绿色船舶制造技术发展现状与趋势研究

第10卷第12期中国水运Vol.10No.122010年12月ChinaWaterTransportDecember2010收稿日期：2010-10-27作者简介：陈刚（1974-），男，天津市人，天津海运职业学院讲师，船长，研究方向为航海技术。摘要：随着全球经济的复苏，世界海运也逐渐走出低谷，迎来新一轮的发展。而海运事业所面临的船舶技术革命也将在这一浪潮中显得愈发紧迫，如何应对绿色船舶制造技术的发展，业已成为各国航运界的头等大事。关键词：绿色；船舶；环保中图分类号：U661文献标识码：A文章编号：1006-7973（2010）12-0003-02地球上蕴藏的资源是有限的，地球可容纳工业污染的能力也是有限的。为了给子孙后代留下一个良好的生存空间，本文从船舶制造领域，综合各方资料给出了“船舶绿色制造技术的定义”、对绿色船舶的标准体系现状与发展、船舶的绿色设计、绿色制造、绿色运营及绿色拆解等方面进行探讨，并介绍了绿色船舶的绿色度及其体现、新型绿色船舶的研发现状。以期引起船舶设计者、制造者、检验工作者、船舶使用和管理者对“船舶绿色制造技术”的广泛关注。一、绿色船舶的定义及其内涵“绿色”的概念最早出现于20世纪90年代中期，其核心内容是保护人体健康和人类赖以生存的环境，促进经济可持续发展。绿色船舶系指在船舶设计、制造、营运、报废拆解全寿命周期中，通过采用诸如最优化船型开发、无污染、轻质材料的应用等绿色技术，能经济地满足用户功能和使用性能的要求，并节省资源和能源，减少或消除环境污染，且对人命财产具有良好保护的船舶。绿色船舶的终极目标是实现零污染和零排放物。二、绿色船舶标准体系的现状与发展目前国际上“绿色船舶”的标准是在现有SOLAS和MARPOL两大海事支柱性公约体系的基础上进行延伸和发展的。SOLAS和MARPOL中，与绿色要素有关的规则均是绿色船舶标准的组成部分，尤其是MARPOL公约以及与环境保护有关的公约规则更是体现绿色要素的重要部分。而“绿色船舶”的发展无疑会起到保护全球环境、推动船舶制造业和航运业良性发展的作用。全球日益严峻的环境压力，使得船舶及航运业对环境污染的问题成为国际社会关注的焦点。以空气污染为例，国际海事组织专家组的研究报告认为，2007年全球航运业CO2排放量为11亿吨，到2020年这个数字将达到14亿吨。而这还仅仅是航运业污染环境所表现的一个方面。故此，许多国家都以非常热衷而积极的态度发展绿色船舶。欧盟于2009年1月22日发布“2018年前欧盟海运政策目标及建议案”，以促进安全、保安、清洁、高效的航运业，欧洲航运及相关海上产业在全球市场的长期竞争优势以及其整个海上运输系统如何面对21世纪挑战，成为此战略计划的核心部分；英国政府在温室气体减排方面推出的总量控制与排放交易方案，认为是航运业有效的减排方式；丹麦设立“未来绿色船舶”项目通过使用现有技术实现船舶减排，该项目旨在对NOx和SOx减排达到90%、CO2减排达到30%；日本确定的目标是，到2011年将把新造船CO2排放减少30%。综上所述，对于船舶、航运业及相关企业来说，谁先实施“绿色”标准，谁就能抢占商机，取得进一步的巨大发展。三、绿色船舶的绿色度及其体现绿色船舶的绿色度主要取决于设计人员的环境意识、以人为本的设计理念、船舶建造过程中绿色技术的应用和营运过程中的管理力度。当前绿色船舶在设计、建造和营运中主要体现在以下几方面：（1）设计中，广泛采用符合绿色技术要求的无污染材料和设备、标准化和模块化零部件或单元；充分考虑加工制造过程中材料的利用率，同时还须考虑船用产品在营运寿命终止后，报废、拆解不会对环境造成负面影响，以及部分材料、零部件和设备能够再生循环利用；尽量简化工艺，优化配置，提高整个制造系统的运行效率，使原材料和能源的消耗最少；减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物资和技术。（2）制造中，采用绿色制造工艺，即从技术入手，尽量采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。目前最有效的绿色制造包括：绿色加工工艺、绿色焊接工艺和绿色涂装工艺。