摘要：随着社会的快速发展与进步，以及世界性的资源短缺、环境保护的迫切需求、持续上涨的原油价格，尤其是世界国际组织对船舶排放问题的严格要求，船舶动力装置的节能减排技术研发正在逐渐演变成为学者们的重点研究对象。本文首先对船舶动力装置节能减排的重要性进行了阐述;然后分析了船舶节能减排技术的应用;其次重点对船舶动力装置节能减排的措施进行了研究分析，包括：柴油机排气与冷却水余热的再利用、优化机舱布置及改善主机进气环境、提高船舶动力装置的效率、废气处理技术以及采用电子喷油系统装置等;最后对船舶动力装置节能减排技术进行了展望，例如：新型油料节能技术、开发代用燃料、采用风帆助航以及智能化技术。
关键词：船舶;动力装置;节能;减排
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着经济全球一体化进程的快速推进，同时伴随着物流业、渔业和大型海上项目的不断发展以及我国最近加快建设海洋强国的战略举措。而船舶作为海上运输的重要设备，具有容量大、运输量大以及成本较低的特点，良好的船舶运输对于经济，社会和环境会产生重大的影响，促进社会经济的快速前进。重点需要关注的问题是船舶燃料成本在船舶运营费用所占的比例相对较大。根据海洋部门的数据统计显示：油轮的船舶燃料成本约占船舶运营费用60%，散货船约占50%，客货船约占35%，可见船舶燃料成本占据着船舶运营费用重要的部分。需要大量燃料的运输工具就会同时产生大量的气体排放，就好比船舶这类设备，国际航运业排放的二氧化碳总量约占世界二氧化碳排放总量的3%。船用柴油发动机排放的气体有：氮氧化物，硫氧化物，一氧化碳和其他有害物质，如硫化物和其它颗粒等[1]，这些物质对于环境具有很大的影响。因此，加强船舶燃料的管理和设备维护以及节能减排降低船舶能耗的相关工作，不仅可以节省船舶公司的运营成本，还可以减少船舶造成的环境污染。重点是可以获得良好的环境效益。总体来说这也是一个与国民经济发展有关的重要问题。
尤其是伴随着当下社会的快速发展与进步，以及世界性的能源短缺、环境的日益变差、持续攀升的原油价格以及相关国际组织对船舶排放问题的要求，使得船舶节能减排工作备受关注，节能减排正逐渐成为各国各大航运公司正需要解决的一大难题。相比于其他的运输工具来讲，船舶具有大功率的特点，需要消耗巨大的能源。在当今以节能为主线的大背景下，节能减排技术已经成为世界科技的发展主流。为了满足当今世界船舶动力装置的要求，对节能减排技术的研究便显现出了巨大的经济价值和环保效益。
1.2 节能减排技术发展现状
自20世纪70年代以来，世界上两次能源危机导致油价飙升，航运公司增加了管理成本。特别是近年来，油价上涨导致船舶运营成本发生重大变化，燃油成本率迅速上升，超过50%。节约能源，降低油耗和燃料成本，提高公司经济效益已成为一个重要的热门研究课题，使船舶节能工作更加关注。因此，柴油发动机制造商，造船厂和船运公司一直致力于降低船舶燃料成本，以提高其经济效益。
当今对于船舶动力装置的节能技术得到了很多的相关研究，船舶节能一方面依靠技術进步，其次是加强基础设备管理。技术进步是利用船舶节能技术推动船舶开展节能工作，例如，优化船舶，机械和桨船在新船设计中的节能设计，合理部署柴油发动机和动力装置。尤其要做的是最大程度减小船舶前进时所受到的阻力，从而可以大大提高船舶的前进效率。使用长冲程，小缸和小型化柴油发动机用于柴油发动机，优化和改进增压系统，提高扫气压力，优化燃烧室和采用新的燃烧系统，改进燃油喷射系统，以及改善最大燃烧压力等，以直接降低柴油机的燃油消耗。
