綠色船舶的概念與關(guān)鍵技術(shù)范文

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摘要：當(dāng)前，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境的污染和能源的匱乏問題已經(jīng)越來越制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于船舶業(yè)和航運(yùn)業(yè)來說，它們隨之帶來對(duì)環(huán)境造成污染的問題也越來越引起社會(huì)的關(guān)注。因此，建造低污染、少油耗、環(huán)保節(jié)能的“綠色船舶”已成為造船業(yè)和航運(yùn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文針對(duì)綠色船舶的概念進(jìn)行分析，并對(duì)綠色船舶的制造、運(yùn)營、拆解全過程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，從而降低船舶生產(chǎn)成本，提高船舶生產(chǎn)質(zhì)量，減少環(huán)境污染！

關(guān)鍵詞：綠色船舶；綠色制造；綠色運(yùn)營；綠色拆解

一、引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的加快，航運(yùn)業(yè)越來越起到重要的作用，全球貿(mào)易的90%都是通過海上運(yùn)輸來完成的[1]。船舶作為海上的交通運(yùn)輸工具，但是，其帶來的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，例如硫氧化物、氮氧化物的排放問題，含TBT涂料的污染問題以及拆船造成的污染問題等，也成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。船舶帶來環(huán)境污染問題貫穿整個(gè)船舶的生命周期，隨著國際公約的實(shí)施和人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)船舶的要求也越來越嚴(yán)格，因此，綠色船舶的概念應(yīng)際而生。本文針對(duì)綠色船舶的概念進(jìn)行分析，對(duì)綠色船舶設(shè)制造、運(yùn)營及拆解全過程的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，以期待我國在綠色船舶的制造中，能夠提高船舶制造工藝，加強(qiáng)對(duì)船舶營運(yùn)管理，從而提高船舶質(zhì)量，達(dá)到綠色船舶節(jié)能減排的目的，最終使我國船舶業(yè)在全球中處于有利地位。

二、綠色船舶的概念

所謂綠色船舶是指船舶在制造、運(yùn)營、拆解的全生命過程中，以“綠色”為設(shè)計(jì)理念，在確保船舶質(zhì)量、滿足船舶的使用功能基礎(chǔ)上，最大程度地降低成本，減少污染，提高船舶的資源及能源的利用率，打造環(huán)境友好型和資源節(jié)約型船舶[2]。綠色船舶的核心內(nèi)容就是要保護(hù)人們的身體健康和人類生存的環(huán)境，促使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。綠色船舶概念中的“綠色”，主要是指船舶制造人員的環(huán)保意識(shí)，以人為中心的理念以及在船舶營運(yùn)過程中能夠節(jié)能減排。綠色船舶的關(guān)鍵技術(shù)，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將制造、生產(chǎn)、管理集于一體，是一項(xiàng)容合性的技術(shù)。對(duì)于綠色船舶，源頭是綠色制造，通過綠色的工藝技術(shù)，進(jìn)行綠色運(yùn)營管理，最后能進(jìn)行綠色拆解。

三、綠色船舶的制造

1．綠色材料的選擇

首先要選用沒有害毒的材料，在材料的制造生產(chǎn)過程中要避免對(duì)人們的健康帶來危害和給環(huán)境造成污染；其次選用的材料要是可再生的，并使用相對(duì)較少類型的材料，設(shè)計(jì)較簡化，盡量的少使用復(fù)合材料，減少使用短缺的和不可再生的資源量，盡量使用能替代的物資；最后選用材料要具有優(yōu)良的性能，以便降低零件的加工難度和減少零件的廢品率，并減少在零件的加工過程中的能源消耗，且使產(chǎn)生的廢料不給環(huán)境造成污染。總之，綠色船舶的制造要盡可能的使用零污染、質(zhì)量輕、抗氧化性強(qiáng)、耐腐蝕的材料。

2．綠色加工技術(shù)

（1）干式切削在船舶加工的過程中，不用任何切削液的干切削，不僅可以省去切削液的過濾、傳輸、回收等一些裝置和相應(yīng)的費(fèi)用，也省去了切削液與切屑的分離裝置及相應(yīng)的電氣設(shè)備，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)更緊湊，減少了占地面積；而且還使切屑干凈、清潔、無污染，易于回收和處理。

