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稿件赏析

船舶柴油机节能减排技术探讨

时间:2017-7-10 10:24:47   来源:   作者:   点击:769次
船舶柴油机节能减排技术探讨
王琦
 
  摘要:随着科学技术水平的不断提高,船舶航运业也得到了良好的发展,与此同时,海洋环境的污染程度也日渐加重,如何有效的控制船舶航运业的能源消耗与污染物排放是全球人民共同关心的问题,所以,本文主要对船舶柴油机节能减排技术进行简要的探讨。
  关键词:船舶;柴油机;节能减排技术
  随着船舶航运业的不断发展,95%以上世界贸易运输总量都是由船舶航运业承担的,其能源消耗总量占到总能源的3%。船舶柴油机是船舶工作的心脏,也是能源消耗和污染物产生的主要场所,所以,对船舶柴油机节能减排技术进行简要的探讨是非常必要的行为。
一.污染物的种类以及产生原因
  船舶柴油机产生的废弃主要是由燃料的燃烧产物和剩余的空气组成的,其成分主要包括水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳、碳氧化物、碳氢化物、硫氧化物以及颗粒等,其中能够对大气环境造成污染且对人体健康造成危害的主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、硫氧化物和颗粒。船舶柴油机中燃料燃烧的不够充分是一氧化碳产生的主要原因,船舶柴油机内的温度突然降低,氧气缺乏以及反应物的堆积等状况都会造成燃料燃烧不充分。船舶柴油机内温度过高、氧气含量过多、氮与氧停留的时间过长等是产生氮氧化物产生的主要原因。碳氢化物生成的机制非常复杂,但其根本原因还是因为烃的不完全燃烧。颗粒的生成与运转状况关系密切[1]
二.提高船舶柴油机的有效功率
2.1增加气缸数
  船舶柴油机的燃烧室是由活塞、缸盖和气缸组成的。增加船舶柴油机的气缸数是可以提高柴油机的有效功率的,但是不可以无限制的增加,应该结合实际情况分析。曲轴是船舶柴油机中受力非常复杂的一个原件,随着气缸数的增加,曲轴的长度也要随之增加,曲轴长度的增加会大大降低曲轴的刚度,因为曲轴本身已经承受了比较大的集中应力,刚度的下降可能会导致其出现严重的磨损甚至断裂现象,造成非常严重的后果,所以,对于气缸数的增加一定要适量。
2.2增加转数
  增加船舶柴油机的转数也能够提高船舶柴油机的有效功率,但是,船舶柴油机的转数也是有一定限度的。为了使船舶柴油机具有较长的使用寿命,在不同的负荷下,对船舶柴油机的转数也有不同的要求,如果船舶柴油机的转数超出规定的范围,船舶柴油机很可能出现异常磨损、无法正常工作,进而降低了船舶柴油机的使用性能,所以,如果技术人员想要通过增加船舶柴油机的转数来提高船舶柴油机的有效功率时,一定将船舶柴油机的转数控制在规定范围内。
2.3其他方法
  提高船舶柴油机的有效功率还有很多方法,比如,技术人员可以适当的增加船舶柴油机的气缸的内径,增加气缸的内径能够显著的提高船舶柴油机的有效功率,但是也要控制在一定的限度内;通常情况下,增加船舶柴油机气缸的直径与增加行程是同时进行的,因为气缸内径的增加必然会引起行程的增加。此外,提高平均有效压力也是提高船舶柴油机有效功率的一种方法,根据平均有效压力计算公式分析可知,可以通过提高平均指示压力和机械侠效率来提高平均有效压力。平均指示压力是指单位气缸容积所做的指示功,机械效率则是指柴油机的机械损耗程度。船舶柴油机的机械效率主要受船舶柴油记得设计、质量、负荷、转速以及滑油和冷却水温度等因素的影响,为有效的减少船舶柴油机的损耗,提高船舶柴油机的机械效率,技术人员可以从以下方面入手:①在船舶柴油机内部零件表面之间建立起流体润滑膜,减小船舶柴油机内部零件之间的摩擦力。②优化船舶柴油机的结构设计。技术人员可以对船舶柴油机的活塞结构进行优化和改进,适当的减小活塞的质量与其裙部长度,并在活塞底部合适的位置设置凹部,以减小船舶柴油机缸壁和活塞裙部的接触面积,进而减少因摩擦而造成的机械损耗。③提高船舶柴油机的附件效率。技术人员在进行船舶柴油机的设计工作时,可以选用体积相对较小,质量相对较轻且效率相对较高的柴油机附件,这类柴油机附件能够在很大程度上降低船舶柴油机的传动损失,从而降低船舶柴油机的机械损耗。④降低船舶柴油机的传热损失,对此,技术人员在进行船舶柴油机的设计工作时应该对直接接触高温燃气的柴油机换热壁面进行实时隔热工作,这样一来,不仅能够有效的降低船舶柴油机的传热损失和燃油消耗,还对船舶柴油机的燃烧性能进行了改善,缩短了燃料的留滞时间,提高了船舶柴油机的有效功率,另外,还降低了污染物的排放[2]
三.提高柴油机经济性的途径
  提高柴油机的经济性的途径主要有以下几条:①在船舶柴油机中使用涡轮增压器,增压器能够对进入船舶柴油机的气体进行压缩提高其压力,即增加气体的密度,增加气体的质量,其实涡轮增压器的实际意义就是以增加气体质量和密度的方法来增加柴油机气缸内的气体量,使船舶柴油机内燃烧更多的燃油,进而提高船舶柴油机的功率。②增大船舶柴油机气缸径比,技术人员适当的增加船舶采油机气缸的径比可以在一定程度上增加燃气的膨胀功,也可以在保持活塞平均速度不变的情况下起到降低船舶柴油机转速的作用,大大提高了船舶螺旋桨的效率。③改进燃油喷射系统。轮船柴油机喷射系统的性能直接影响燃料在船舶柴油机内的燃烧状况,所以,技术人员可以通过改进船舶柴油机的喷射系统的方法,以实现提高船舶柴油机的效率,降低船舶柴油机的燃油损耗以及氮氧化物等污染物的排放。④增大压缩比。船舶柴油机气缸总容积与压缩容积之间的比值,称为压缩比,是反应船舶柴油机性能的一个重要指标,技术人员在一定范围内,适当的增加压缩比,能够显著的提高船舶柴油机的性能状况。⑤技术人员可以增大船舶柴油机进气门的流动截面积,改善气体的流动特性,降低气体的流动阻力系数,以实现减少船舶柴油机进气系统造成的流动损失。此外,技术人员还应该减少初出气系统的流动损失。⑥船舶柴油机的废物再利用[3]
总结
  总而言之,为了进一步促进船舶航运业的发展,我们应该更加深入的研究探讨船舶柴油机节能减排技术,结合实践经验与先进的科学技术,提出更加科学合理的船舶柴油机节能减排技术,提高船舶柴油机的功率,降低船舶柴油机的废物排放量。
参考文献
[1]李伟楠,郑卫刚. 浅谈船舶柴油机节能减排技术[J]. 变频器世界,2016,(07):53-54+67.
[2]刘海明,张体伟,张雷. 船舶柴油机节能减排技术发展探讨[J]. 科技与企业,2015,(19):117.
 
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