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新形势下绿色造船技术发展现状
唐松奇,倪佳其，边磊,王化明
（浙江海洋学院 船舶与海洋工程学院）
摘要：本文对绿色造船技术的分析,总结了现在中国造船业存在的问题，以节能环保创新为主题，提供在船舶设计要点、材料和创新设备选用上应该采取的措施，为国内船企实施绿色造船技术提供策略,在更大程度上促进节能减排。
关键词：绿色造船 节能环保
The Development Status of Green Shipbuilding Technology in New Situation Abstract：This article analysesthe green shipbuilding technologyand summarizes the problems existing in the shipbuilding industry of China now.It providesthe measures on the ship design, material selection and innovative equipmentwith the innovation of energy-saving and environmental protection as the theme, and offersavailable strategy for domestic ship enterprises to implement green shipbuilding technology, further promoting energy saving and emiions reduction.Key word: green shipbuilding energy savingenvironmental protection1、前言
在经济高度发展的今天，经济全球化使国际间商业贸易交流非常密切，航运业在这样的环境下得到了快速发展，与此同时全球造船业也获得了巨大的机遇。作为一种集劳动、资金、技术于一体的密集型制造产业，造船业所需工作时间长，对资源以及劳动力要求较高，同时技术水平和产业关联度高。中国的传统船舶制造工业在资源利用和环境保护方面存在了很多不足和缺陷，比如在船舶制造过程中存在选用或使用材料不当，导致了大量本可避免的资源浪费，在成本和工作时长增加的同时也对环境产生不可逆的污染。所以推广绿色造船技术是必须的，绿色造船也是造船业改革的方向。
绿色造船作为一个新兴理念，有很大的发展前景。它指的是在设计、制造、运营船舶的过程中运用高新技术、节能环保的材料和制造设备，同时融入了环保理念。将船舶制造的过程中的资源利用率和可能对环境产生的影响做充分的考虑，然后使用优秀的工艺技术，将资源浪费和环境污染缩减到最小的程度，并且将船舶产品使用功能进一步完善以达到技术性能的要求。
绿色造船响应了国家可持续发展战略，也是造船业突破目前瓶颈的一条必经之路。船企必须注重长远发展，在新型工业化制造道路上，不能以对牺牲环境为前提追求最大的经济利益，要加速从高消耗、低效益传统经济增长方式转型为新型绿色节能经济增长方式。提高自主创新能力，推进船舶产业结构优化升级，用先进高新技术改造传统船舶制造产业，淘汰工作效率低和污染环境的落后生产设施，在生产过程中使资源循环化、制造节能化，提高生态化水平。
2、我国造船业存在的问题
在现阶段，国内大部分的船企的生产设备还是比较落后，仍处在转型过程中。造船业在造船技术、材料利用及管理模式上有一定的缺陷，且短时间难以突破。与国际先进船厂相比，国内船舶工业创新能力低，一些创新性船型的设计依赖国外，资源浪费和环境污染问题相对严重。
（1）资源利用率低
船企主要使用普通钢板，钢板成本占采购成本的25%左右，总的利用率在85%左右，有的甚至低于85%，钢材需要大量切割，焊接长度长，这种固定模式造成生产效率低。具体表现为精度不高，钢材加工余量比较大，并且需要重复操作多从而导致废料增多。国内大部分制造的船型的主尺度较小，板材利用率低。大部分分段制作都是采用人工二氧化碳气体保护焊，焊接速度由焊工的体力和技术决定，造成分段焊接进度不一致，为后续工作带来不便。国外注重新设备地研发，比如分段自动焊机器人，依靠计算机程序解决。此外，船厂机械化、自动化程度低，缺少节能设备，对余料的利用率低，造成资源浪费，这跟国外的船舶制造业有较大的差距。
（2）环境污染问题
此类问题主要有以下几种：制造噪声污染、排放废水、废料污染等。国内船企在船舶生产过程中由于加工方式的问题，会产生大量固体废弃物，包括废钢材、各类粉尘等。同时，废水种类也较多，主要含油废水、含铬废水等，其中所含的一些化学成分很难分离，这就导致综合处理困难，因此随意排放便会对环境造成较大的污染。造船业废气污染严重，主要是粉尘污染，主要由船体电焊、锻造和喷漆过程中产生，与国内传统制造模式有很大关系。噪声污染也是造船厂不可避免的，在钢板、型钢加工过程中，受到猛烈撞击而发出强噪声，还有风铲、风砂轮等高噪声的风动工具。
3、绿色船舶技术的创新和发展
目前，中国造船业仍处于现代造船模式的起始阶段，面对绿色船舶发展浪潮，国内船舶企业需要遵循绿色船舶的概念内涵，多向国外优秀造船大国学习借鉴船舶绿色制造技术，调整船型结构，优化船舶内部构造。船企普遍认识到发展绿色船舶的重要性，在船舶产品设计中加入环保、节能和预防污染因素，以资源节约和保护环境为目标，追求可持续发展。
（1）节能装置
节能装置的应用在世界船舶制造业越来越流行，有效减少能源资源的损失和浪费，在船舶上安装水动力节能装置，具有良好的节能效果。