2 船舶节能减排技术的应用
2.1 船舶发动机余热回收系统
发动机作为船舶的最重要的动力装置，重要的作用是把燃油的化学能转化为船舶前进时机械能的同时，自身还会产生大量的热能。一般发动机就会将这些多余的热量排放到外界，造成了大量的能量浪费。如何将这些产生的热量进行收集一直以来是一项难以攻克的世界难题，而日本研发的涡轮增压器生成系统却解决了该项难题。
2.2 韩国船舶新技术降低燃料费
燃料费可以说是船舶费用来源的一项重要组成部分，韩国研发的船舶新技术可以使燃料费降低50%左右，在一定意义上来说该项技术可能会改写全球造船业的格局。韩国大型造船企业STX海洋造船9月21日表示，该公司所研发的船舶节能相关技术可以完全由理论转化到实际生产阶段。该船舶新技术可以大幅减少船舶运行中的二氧化碳排放量，尤为重要的是最多可节省50%的燃料费用，对于提高船舶动力装置的节能具有重要意义。
韩国大型造船企业STX海洋造船将这项技术称为绿色之梦研发项目。其技术的重点部分为：该公司在螺旋桨宽弦叶尖领域的技术积累的基础上，设计出了一款全新概念的叶片，不仅大大提高了燃油效率，而且也提高了叶片的美观。ECO-Ship淘汰了传统上的船用C级重油作燃料，相反使用了更高等级的燃料，是一种更环保性能的燃料。采用高等级的燃料不仅可以提升燃料的燃烧效率，降低减排量，同时也很大程度的减小了氮化物和硫化物这类污染性物体的排放。
2.3 新型动力系统研发动态
瓦锡兰集团是一家全球知名的造船企业，其产品主要集中在船舶动力以及节能船舶制造相关领域，此外对于船舶的设计、售后服务以及相关问题的解决都做的十分出色的企业。最为重点的是：瓦锡兰集团研制了“Energopac”舵/桨式接头一种新型系统，这是一种新的组合系统，可优化舵与螺旋桨之间的协同作用，大大提高了船舶的推进效率。关键是与传统电力系统相比，船舶可以节省高达9%的燃料，不仅节省了船舶所需要的能源、更可以降低污染物的排放。
3 动力装置节能减排的措施
3.1 柴油机排气与冷却水余热的再利用
在船舶柴油机工作时排放出的气体会产生很大一部分的热量，当在汽缸中燃烧后尾气的热量和冷却水热时，只有很少的热量来充分利用。因此，对于中国庞大的海运船队而言，节能领域前景广阔。这些可以用于有效地使用加热，现在最常见的是在燃气锅炉和主电源暖气瓶中使用冷却水热，而燃气轮机也使用主机废热。一方面，增加了热管锅炉以进行主发动机排气的二次回收。理论上，船用柴油发动机废气的废热温度在吸收时可降低到环境温度。另一方面，主冷却水的热量可以用于加热日常油箱的燃料。
3.2 优化机舱布置及改善主机进气环境
机舱的布置黑星对于船舶的整体节能减排具有重要的影响。机舱的布置应首先满足总体布局的合理性，机电及其辅机布置的是否合理，不仅有助于驾驶员进行操作，而且还有利于进行后期对机器的维修。
同时，机舱的周围环境应尽可能的满足柴油机进气的需求，燃油进行燃烧的程度很大程度依赖于进气量。良好的主机近期环境可使主机进气充足，燃料燃烧充分，此外还有排气顺畅、换气良好，从而达到船舶动力装置节能减排的目的。
3.3 提高船舶动力装置的效率
舶动力装置是船舶前进动力的主要供给装置，一般来说舶动力装置主要由主、辅机和传动轴系与设备等组成。因此，要提高船舶动力装置的效率就要从各这些方面进行着手，采取相应的办法来提高动力装置的工作效率。
