船舶輪機節能能量回收利用論文

導語：船舶輪機節能能量回收利用論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

編者按：本文主要從航運對海洋環境的破壞與對策；科學技術與航運業；能源利用與輪機技術進行論述。其中，主要包括：自然辯證法是馬克思主義哲學的重要組成部分、地球是一個相互依存的整體、海洋存亡,匹夫有責、船舶作為一個流動的工廠,為船舶提供動力的柴油機消耗燃料的同時,也產生大量的油渣和污水、杜絕含油污水排放出海、全球性的航運貿易得到了空前的發展、科學技術是第一生產力,是推動社會前進的革命力量、目前人們正著力研制開發“高信賴度智能化船舶”、船舶要航行,總是要消耗能源、它利用柴油機的廢氣來帶動氣輪機和一個廢氣爐等，具體請詳見。

【摘要】本文主要運用自然辯證法的觀點,一方面通過航運業對海洋環境的影響,提出加強對船舶的管理,減少船舶對海洋環境的污染,從而維持海洋資源的可持續利用;另一方面對科學技術與航運業的關系,對航海技術的現狀及發展趨勢進行了分析;最后,面對能源問題,對船舶輪機節能技術及能量的回收利用給出了論述。

【關鍵詞】自然辯證法海洋環境船舶污染航海技術

自然辯證法是馬克思主義哲學的重要組成部分,它研究涉及的領域非常廣泛,它幾乎覆蓋了所有的學科,對于航運技術領域也是如此,它的生態自然觀是我們認識到保護海洋環境、防止海洋污染的重要性,同時也讓我們認識到提高能源的利用率,以使得航運業乃至全社會的可持續發展。它的科學技術以及方法論為航運技術的發展起到重大的指導作用。下面將從三個方面分別介紹。

1航運對海洋環境的破壞與對策

地球是一個相互依存的整體,人類生活在同一個地球上,全球性的生態危機,表現出了人類所遇到的危機的共同性、安全的共同性和未來的共同性,這就要求不同國家超越文化和意識形態的差異來采取聯合的共同行動,制止和打擊那些給自然界帶來嚴重污染的國家、企業和個人。作為一個特殊的行業—航運業。在過去相當長的時間內,其由于船舶的各種貨物(化學危險品、油類等)、機器處所產生的含油垃圾和污水、廢氣(SOX、NOX等),以及船舶生產所產生的塑料等垃圾,給海洋環境造成了很大的污染。因此,這就要求世界各國對船舶的防污染狀況進行監督和控制,下面就對船舶對海洋的污染和船舶為防止污染所采取的措施,及國際上所采取的相關對策。

“海洋存亡,匹夫有責”。據統計:全球3/4的大城市和40%的人口集中在離海岸60公里以內的地區,因此海洋的興衰關乎到人類的存亡。但是海洋的污染不僅來源于陸地上人類的各種活動;近年來隨著航運業的發展,來自于船舶的污染也呈現出擴大的趨勢,特別是由船舶造成的操作性、事故性甚至是人為的故意行為(隨意排放污油、洗艙水、壓載水、亂丟各種垃圾等)所造成的海洋環境污染事故也日益增多,嚴重地破壞了海洋的生態環境。

船舶作為一個流動的工廠,為船舶提供動力的柴油機消耗燃料的同時,也產生大量的油渣和污水,同樣,為船舶服務的其它機械也同樣會產生一定量的污油和污水,特別是一些大型的油輪和化學危險品船,它們的壓艙及洗艙水也含有大量的有害成分,如果未經處理就直接排放入海,就會對海洋生物環境造成極大的傷害。由于貨運的需要及船舶生產、船員生活而造成的大量的墊艙物料,像木頭和其它一些金屬物品,塑料垃圾、它們又是一些不可分解的物質,顯然,在過去相當長的時間里,人們沒有意識到對海洋的傷害,于是大量的污油、污水及所有的垃圾直接傾倒入海,把海洋當作無限的垃圾場,對海洋生態環境造成極大的破壞。就是到了今天,由于直接處于航運第一線的各國船員素質參差不齊,也同樣忽視對海洋環境的保護,置相關的國際法則于不顧,仍將上述各種有害物質直接排放到海洋中。