（2）凈成形技術(shù)凈成形技術(shù)就是在零件成形后，僅需少量的加工或者不需要再進(jìn)行加工，就可直接作為機(jī)械構(gòu)件的一種成形技術(shù)。它不但使傳統(tǒng)毛坯的成形技術(shù)得到改造，使機(jī)械構(gòu)件由粗糙成形變成優(yōu)質(zhì)、高效、輕量化、高精度的成形技術(shù)，而且對(duì)制造的構(gòu)件或零件可直接或者經(jīng)過稍微處理就能變?yōu)槌尚蔚漠a(chǎn)品，從而降低了能源消耗和減少了原材料的使用。長久以來，國內(nèi)的大多船廠采購的鋼板都是按照鋼廠相關(guān)規(guī)定尺度，造成了剩余大量的邊角材料，并且在使用碳刨切割時(shí)又給環(huán)境造成了污染。而國外的船廠，鋼板原則上都是由鋼廠直接軋制成型并且進(jìn)行噴涂，然后根據(jù)造船廠的要求進(jìn)行切割供應(yīng)，因此鋼材利用率極高，不會(huì)產(chǎn)生邊角余料，而且無污染[3]。

（3）分段無余量建造技術(shù)分段無余量建造技術(shù)是指零件下料就不會(huì)產(chǎn)生余量或只預(yù)留一定的補(bǔ)償量，經(jīng)歷一系列的加工工藝階段后，分段不需要修整就能滿足使用的精度要求。采用分段無余量建造技術(shù)不僅能提高造船的產(chǎn)量和效率，并且減少投資成本、能較快的成形。

（4）智能制造技術(shù)智能制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來模擬船舶制造業(yè)專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等一系列的智能活動(dòng)，并將這些智能活動(dòng)用在船舶的制造過程中。在零件的焊接、切割、分段鑄造及其管理環(huán)節(jié)，使用智能制造技術(shù)，不僅可以降低資源的使用和減少能源的消耗，而且還可以提升船舶產(chǎn)品的質(zhì)量和提高船舶的生產(chǎn)效率。

3．綠色焊接技術(shù)

綠色焊接技術(shù)主要是使用高效的、節(jié)能的焊接電源，選擇無粉塵污染、無弧光的焊接材料和合適的焊接設(shè)備，采用高效焊接方法的技術(shù)。高效的焊接方法包括了熔化極活性氣體保護(hù)焊、氣體保護(hù)焊等，它們具有高效率、操作便利、速度快、焊接質(zhì)量高及節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。

4．綠色涂裝技術(shù)

船舶的涂裝分成鋼板預(yù)處理與二次除銹涂裝。對(duì)于造船比較先進(jìn)的國家往往不進(jìn)行二次除銹，因?yàn)檫M(jìn)行二次除銹，不但要浪費(fèi)資源，而且還降低了生產(chǎn)效率。我國在引進(jìn)區(qū)域造船方法的時(shí)候，也在嘗試著減少二次除銹涂裝，而使用跟蹤補(bǔ)涂技術(shù)。目前使用的傳統(tǒng)溶劑涂料由于對(duì)人體的健康有危害并對(duì)空氣也有一定的污染，因此不能滿足綠色船舶涂裝材料的要求，取而代之的應(yīng)該是一些節(jié)省資源、減少使用能源、零污染的綠色涂料。

四、綠色船舶的運(yùn)營

1．船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化

優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)，對(duì)船體主尺度與線型進(jìn)行優(yōu)化，不但會(huì)影響空船的船艙容量、質(zhì)量、航行的阻力等技術(shù)指標(biāo)，也會(huì)影響船舶的航行速度、能耗、裝載貨物量等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，更會(huì)對(duì)船舶的安全性能產(chǎn)生影響。船體的上層建筑在運(yùn)營中會(huì)受空氣的阻力，合理優(yōu)化上層建筑的結(jié)構(gòu)，將會(huì)減低船舶阻力，提高船舶經(jīng)濟(jì)性；也可以采用船體航行縱傾優(yōu)化技術(shù)、降低空船重量結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、船底空氣潤滑技術(shù)等以減少船舶阻力，能夠有效降低船舶的燃油消耗，優(yōu)化船體的結(jié)構(gòu)，也能減少船舶的壓載水所造成的環(huán)境污染[4]。

2．節(jié)能減排技術(shù)

