guī)定，到2020年，二氧化碳的排放量為16%，每周船舶運(yùn)輸單位耗能量達(dá)到15%左右，通過船舶運(yùn)輸環(huán)保戰(zhàn)略能夠在一定程度上符合國家對(duì)于生態(tài)保護(hù)理念的總體規(guī)劃戰(zhàn)略，也唯有如此，才能夠進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念。

2 ?生態(tài)保護(hù)背景下船用雙燃料柴油機(jī)的燃燒

船舶工作的主要原理來源于燃料燃燒，燃燒室將燃油通過化學(xué)能向熱能、壓力能轉(zhuǎn)化，船用雙燃料柴油機(jī)工作通過一定壓力作用于活塞，使之上下移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二次能量的轉(zhuǎn)化。船舶主要推動(dòng)力依靠柴油機(jī)的工作，因此改善燃燒方式并重視此方面的管理，在低負(fù)荷情況下使柴油機(jī)充分運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效舉措，還能夠充分提升柴油機(jī)的應(yīng)用壽命。

2.1 燃油噴霧的改善策略

燃油噴霧質(zhì)量對(duì)可燃混合氣有著直接影響作用，而可燃混合氣體對(duì)于柴油機(jī)燃燒質(zhì)量又存在決定性影響。燃油噴射的工作過程主要包含三個(gè)時(shí)期：噴射延時(shí)時(shí)期、主要噴射時(shí)期、尾噴時(shí)期。不同時(shí)期的噴射，都存在一定因素造成燃燒質(zhì)量低下、燃燒過程不完全等現(xiàn)象的出現(xiàn)，造成油耗增加。異常的燃油噴射如燃油滴漏、斷續(xù)噴射等情況也是增加油耗的原因之一。輪機(jī)管理人員對(duì)柴油機(jī)日常管理與維修過程一定要按時(shí)檢查，通過按時(shí)檢查，能夠更好地對(duì)設(shè)備所出現(xiàn)的問題及故障進(jìn)行排除，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。下列是異常噴射情況的防治措施：

第一，二次噴射情況：將造成燃油噴射時(shí)長增加，二次噴射燃油情況是在低壓狀態(tài)噴入氣缸，無法完全燃燒，后燃情況嚴(yán)重，造成柴油機(jī)增加燃料消耗、排煙溫度、排煙量持續(xù)升高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能降低。燃油噴射過程一定要保證主噴射工作完成后，噴油嘴沒有出現(xiàn)高壓情況才能夠避免二次噴射，主要包含以下措施：①需要對(duì)高壓油管的長度與內(nèi)徑進(jìn)行科學(xué)的改善;②根據(jù)實(shí)際需要，選擇適當(dāng)?shù)膰娪涂?③提高出油閥的卸載能力;④應(yīng)用剛性較大的出油閥彈簧;⑤科學(xué)提高燃油噴射的工作壓力。

第二，連續(xù)噴射情況：連續(xù)式的噴射情況將造成燃料燃燒不全面。隔次噴射與不穩(wěn)定噴射會(huì)造成柴油機(jī)產(chǎn)生不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生停車情況，同時(shí)連續(xù)兩次的供油，極可能出現(xiàn)燃燒粗暴的情況。

2.2 科學(xué)治理可燃混合氣

采用結(jié)構(gòu)合理的渦流室式燃燒室，此種方式是應(yīng)用強(qiáng)壓壓縮空氣推動(dòng)混合物形成過程，造成渦流的燃燒不依靠過量的空氣，過度提高過量空氣系數(shù)會(huì)造成柴油機(jī)功率降低。應(yīng)用混合攪拌推動(dòng)可燃混合氣質(zhì)量改善的策略主要有以下幾方面：