為了減少船舶對海洋環境的污染,近些年船舶防污染技術得到了很大的發展,目前,按照造船規范,基本上所有的船舶都裝有防污染設備,污水艙、污水預處理艙柜、油水分離器等設備,通過對排出的污油進行分離,使合乎要求的污水排出舷外(當然國際防污規則對排放區域、排放種類還有嚴格的規定),而含油率高的放回到污水艙,所分離出來的油則通過焚燒爐燒掉。杜絕含油污水排放出海。另外,由燃油分油機所分離出來的各種油渣也是通過焚燒爐進行焚燒處理。為了消除船員生活垃圾對海洋的產生的危害,大型的船舶都裝有生活污水處理裝置,能過厭氧型和需氧型細茵的培養,對船員及旅客所產生的糞便等進行分解。再按相關的要求排放,為了方便船舶,世界上許多的國家和地區還有專門的回收組織,如中國的上海和德國的漢堡。而這種服務都是免費的。另外,為了消除船舶對大氣的污染,<<73/78防污公約>>附則VI對船舶排放的廢氣也做出了相應的規定,如氮氧化物(NOX);硫氧化物(SOX);為此,大型船舶柴油機排氣系統都裝有廢氣濾清系統,同時,對船用燃油的質量也提出了要求。如含硫量不超過3%等。當然和陸地上一樣,氟利昂在船上也開始禁止使用。

隨著世界經濟一體化進程的不斷加快,全球性的航運貿易得到了空前的發展,營運航行的船舶數量與日俱增,使今天的海洋承受著來自船舶污染的巨大壓力,而人們對海洋環境污染問題的認識也越來越清醒,國際組織及各國政府越來越感到對海洋環境的治理和保護已迫在眉捷。為了有效地控制船舶對海洋環境的污染,以保證海洋具有較強的自身凈化能力,國際海事組織制定了<>防污公約及附則,為世界各國對船舶的檢查控制提供了國際準則。此外,在世界上還有一些區域性的組織和國家,制定出非常嚴歷的法律對污染海洋環境的行為者和船公司給予重罰,如<<巴黎備忘錄>>國家、<<東京備忘錄>>國家、美國、澳大利亞等等。在防污染與治理方面,歐洲及美國等西方國家己走在了世界的前面,在這一點上,由于工作的便利。我感觸頗深,幾次到美國和歐洲等國家的經歷給我留下了很深的印象,他們的PSC檢查官對船舶防污染設備的檢查,船員技能的檢查都非常嚴格,而且密西西比河和基爾運河優美的環境也不能不讓人嘆服。但是一些欠發達國家和地區,盡管人們也承認對環境的破壞給人類所帶來的災難,但是實際上卻并沒有引起足夠的重視,總覺得離自己還很遠,我曾經去過的埃及的蘇伊土運河口和印度的加爾各答港等地區,當船在河道里航行時,看到海面上那一層層、一片片的污油,心情非常沉重,在我國也同樣存在著海洋環境保護問題,我國1999年12月25日全國人大通過的<<中華人民共和國海洋環境保護法>>,以及中國海事局<<中華人民共和國防止船舶污染海域管理條例>>為我國海洋環境保護提供了法律依據。

