綠色船舶的概念與關鍵技術范文

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摘要：當前，隨著全球經濟的快速發展，環境的污染和能源的匱乏問題已經越來越制約經濟的發展，對于船舶業和航運業來說，它們隨之帶來對環境造成污染的問題也越來越引起社會的關注。因此，建造低污染、少油耗、環保節能的“綠色船舶”已成為造船業和航運業發展的必然趨勢。本文針對綠色船舶的概念進行分析，并對綠色船舶的制造、運營、拆解全過程的關鍵技術進行研究，從而降低船舶生產成本，提高船舶生產質量，減少環境污染！

關鍵詞：綠色船舶；綠色制造；綠色運營；綠色拆解

一、引言

隨著全球經濟一體化的加快，航運業越來越起到重要的作用，全球貿易的90%都是通過海上運輸來完成的[1]。船舶作為海上的交通運輸工具，但是，其帶來的環境污染問題也越來越嚴重，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，也成為了社會關注的焦點。船舶帶來環境污染問題貫穿整個船舶的生命周期，隨著國際公約的實施和人們環保意識的加強，對船舶的要求也越來越嚴格，因此，綠色船舶的概念應際而生。本文針對綠色船舶的概念進行分析，對綠色船舶設制造、運營及拆解全過程的關鍵技術進行了研究，以期待我國在綠色船舶的制造中，能夠提高船舶制造工藝，加強對船舶營運管理，從而提高船舶質量，達到綠色船舶節能減排的目的，最終使我國船舶業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、運營、拆解的全生命過程中，以“綠色”為設計理念，在確保船舶質量、滿足船舶的使用功能基礎上，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，打造環境友好型和資源節約型船舶[2]。綠色船舶的核心內容就是要保護人們的身體健康和人類生存的環境，促使經濟可持續發展。綠色船舶概念中的“綠色”，主要是指船舶制造人員的環保意識，以人為中心的理念以及在船舶營運過程中能夠節能減排。綠色船舶的關鍵技術，采用先進的科學技術，將制造、生產、管理集于一體，是一項容合性的技術。對于綠色船舶，源頭是綠色制造，通過綠色的工藝技術，進行綠色運營管理，最后能進行綠色拆解。

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，在材料的制造生產過程中要避免對人們的健康帶來危害和給環境造成污染；其次選用的材料要是可再生的，并使用相對較少類型的材料，設計較簡化，盡量的少使用復合材料，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，且使產生的廢料不給環境造成污染。總之，綠色船舶的制造要盡可能的使用零污染、質量輕、抗氧化性強、耐腐蝕的材料。

2．綠色加工技術

（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的費用，也省去了切削液與切屑的分離裝置及相應的電氣設備，簡化了生產系統，降低了生產成本，同時使機床的結構更緊湊，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）凈成形技術凈成形技術就是在零件成形后，僅需少量的加工或者不需要再進行加工，就可直接作為機械構件的一種成形技術。它不但使傳統毛坯的成形技術得到改造，使機械構件由粗糙成形變成優質、高效、輕量化、高精度的成形技術，而且對制造的構件或零件可直接或者經過稍微處理就能變為成形的產品，從而降低了能源消耗和減少了原材料的使用。長久以來，國內的大多船廠采購的鋼板都是按照鋼廠相關規定尺度，造成了剩余大量的邊角材料，并且在使用碳刨切割時又給環境造成了污染。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行噴涂，然后根據造船廠的要求進行切割供應，因此鋼材利用率極高，不會產生邊角余料，而且無污染[3]。

（3）分段無余量建造技術分段無余量建造技術是指零件下料就不會產生余量或只預留一定的補償量，經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不僅能提高造船的產量和效率，并且減少投資成本、能較快的成形。

（4）智能制造技術智能制造技術是利用計算機來模擬船舶制造業專家的分析、判斷、推理、構思和決策等一系列的智能活動，并將這些智能活動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節，使用智能制造技術，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品的質量和提高船舶的生產效率。