①為了保證船用雙燃料柴油機(jī)的排氣符合相關(guān)的空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，如控制船用雙燃料柴油機(jī)工作溫度、進(jìn)排氣氣管清理、入口壓力、改善排氣、進(jìn)氣時(shí)間，保證其工作定量、準(zhǔn)時(shí);②為了保持柴油機(jī)氣缸具備穩(wěn)定的熱狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)檢查壓縮終點(diǎn)壓力，檢查冷卻狀態(tài)，檢測(cè)活塞環(huán)的基本工作狀況等;③保障噴油良好情況，如油品的及時(shí)檢查與妥善處理，檢測(cè)和改善噴油噴射設(shè)施，并確保燃燒室始終保持穩(wěn)定的狀態(tài)并定期檢測(cè)與清理，檢測(cè)氣缸蓋，及時(shí)清理冷卻空間等。

2.3 使用智能型柴油機(jī)

和傳統(tǒng)機(jī)械式控制的柴油機(jī)相對(duì)比，現(xiàn)階段船用雙燃料柴油機(jī)整體發(fā)展方向需要引用電子控制系統(tǒng)。電子控制技術(shù)包括多種優(yōu)勢(shì)，比如適應(yīng)性強(qiáng)、控制功能好、精準(zhǔn)度標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)試簡單等。此種柴油機(jī)與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比，控制系統(tǒng)節(jié)能性更強(qiáng)。當(dāng)前，電子控制軟件與相應(yīng)的設(shè)施已廣泛應(yīng)用在船用雙燃料柴油機(jī)中，是船用雙燃料柴油機(jī)不可或缺的重要部分，全國乃至全世界現(xiàn)今的船用雙燃料柴油機(jī)制造廠家在逐漸推出智能型柴油機(jī)。在未來幾十年內(nèi)，相信電子控制的智能柴油機(jī)會(huì)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的船用雙燃料柴油機(jī)，形成船用雙燃料柴油機(jī)主導(dǎo)模式。和傳統(tǒng)機(jī)械式船用雙燃料柴油機(jī)對(duì)比來看，其具備多種優(yōu)勢(shì)，具體情況見如下：

①具備較強(qiáng)的運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)性能。智能型柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)適應(yīng)性比較高。主要包含：第一，噴射壓力的選擇。優(yōu)化柴油機(jī)性能基礎(chǔ)上，科學(xué)選擇柴油機(jī)噴射壓力，減少燃油的消耗量。第二，精準(zhǔn)控制燃油噴射量。智能柴油機(jī)在負(fù)荷變化過程噴油量隨之變化、燃油分布的也比較均勻，這種柴油機(jī)工作性能更加穩(wěn)定。第三，提升燃料適應(yīng)性能?，F(xiàn)代船舶應(yīng)用不同燃料，尤其是為了減少預(yù)期成本而使用劣質(zhì)燃料，智能型柴油機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際情況改變自身噴油定時(shí)和噴油規(guī)律，也能夠在不同負(fù)載情況下保證使用性能的穩(wěn)定，而且還能夠保證工作過程幾乎無可見的煙霧排放，降低對(duì)大氣的污染。相對(duì)比來看，傳統(tǒng)凸輪驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)很難達(dá)到以上功能。另外，對(duì)于缸內(nèi)噴射系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，智能柴油機(jī)也具備較強(qiáng)的適應(yīng)性。

②可靠性。智能型柴油機(jī)能夠創(chuàng)新電子控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船用雙燃料柴油機(jī)的節(jié)能減排理念，新型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)壽命要長于凸輪驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)柴油機(jī)，況且其保養(yǎng)周期也會(huì)延長，在使用發(fā)動(dòng)機(jī)過程中，其故障率非常低，維護(hù)成本也較低。能夠增加船舶動(dòng)力裝置的可靠性，減少船舶的營運(yùn)成本。

③多樣化的操作模式。和以往的柴油機(jī)相比較來看，新型柴油機(jī)在運(yùn)行過程能夠依托不同種類的運(yùn)行方式選擇操作方式，如低負(fù)荷運(yùn)行、排放控制、經(jīng)濟(jì)航速等方式，實(shí)現(xiàn)船用雙燃料柴油機(jī)發(fā)動(dòng)裝置的最佳運(yùn)行狀態(tài)。

