船舶柴油机节能减排技术及其应用探讨

戴 武

葫芦岛市渤海船舶职业学院 辽宁葫芦岛 125005

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、节能技术的具体应用

（一）燃油系统的节能设计

对于燃油系统的节能设计，是优化喷射系统的操作，保证燃油的品质。对于前者，是根据具体情况的变化，调整喷射的压力值，缩小喷孔的截面积，实现燃油的雾化，并保证其雾化的效果，这一方式下，燃气与空气会充分融合，加快了燃油燃烧的速度，控制碳排放。高质量的燃油完全燃烧后，可释放出大量热量，此时为收集热量，需缩短喷孔的直径，或是减少喷孔的数量，控制燃油的喷出，把温度控制在一定范围，抑制氮氧化物的生成。现代船舶会使用多种喷射系统，包括传统的喷射系统、电喷的喷射系统等，其中，电喷的喷射系统具有的优势是灵活选择使用的个数、控制时间的长短、优化对喷射正时与容量的控制。按照该方式进行节能设计后，可在较高的喷射压力、直径较小的喷头使用中，用多种不同的喷射方式，把燃油喷射量控制在一定范围内。比如单缸喷油嘴，它是根据时间的设计，逐一喷口的喷油，虽然开始时间不同，但终点一致，或是前期喷油后关闭，待需要时开启，做到多次喷油。由此，可提高燃油燃烧的效率，控制温度变化。对于后者，是保证燃油品质。判断燃油质量的高低，是查看其十六烷值的变化，这是判定燃油是否具有良好发火性的主要标准。柴油在机械内燃烧的过程中，为让其充分燃烧，可在燃油内加入适量的硝酸盐等化学物质，把延迟时间缩短，由此，可在基本参数统一的情况下，增加燃油放出的热量，把温度升高。但这一方式的不足是，破坏燃油的稳定性，燃烧中发出碳烟，给环境带来二次污染。由此，对燃油品质的优化是根据柴油机的操作情况选择适合的燃油。

（二）进气优化

1.温度优化以及进气压力。我们从实践中知道，内燃机的过剩系数能够使燃烧更加充分，过剩系数和入口压力两者之间的正比关系，如果入口压力增加，会随之造成过剩系数会相应增加，这就是完全燃烧的效果所在。而矛盾的是，压力和能量消耗也是成正比关系，如果压力大，那么压缩消耗也会变大，使得最高温度升高，这个时候很难将氮氧化物的排放。但是，如果进气温度较低，这个时候可以吸收一定程压缩热，这样也可以有效控制最高温度，减少NO2的排放。然而，入口温度是不可能一直降低的，有底线值。从目前的发展水平来看，许多研究机构正在进一步研究如何调节进气温度和压力，改善燃烧。

2.进气方式优化。众所周知，柴油机换气的时间一般来讲都是比较相对短暂的、换气效果也不能嗯好的满足实际工作要求，倘若这个时候进气涡流比较大的话，那么就很好的改善了燃烧火焰的传播效果。多气门技术就是根据这个原理，合理的加大了换气面积通道，气门围绕气缸中央位置的喷油嘴与活塞凹坑呈现周向分布，进气涡流就会与油雾之间随着不同的旋转速度有着不同的涡流比例，控制好喷油量，一个方面有效控制了最高温度，另一方面又满足了经济型要求。这种多气门技术就够复杂、所需的成本比较高，在汽车领域里的应用比较广泛。

（三）后处理技术

目前柴油机无论是机内还是机前的优化措施，这些应用都还没有非常严格的满足国家规定的相关要求，必须要与后处理技术相互结合，才能够实现国家污染气体排放标准。这种技术目前应用比较普遍的有两种，一种是选择性催化还原技术。另一种是捕集技术。前者预氧化、反应温度降低、药剂废料处理等是当前研究的热点问题。捕集技术通过ECU根据前后温度以及NO2的浓度来确定载体是否已经到了饱和状态，然后再决定是否应该继续吸附，最终达到降低NO2排放的目的。

二、未来的发展方向

近年来，世界的主流方向是节能减排方向，中国的国民综合素质的提高，对于环保意识的也不断加强，强烈呼吁中国的可持续发展。中国发展海洋事业，加之对船舶的事业的刺激，柴油机作为最重要的零部件之一，未来船舶柴油机技术应当在政府的监管下，进行节能减排发展，一定要符合国际船舶节能减排有关规定，同时引进国外先进技术的同时应该加速消化、吸收和升级现有技术，取其精华去其糟粕，在此基础上，加强新技术的研发，这不是盲目抄袭，必须根据中国现在的基本国情，捉住现在国内外行业发展方向和先进技术的发展现状，提出了实现节能减排目标的重要措施。

现代船舶柴油机的节能减排技术，是明确节能减排的途径，技术的具体使用是进行燃油系统与进气系统的节能设计，使用先进的燃烧技术与后处理技术，用这些技术处理后，可优化船舶柴油机的运行效果，控制能源、燃料的使用，提高燃烧效率，保证了燃料的燃烧质量。但这些技术的使用还有进一步研究的空间，有很多不足需要完善。