2科學技術與航運業

科學技術是第一生產力,是推動社會前進的革命力量。從蒸汽機到內燃機應用到船舶上,使世界航運業得到空前的發展。隨著科學技術突飛猛進的發展,使得航海技術得到日新月異的發展,目前船舶正向大型化、專業化、高速化和自動化方向發展。世界航運巨頭如中遠、中海、馬士基等航運公司,紛紛建造一些大型超大型的船舶,如50萬噸級的超大型油輪(中遠大連有36萬噸級的)、36萬噸級的散裝礦石船、10000標箱集裝箱船(中海己在韓國訂造了兩艘)、14萬噸級的豪華游輪以及作為居住和休閑為一體的“海上移動城市型”船舶的面世和開發;同時船舶的專業化程度也越來越明顯:如液化氣船、滾裝船、客滾船、集裝箱船、冷藏船等的相繼面世和使用。隨著商品的技術含量的不斷提高,對運輸的要求也在不斷地提高,技術含量高的運輸方式和專業化船舶將有較好的市場前景,傳統的雜貨船舶將越來越少。另外,隨著海洋的開發和利用,海洋的各種工程船、新能源運輸船(如液化氣、液態氫等高熱量環保型的運輸船)、水上水下的觀光游覽船也不斷出現;隨著人們對船舶的高速化追求和向往,氣墊船、水翼船和噴氣船將越來越受到重視,同時大排水量的船舶正面臨高速化的迫切需要。為了提高較大型船舶的快速性,人們將另外開發體積小而輸出功率大的船舶推進新技術。目前我國已開發出超導磁流體的船舶推進系統,也許在不久將來能取代傳統的螺旋槳推進系統,成為各種船舶的動力來源;船舶自動化:船舶自動化己從20世紀60年代前半期的最初設置機艙控制室的初期自動化時代,到20世紀70年代無人機艙的實現,目前又發展到船舶智能化和綜合化時代。特別是從20世紀80年代開始,隨著電子技術和通信技術的迅猛發展,以及勞動力成本的進一步提高,人們提出了駕通合一、機電合一、駕機合一的許多設想,并被國際海事組織所采納,有的已經實現,有的將要實現。目前人們正著力研制開發“高信賴度智能化船舶”。其構成系統有:綜合航行管理系統(海上自動航行系統與港內自動航行系統)、最佳航線計劃系統、自動靠離泊系統、氣象海況狀態監視系統、裝卸系統及船體狀態監視/姿勢控制系統等。上述許多系統正在模擬實驗或實船實驗之中,不久的將來也許會在實船開始應用。

3能源利用與輪機技術

船舶要航行,總是要消耗能源。最初的船舶航行依靠帆借助于風力航行,蒸汽機的發明及其在船舶上的使用,使船舶的營運效率大大擔高,但由于要攜帶大量的煤,使船舶的受載量受到限制。1885年內燃機的發明及后來在船舶上的廣泛應用,使航運業得到了長足的發展,目前,有90%以上的船舶都采用內燃機作為船舶的動力,第一次石油危急導致的油價上漲,對輪機技術提出了新的要求,于是長沖程、大缸徑柴油機得到了發展,隨著能源的不斷緊張,船舶節能技術也得到了很快的發展,渦輪增壓系統,利用柴油機廢氣所帶走的能量,使增壓器渦輪旋轉,帶動同軸的壓氣端對吸入的空氣進行壓縮,增大了柴油機所需空氣量,使柴油機的工作性能得到了改善;船舶廢氣鍋爐,利用通過增壓器后的柴油機廢氣對其中的能量再次利用,用來產生蒸汽,滿足船舶的需要,如艙室取暖,燃油加溫等等。同時現代船舶還裝有造水機,對柴油機冷卻水所帶走的能量再利用,進行海水淡化,產生的淡水滿足船舶鍋爐、柴油機冷卻水、沖洗貨艙以及船員日用的需要,即有效地利用了柴油機冷卻水中的熱能,同時又節約了大量的淡水費用,其產生的經濟效益是非常可觀的。最近,MANB&W公司新近研制成功的TES系統對能量的更進一步的利用提出了新的思路,樣機已經成型。它利用柴油機的廢氣來帶動氣輪機和一個廢氣爐,利用廢氣鍋爐產生的過熱蒸汽帶動蒸汽輪機進行發電,與船舶電網并聯,這樣在船舶正常航行后就無需發電柴油機運行,從而也就節約了發電柴油機的燃潤滑油、備件及維修費用。

總之。世界經濟的發展必然會帶動航運業的發展,而航運的快速增長不可避免地對海洋環境帶來一定程度的污染,這就需要各國政府及我們航海界人士負起歷史的責任,特別是處于第一線的船員,我們人生的大部分都在海上度過,減少對海洋的危害,維持良好的海洋環境和生態平衡,以及海洋的可持續利用,對自己和子孫都是一件積功德的大事。同時,我們應該不斷地進行技術創新,提高船舶的技術含量和自動化水平,提高能源的利用率,使能源在船舶上得到最有效地利用;使世界航運業也在一個良性、和諧的狀態下快速發展。

參考文獻

[1]Dieselfactsmagazine2005/3.MANB&WDieselA/S,Copenhagen,Denmark.

[2]航海科技發展與海員綜合素質.鄧禮標中國航海學會——2004年度學術交流會優秀論文集,2004年.

[3]自然辨證法概論.黃順基,主編.高等教育出版社.