其中，绿色加工工艺包括净成形制造、干式加工、工艺模拟技术、网络技术、虚拟现实技术与敏捷制造等；绿色焊接工艺即选择使用节能焊机，采用高效、无弧光、无粉尘污染的焊接材料和方法；绿色涂装工艺即通过合理选择涂料，减少涂料品种，简化工序，提高工时效率，采用移动式涂装系统和环保型分段涂装房，实现环保型涂装作业的目标。（3）运营中，减少柴油机氮氧化物、硫氧化物等温室气体的排放；防止燃料油、有害液体的泄漏；合理进行垃圾、污水处理；严格控制舱底污油水和压载水的的排放等。四、新型绿色船舶的研发现状目前，关于绿色船舶的研发，从基本的高效节能船型开发、到低排高效动力推进装置的研发，再到环保无污染涂料以及轻质材料的研制，可谓面面俱到，全方位打造未来的新型绿色船舶。其中，新概念无压载水舱船舶和新型能源推进船舶最具有革新性和代表性。4中国水运第10卷通常情况下，船舶需要通过装卸一定量的压载水来维持必要的吃水，以保证船舶航行的安全。目前，由于压载水的随意排放而导致海洋生态系统的改变和破坏的问题越来越引起人们的关注。压载水已经被国际海事组织（IMO）宣布为海洋面临的“四大危害”之一。为此，日本造船研究中心（SRCJ）提出了无压载水船舶，而美国密热安大学则研发出无压载水箱船。早在2001年，日本造船研究中心（SRCJ）就开始对该船型进行研究和开发，应用于该船型的专利已被世界多数国家所接纳。自2003年以来，该研究工作还受到了日本船舶技术研究协会以及私人企业的支持。2005年，日本3大主要机构：三菱重工、石川岛播磨造船和日本NK船级社也加入了SRCJ，进行相关的研发工作。目前，无压载水船（NOBS）已被证实可以应用到现实中。如苏伊士油轮和VLCC（verylargecrudecarrier），并且有希望获得较好的经济效益。美国密热安大学近来成功研发出无压载水箱货船，并在大型水槽进行了试验，试验结果证实可以达到节省燃油和减排的目的，且能提高航速。还有据悉，美国海洋研究所为此提供了一笔资金，帮助密热安大学对该无压载水箱货船进行了航行试验。结果证明，该船未出现任何问题，与此同时，还证明该方式可使船舶动力最大节省7.3%。由此测算，如果一艘3.2万载重吨级散货船满载货物从安大略湖出发驶往欧洲港口，往返航行可节省价值15万美元的燃油。随着全球温室效应的加剧，国际海事组织（IMO）也越来越关注船舶温室气体排放对全球温室效应的影响。在IMO第57次海环会（MEPC57）上，正式通过了国际防止船舶造成污染公约（MARPOL）附则6关于减少船舶有害气体排放规则的修正案，并单独成立了船舶温室气体排放工作组，对船舶造成的大气污染问题进行研究。（1）燃料电池推进船舶技术目前挪威船级社正在开展有关船用燃料电池的全面研究工作，研究中，燃料电池动力单元的研制结合了新型电子技术、电子动力以及控制系统技术，且在岸上进行动力单元的测试和认证后，进行实船实验。（2）LNG燃料船多年来，挪威船东、咨询公司、船厂以及相关权威人士一直关注于LNG燃料船相关技术的研发，不断地将LNG燃料应用到除LNG船以外的船舶上。（3）可再生能源的充分利用绿色船舶将充分利用太阳能、风能以及波浪能等零污染或可再生能源，为船上所有设施提供能量，完成船舶的所有操作。四、结语未来的绿色船舶将既是世界前沿科技发展的产物，又是人类环保意识、理念提升的体现。绿色船舶的实现不是一朝一日就能完成的，它的实现更取决于人们的环保意识的增强。船舶从最初设计、建造、营运到报废拆解每一个过程中的每个细节、每个环节都与人的环保意识密切相关，因此，“以人为本”将是未来绿色船舶发展的前提条件。参考文献.........（上接第2页）表2某造船企业生产能力的专家打分表某造船企业生产能力分值计算：U=3u1+5u2+3u3+2u4+3u5+5u6+5u7+2u8+3u9+3u10）/35（2）将ui分值代入公式（2）可得到U=23.41/35=0.66根据所得分数，可知此造船企业能力水平属于第四档次[7][8]。三、结语建立现代造船模式、建立具有自主知识产权的造船信息集成系统，形成数字化造船技术的研发、推广和服务创新体系，提高造船行业的信息化是造船企业发展的基本路线。在造船企业生产力水平的度量过程中，建立生产力水平的指标体系模型，采用模糊综合评判法和专用专家打分法，来度量造船企业生产力水平，可以暴露出造船企业所存在的问题，提高企业竞争力。参考文献.....................