可以充分利用安装反应舵这一装置，其相当于放置在螺旋桨尾流中的固定式导叶,它能通过增加尾流中的轴向诱导速度从而来增加推力,继而提高浆的推进效率。反应舵的制造成本低，在普通舵上改变剖面形式，能够大范围的推广使用。
为了提升节能效果，可以安装船舶补偿导管节能装置，由导边圆钢、导管外板、环形肋板、导管内板、纵向肋板和随边圆钢所组成，一般在浆轴线上方的船体两侧安装该装置。它的操作难度比较低且成本低,但节能效果十分显著。与此同时该装置会使船舶振动减小，这进一步使船舶的舒适性有所提高。
整流隔板，其一般装在桨前、船体艉部的中纵剖面上,与螺旋桨进行搭配使用，使桨的进流平稳。它同时能提高螺旋桨的推进效率，并且可以提高一定的速度。
（2）节能环保材料
在焊接材料上，首选低碳环保无毒焊条，减少有毒烟尘的产生。在船体绝缘材料上减少使用不可再生利用价值、不可降解的矿砂和玻璃棉，而选择高效环保复合绝缘材料。
在船上应用耐腐蚀钢板和钢管，增强船体结构，延长构件使用寿命，延缓了海水对船体钢板的锈蚀。采用新型复合材料，替代船体内部钢材，有效减少空船质量。选择碳纤维增强
塑料和铝代替钢板也是不错的选择，均可减轻重量。
船舶各个部分都处于不同的腐蚀环境，所以在船舶涂装中挑选耐腐蚀、附着性强的绿色环保涂料。目前在船厂应用的新型涂料主要有以下几种：有机硅低表面能防污涂料,毒性低，使用后会在船体表面产生光滑的油层，使船舶的防污性能增强，同时进一步有效减少海洋生物黏附；水性涂料，亲水性强,有很强的附着力,减少海水对船舶的冲击，对船体表面适应性好；用通用底漆配套优化涂层，与各个部位的面漆相兼溶，使涂层适用于各种腐蚀的环境。
（3）使用清洁能源
清洁新能源利用率越来越高，拥有排放少、污染低的优点，在船舶设计方面也得到了一定的研究和应用，加快了绿色船舶的进程。
风能、太阳能等在生活中应用广泛，将其引用到船舶上，结合利用太阳能优化船舶动力平台，并结合风帆，采用自动控制方位的方法，达到太阳能和风能利用的最大化，产生更多的电能提供船上部分生活用电。同时也可以在船舶上安装风力发电机，利用风力发电提供电动机运轮产生的动力，推动船舶行驶，减少燃油的使用。
重燃油仍为大部分船舶所用，对环境造成的污染十分严重。可以使用液化天然气代替重燃油，燃烧更加充分，消除大部分颗粒物的排放，并减少硫化物和二氧化碳的排放，而且液化天然气更具价格优势。
在船舶上采用燃料电池辅助，燃料电池有效得将化学能转化为电能，能使船舶平稳航行，完全满足船舶对动力的需求。用天然气、甲醇和乙醇作为燃料，排放的硫化物和氮化物很少，达到零污染，同时可以降低船舶运行过程中的噪声污染。
（4）提高材料利用率
对船企而言，为了不断降低船舶的制造成本，必须提高材料利用率，才能产生更大的经济利益，提高了在船企中的竞争能力
推行精度造船技术，适当减少余量加放范围，并尽量采取无余量制作，用工艺手段进行控制，可以减少在生产过程中的浪费，保证产品的质量。在钢板切割方面，优化切割工艺，提高切割精确度，减少切割过程中的浪费和材料变形，提高生产效率。
降低生产成本的一项重要举措便是对余料进行充分利用。以船型为单位进行钢材余料统计，将余料信息进行登记，并按照类型有效分类，制作余料明细表，建立余料库，在调用余料时可以很方便的在余料库查找。对钢材切割版图重新建模，使原切割版图加工后的钢材余得到最充分的利用，这样极大提高了材料的使用率。
（5）安装减排设备
《防止船舶造成空气污染规则》于2015年发布，该文件中的“限硫令”正式实施，船舶制造商和运营商采用一切必要手段降低硫氧化物排放量，各类减排设备炙手可热。
在船舶上安装废气循环系统，可将部分发动机废气送回进气管，使废气在发动机气缸中充分燃烧，废气的加入使混合气中氧气的含量比重降低，使氮化物NO、NO2更难生成，可以很大程度上减少运行过程中对空气产生的污染。
安装废热回收系统。燃料燃烧后产生的废气温度高，在船舶运行时，用废气回收系统将发动机排放的废气中的热量收集起来，用于船舶内部的供暖，并利用热能来加热生活用水。
废气洗涤器使用率高，比如含硫化物洗涤器，有效降低船舶动力装置排放废气中燃油硫含量，可船舶上推广使用。其将排放的废气通入收集的海水中，利用海水对船舶废气进行洗涤，吸收废气中的颗粒物和硫化物，并收集通过废气的海水，在回到岸上后进行二次处理后排放，最大化减少硫氧化物。
4、结语
近年来，随着全世界对环境保护的重视，绿色船舶制造技术在船舶行业取得了巨大的进步，也成为核心竞争力的关键。现在制造的船舶采用了更多的绿色节能环保装置，对环境保护和资源节约取得了良好的效果。然而，在国内各个船舶企业相互竞争的形势下，船企要想在其中脱颖而出，必须要在设计过程中贯穿绿色节能思想，优化船型设计和动力节能设计；在制造、管理过程中，及时淘汰耗能高效率低的旧设备，提高材料的利用率，加强对余料废料的利用，采用清洁生产的方式达到节能减排的目的等，并做到设计过程与工艺流程相匹配，减少设计出错，才能实现绿色造船的良性发展，在船舶行业竞争中博得头筹。
在经济快速发展的21世纪，中国船企要将奋斗目标定为造船强国，提升造船企业的核心价值和竞争力，逐步减小与国外造船企业的差距；在技术应用方面，以绿色造船技术为核心，贯穿绿色造船理念，不断进行技术优化、组织结构的调整，将先进的造船技术转化为现实生产力，设计建造出科技含量更高、有效利用材料和资源、废气排放更低、污染更少的优质船舶，迈出造船强国的第一步。
参考文献
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