3．綠色焊接技術

綠色焊接技術主要是使用高效的、節能的焊接電源，選擇無粉塵污染、無弧光的焊接材料和合適的焊接設備，采用高效焊接方法的技術。高效的焊接方法包括了熔化極活性氣體保護焊、氣體保護焊等，它們具有高效率、操作便利、速度快、焊接質量高及節約能源等優點。

4．綠色涂裝技術

船舶的涂裝分成鋼板預處理與二次除銹涂裝。對于造船比較先進的國家往往不進行二次除銹，因為進行二次除銹，不但要浪費資源，而且還降低了生產效率。我國在引進區域造船方法的時候，也在嘗試著減少二次除銹涂裝，而使用跟蹤補涂技術。目前使用的傳統溶劑涂料由于對人體的健康有危害并對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，取而代之的應該是一些節省資源、減少使用能源、零污染的綠色涂料。

四、綠色船舶的運營

1．船舶結構優化

優化船體結構，對船體主尺度與線型進行優化，不但會影響空船的船艙容量、質量、航行的阻力等技術指標，也會影響船舶的航行速度、能耗、裝載貨物量等經濟指標，更會對船舶的安全性能產生影響。船體的上層建筑在運營中會受空氣的阻力，合理優化上層建筑的結構，將會減低船舶阻力，提高船舶經濟性；也可以采用船體航行縱傾優化技術、降低空船重量結構優化技術、船底空氣潤滑技術等以減少船舶阻力，能夠有效降低船舶的燃油消耗，優化船體的結構，也能減少船舶的壓載水所造成的環境污染[4]。

2．節能減排技術

對于綠色船舶節能減排是經過優化船舶零部件結構、改進相關技術，可以改善相應的效果，從而使船舶節省能源并減少污染物的排放，進一步提高船舶能效。在船舶燃燒方面采用節能減排技術是通過改善柴油機的燃燒效果并控制柴油機的排放物和廢氣排放量，節能減排技術主要包括前端技術和后端技術。前端技術是對柴油機的燃油噴射和燃燒過程及進氣過程進行優化來提高柴油機的燃燒能效，從而達到節能減排的目的。后端技術是指對柴油機的排放進行控制和對余熱的回收利用，從而來實現節能減排。

3．減振降噪技術

船舶會發生劇烈的振動，將會使船舶乘客的舒適性降低，還會影響船舶工作人員的身體健康以及他們的工作效率；造成船舶自身結構和一些機械設備部件出現疲勞破壞；影響船舶上的機器及設備的正常使用，還會增加相應的維護費用。特別對軍艦，劇烈的振動將意味著其作戰系統將會不能正常發揮作用，同時其隱蔽性也會降低。為了減小船舶振動，可以采取防振技術、減振技術和隔振技術。對于船舶，其噪聲不但使船內的儀器、設備的正常使用受到影響，而且還會使船舶的安全性、隱蔽性、可用性和居住性等受到影響，因此，船舶在運營時，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設備。

4．智能航行技術

智能航行技術使通過高科技裝備來實現無人化操縱的目標，即能夠正確的判斷出船體的具體位置并自動行駛，能自動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的風暴，并能避免出現撞船的危險。智能航行技術包括航線優化技術、能效控制技術、電力管理技術、狀態監控技術、遠程維護技術等。

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階段。綠色拆解不僅可以降低環境污染，還可以讓零部件和產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利用，也可以很大程度的降低污染環境。

六、總結

隨著人類環保意識的提高，綠色船舶被我國的造船業廣泛接受并推廣。綠色船舶本著“以人為本”和“以自然為本”，打造環境友好型和資源節約型船舶。綠色船舶的實現，需要對綠色建造、綠色運營到綠色拆解全生命周期每一個環節的關鍵技術進行研究，并且不斷的改進，才能最大程度的實現低污染、低能耗、安全健康和高能效的多重目標。綠色船舶的發展不僅是我國節能減排的重要措施，還降低船舶的生產成本，減少對環境的污染，并且能很大程度的提高我國航運業和船舶業在國際上的競爭力。

參考文獻：

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

[3]張躍.走新型工業化道路，設資源節約和綠色環保企業[J].上海造船，2007，（2）：52-54.

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

作者：王琦；曾向明 單位：上海海事大學