0引言
在“十二五”開局之年，國務院印發《“十二五”節能減排綜合性工作方案》提出了12個方面，50條政策措施。方案指出到2015年，全國萬元國內生產總值能耗下降到0.869 t標準煤，比2010年的1.034 t標準煤下降16%。交通運輸系統的能耗通常占1個國家總能耗的1/4左右，而各種交通運輸方式中，水運的能源效率約為公路運輸的4倍，因此大力發展水路運輸是降低單位GDP能耗、提高能源利用率的重要途徑之一。石油是交通運輸業最主要的原料。據統計，燃油成本約占航運企業成本的20％～40％，油料價格的波動直接關系到航運企業的效益
[1]。近幾年來，油價的連續大幅上揚，導致了航運企業運輸成本大幅增加，稅費改革后燃油價格上漲，燃油成本還有可能提高。在高價油時代，如何立足自身，采取綜合措施降低油耗，走節能降耗之路，已成了各家航運企業不得不面對的嚴峻課題。
通常運輸船舶采用的節能技術主要從技術節能，管理節能，營運節能3個方面采取節能措施。技術節能措施包括柴油機工況優化調節、主機與增壓器匹配優化、船舶余熱利用以及柴油機燃用劣質燃油等。管理節能措施包括教育強化船員的節能意識，宣傳輪機管理員的節能金點子，培養船員的節能好習慣等。營運節能措施包括盡量使用經濟航速，優化航線，船舶標準化等
[2]。
本文調查了80艘長江航運船舶，船舶總噸位均在500 t以上，最大為1 360 t，以500 t～900 t為主。對其所使用的柴油機購置年份，標定轉速，氣缸直徑等進行統計分析，其結果如表1和表2所示。
表1 長江航運船舶柴油機購置年份統計結果
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購置年份 |
購置臺數所占比例 |
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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 船舶柴油機標定轉數和氣缸直徑統計結果
標定轉數
r/min |
所占比例 |
氣缸直徑
mm |
所占比例 |
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<1000 |
12% |
160 |
30% |
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1000～1500 |
70% |
170 |
50% |
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>1500 |
28% |
<135 |
20% |
由表1可以看出，長江航運船用柴油機主要選購于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，落后機型已完全淘汰。大部分主機處于柴油機使用壽命的中期，技術狀況較好。柴油機的標定轉速分布顯示在用柴油機主要為中高速柴油機，主要集中在1 000 r/min左右。船用柴油機的氣缸直徑分布顯示在用柴油機氣缸直徑以160 mm和170 mm為主,所占的比例約為30%和50%, 這2種缸徑的柴油機也屬于國內內河航運的常用機型；而缸徑小于等于135 mm的較少，只占20%。
根據調查結果，可知長江航運柴油機機型比較先進，大多數船舶柴油機處于比較好的運行狀態，且主機標定轉速主要集中在中高速機交界處，采取措施對主機進行余熱利用改造具有可行性，可針對主要機型160和170系列柴油機探索節能措施。主要從如下3個方面來考慮。
2.1船舶柴油機排氣余熱利用
中高速柴油機排氣溫度400 ℃以上，是中溫余熱，屬較高品位的能量，據合理用能原則，可以先作動力利用，再作熱利用，也可以直接進行熱利用。作為動力利用，最為普遍的方法是廢氣鍋爐及燃氣透平對排氣余熱的利用。依據長江航運船舶的特性，不具備動力利用的條件。這里建議直接進行熱利用，安裝熱管鍋爐對主機排氣余熱進行回收再利用。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、結構簡單、運行可靠、重量輕、體積小及蒸發量大等特點，這是其它類型的余熱鍋爐無法比擬的。長江航運船舶上可采用熱管鍋爐產生蒸汽預熱燃油；將高溫排氣送入熱管換熱器，可供空調采暖使用;在柴油機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，生產出熱淡水供生活雜用。
2.2船舶柴油機冷卻水余熱利用
柴油機冷卻水溫度一般為60 ℃～75 ℃，是低溫余熱，屬低品位能量，對它的再利用不是去勉強作功，而應使其供熱。這里建議對冷卻水系統稍加改造，使用冷卻水余熱加熱日用油柜的燃油。此改造需要設計1個“燃油一淡水熱交換器”供燃油預熱。可先在實驗室實驗，以驗證此方法的可行性。
2.3柴油機摻燒劣質油節能
長江航運船舶柴油機摻燒劣質油，需要擔心的是燒劣質油后，機件磨損嚴重，包括缸套磨損量增加，高壓油泵泄漏，活塞環磨損加劇，換向閥磨損等。所以需要對劣質燃油進行加熱以降低其粘度。建議利用柴油機的排氣余熱產生的蒸汽加熱重油，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量，優化燃燒質量。