對(duì)于綠色船舶節(jié)能減排是經(jīng)過優(yōu)化船舶零部件結(jié)構(gòu)、改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，可以改善相應(yīng)的效果，從而使船舶節(jié)省能源并減少污染物的排放，進(jìn)一步提高船舶能效。在船舶燃燒方面采用節(jié)能減排技術(shù)是通過改善柴油機(jī)的燃燒效果并控制柴油機(jī)的排放物和廢氣排放量，節(jié)能減排技術(shù)主要包括前端技術(shù)和后端技術(shù)。前端技術(shù)是對(duì)柴油機(jī)的燃油噴射和燃燒過程及進(jìn)氣過程進(jìn)行優(yōu)化來提高柴油機(jī)的燃燒能效，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。后端技術(shù)是指對(duì)柴油機(jī)的排放進(jìn)行控制和對(duì)余熱的回收利用，從而來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

3．減振降噪技術(shù)

船舶會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng)，將會(huì)使船舶乘客的舒適性降低，還會(huì)影響船舶工作人員的身體健康以及他們的工作效率；造成船舶自身結(jié)構(gòu)和一些機(jī)械設(shè)備部件出現(xiàn)疲勞破壞；影響船舶上的機(jī)器及設(shè)備的正常使用，還會(huì)增加相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用。特別對(duì)軍艦，劇烈的振動(dòng)將意味著其作戰(zhàn)系統(tǒng)將會(huì)不能正常發(fā)揮作用，同時(shí)其隱蔽性也會(huì)降低。為了減小船舶振動(dòng)，可以采取防振技術(shù)、減振技術(shù)和隔振技術(shù)。對(duì)于船舶，其噪聲不但使船內(nèi)的儀器、設(shè)備的正常使用受到影響，而且還會(huì)使船舶的安全性、隱蔽性、可用性和居住性等受到影響，因此，船舶在運(yùn)營時(shí)，必須要注意采取控制噪聲的措施，船舶的噪聲控制主要包括三個(gè)方面：一是從根源上控制：控制噪聲聲源；二是控制噪聲的傳遞途徑；三是使用接收器等噪聲防護(hù)設(shè)備。

4．智能航行技術(shù)

智能航行技術(shù)使通過高科技裝備來實(shí)現(xiàn)無人化操縱的目標(biāo)，即能夠正確的判斷出船體的具體位置并自動(dòng)行駛，能自動(dòng)的選擇最合適的航線和航速，在航行的過程中能自我判斷出現(xiàn)的風(fēng)暴，并能避免出現(xiàn)撞船的危險(xiǎn)。智能航行技術(shù)包括航線優(yōu)化技術(shù)、能效控制技術(shù)、電力管理技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)等。

五、綠色船舶的拆解

綠色拆解是綠色船舶生命周期中的最后一個(gè)階段。綠色拆解不僅可以降低環(huán)境污染，還可以讓零部件和產(chǎn)品重新使用及材料的再生利用，從而減少資源的消耗。土耳其最近有研究表明：從赤鐵礦中冶煉1t鋼就需要消耗7,400MJ的能量并且排放2,200kg的CO2，而從拆船業(yè)獲得1t鋼只消耗1,350MJ的能量并且只排放280kg的CO2[5]。由此可見，船舶的綠色拆解既可以使資源可持續(xù)利用，也可以很大程度的降低污染環(huán)境。

六、總結(jié)

隨著人類環(huán)保意識(shí)的提高，綠色船舶被我國的造船業(yè)廣泛接受并推廣。綠色船舶本著“以人為本”和“以自然為本”，打造環(huán)境友好型和資源節(jié)約型船舶。綠色船舶的實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)綠色建造、綠色運(yùn)營到綠色拆解全生命周期每一個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，并且不斷的改進(jìn)，才能最大程度的實(shí)現(xiàn)低污染、低能耗、安全健康和高能效的多重目標(biāo)。綠色船舶的發(fā)展不僅是我國節(jié)能減排的重要措施，還降低船舶的生產(chǎn)成本，減少對(duì)環(huán)境的污染，并且能很大程度的提高我國航運(yùn)業(yè)和船舶業(yè)在國際上的競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[2]李碧英.綠色船舶及其評(píng)價(jià)建指標(biāo)體系研究[J].中國造船，2008，49（183）：27-29.

[3]張躍.走新型工業(yè)化道路，設(shè)資源節(jié)約和綠色環(huán)保企業(yè)[J].上海造船，2007，（2）：52-54.

[4]黃金，李杰，王愛軍.綠色船舶的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢探索[J].科技風(fēng)，2014，07（20）：222.

作者：王琦；曾向明 單位：上海海事大學(xué)