（1）优选主机。随着柴油机技术的发展，虽然各种转速的柴油机的耗油率都实现了明显的降低，但是不同型号的柴油机仍然在友好方面存在很大的差异。因此，要根据船舶的使用各种性能来选择动力装置的型号。由于主机的能耗在整个动力装置中占据的比例成分最多，所以选择合适的主机对于提高船舶动力装置的效率具有重要意义。目前，为了降低主机的油耗率，柴油机主机朝着低速和长行程的发展趋势发展。同时，主机与低速大直径螺旋桨具有更好的匹配效果。
（2）主发动机燃烧劣质油。
由于劣质燃油的价格比轻柴油相差较大，主发动机燃烧劣质油也就成为降低船舶运输成本的重要方法。此外也节约了优质油，一定程度上缓解了我国能源紧张的局面。
（3）提高传动效率。传动效率高的设备可以提高能源的有用功，从主机到螺旋桨的传动效率取决于传动方式和传动轴及设备的效率，尽可能采用直接传动;保证传动轴系的对中良好;采用高效的轴封装置，减少轴封对漏油及传动效率的影响。
3.4 废气处理技术
船舶在工作过程中会排放很多废气污染性的气体，开发开利用废气处理技术对于提高能源的利用率和环境的保护具有重要意义。首先，降低微粒的新技术。目前，最常见的方法是在排气管中添加颗粒捕集器以捕获废气中的颗粒，并在某些工作条件或特定条件下对其进行清洁以便再生颗粒。还有其他技术也在广泛研究，如静电捕获技术，旋风分离PM技术和燃料添加剂技术。但是，这些技术仍然很不实用。此外，废气处理技术还降低NOx的新技术，目前国外进入实用化的技术包括选择催化还原技术和NOx吸附催化技术。
3.5 采用电子燃油喷射系统装置
电子燃油喷射系统装置采用微电脑控制，可即时输入柴油机运行工况的各种参数，如主机转速，曲轴转角，燃油压力，清扫泵压力和排气温度等，进入电脑然后进行综合分析处理。最佳喷射压力和提前角以及燃料喷射量实现了对汽缸内燃料燃烧过程的最佳控制，最终达到节能的目的。
4动力装置节能减排技术发展方向
通过分析大量的文献资料和实地调查研究，动力装置节能减排技术朝着主要在新型油料节能技术、开发代用燃料以及采用风帆助航方向发展。
新型油料节能技术，燃料添加剂渗透到柴油，柴油，催化气化，使柴油油缸完全燃烧，减少黑烟，节省燃料。随着科学技术的发展，燃料添加剂技术将继续进步，不断适应需求的节能减排环境。开发代用燃料，发达国家的经济依赖于石油燃料和石油燃料得到有限，容易出现短缺，许多科学家一直在考虑到原油储存、燃料生产和石油消费等。未来的船舶动力装置只能考虑石油作为基本燃料，可以考虑使用其他新能源来取代石油。采用风帆助航，利用风能资源，使用帆导航将船舶节能的另一种方式。随着电子计算机和自动化技术的发展，计算机自动控制帆帆与电厂控制和优化适合已成为一个现实的发展风向航行提供强有力的支持。
结论
节能减排已成为当下发展的大趋势，尤其是在中国的能源供应稀缺，消耗大量，利用效率低，以及注重环保的大背景下，节能技术便显得格外重要。本研究首先对船舶动力装置节能减排的重要性进行了阐述;然后分析了船舶节能减排技术的应用;其次重点对船舶动力装置节能减排的措施进行了研究分析，包括：柴油机排气与冷却水余热的再利用、优化机舱布置及改善主机进气环境、提高船舶动力装置的效率、废气处理技术以及采用电子喷油系统装置等。为船舶动力装置的节能减排技术相关研究提供一定的参考价值。
參考文献
[1]游叔平.浅谈船舶动力装置节能减排技术[J].科技创新与应用，2017（23）：42-43.
[2]张新春.探析船舶动力装置的节能减排技术[J].现代工业经济和信息化，2018，v.8;No.161（5）：45-46.
[3]佚名.船舶柴油机动力装置与环境的研究[J].现代制造技术与装备，2018，265（12）：82+86.
[4]船舶动力装置的节能控制技术研究[J].舰船科学技术，2017（20）：76-78.