④控制系統(tǒng)與狀態(tài)檢測(cè)的完善工作。智能柴油機(jī)狀態(tài)檢測(cè)裝置與控制系統(tǒng)及其完整，主要包含柴油機(jī)噴油效率的改善、設(shè)備集成系統(tǒng)、故障檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化等等，此系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)船用雙燃料柴油機(jī)運(yùn)行情況，在柴油機(jī)工作中能夠?qū)崿F(xiàn)各缸的負(fù)載均勻性，避免過載情況的產(chǎn)生，在故障出現(xiàn)前可以報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)程序。

從柴油機(jī)性能與燃油消耗整體來看，其效能優(yōu)于以往燃油裝置，從節(jié)能減排角度來看，新型智能柴油機(jī)是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.4 利用動(dòng)力裝置的余熱

船用雙燃料柴油機(jī)動(dòng)力裝置組成中，其排氣與冷卻腔內(nèi)的冷卻水的熱量都能夠進(jìn)一步利用。充分利用柴油機(jī)余熱，可以大大提升整體效能。有效利用柴油機(jī)余熱，在多個(gè)方面都有體現(xiàn)，具體方式如下：

將排氣余熱有效轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)加熱系統(tǒng)。利用傳統(tǒng)柴油機(jī)廢氣加熱，常見的方法是使用廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，通過蒸汽滿足船舶多個(gè)系統(tǒng)的加熱與生活區(qū)的保溫。動(dòng)力不高的船舶，其柴油機(jī)廢氣余熱熱量不高，回收量有限，余熱利用率并不高。近些年，大型船用雙燃料柴油機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，其使用效率也普遍提升，利用主柴油機(jī)排氣的余熱進(jìn)行發(fā)電是一種資源利用的有效路徑，這種方法同時(shí)提升了電力的利用率。在近些年的煙管式廢氣鍋爐與循環(huán)廢氣鍋爐都在廣泛應(yīng)用中。

2.5 使用新型替代清潔燃料、能量綜合應(yīng)用技術(shù)

當(dāng)前較為成熟的新型替代清潔燃料的船舶發(fā)動(dòng)機(jī)主要有氣體燃料發(fā)動(dòng)裝置、雙燃料發(fā)動(dòng)裝置以及生物燃料發(fā)電裝置。但是現(xiàn)階段使用的新型能源類型較少，未來可以嘗試太陽能、風(fēng)能等再生能源的技術(shù)，即使不能以船舶動(dòng)力燃料應(yīng)用，也可以嘗試以補(bǔ)充能源應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

現(xiàn)階段，船用雙燃料柴油機(jī)無法規(guī)避一個(gè)問題就是較低的能源利用率，柴油機(jī)燃燒過程中產(chǎn)生的熱量僅有一半左右用于做功，其余的熱量大都隨著廢氣與冷卻水流失，不僅降低能源利用率，還可能導(dǎo)致環(huán)境惡化。因此應(yīng)該進(jìn)一步提高能量綜合利用技術(shù)的研究與開發(fā)。

3 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著時(shí)代的不斷變化和革新，生態(tài)保護(hù)方面成為了當(dāng)下急需解決的問題之一，各行業(yè)需要在生態(tài)保護(hù)的前提背景下，對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)人枰脑O(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的改善，唯有如此，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展?？偠灾?，未來運(yùn)輸業(yè)主要節(jié)能主題仍是船舶運(yùn)輸，作為船用雙燃料柴油機(jī)這一主要?jiǎng)恿碓?，其發(fā)展過程應(yīng)與運(yùn)輸業(yè)同步。隨著國際上日益嚴(yán)格規(guī)定節(jié)能法、排放法，柴油資源的稀缺，船用雙燃料柴油機(jī)仍然需要不斷研發(fā)新技術(shù)，不斷提升新能源利用程度，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的總體目標(biāo)。

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作者簡介：張占勇（1973-），男，河南洛陽人，講師，輪機(jī)長，本科，研究方向?yàn)檩啓C(jī)工程技術(shù)。