低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工艺研究所 徐学光

低碳背景下的船舶大型化

上海船舶工艺研究所 徐学光

从历史长河来看，船舶产品的发展轨迹是大型化和专用化，它们的实质就是高效。高效更切合了绿色造船与低碳经济模式。

船舶大型化有明显的规模经济效应，意味着单位运力的船舶造价和单位运力的能源消耗，以及CO2等有害气体排放量的显著下降。大量数据测算表明，30万吨级油轮每吨的造价只是5万吨级油轮的41%。相应30万吨级油轮的每吨船的租费，只有5万吨级油轮的35%。可见，大型化提高了船舶运营的经济性。

从绿色环保的视角计算，7.5万吨级油轮的EEDI为4.56左右，而30万吨级油轮的EEDI降到2.54左右，可见船舶大型化大大降低了单位运能的CO2排放，符合低碳经济的要求。

集装箱船的大型化发展尤为明显。1996年，集装箱船从5000标准箱（TEU）发展到7000TEU，2006年发展到9500TEU，2007年是1.3万TEU。当前，船东已签订了1.8万TEU集装箱船的建造合同。

豪华游轮也是越造越大，2008年世界最大的豪华游轮339×38.6米，排水量15.8万吨，15层旅客甲板，可载运4960人；当前，最大的豪华游轮船长361米、宽66米、高72米，排水量22.5万吨，16层旅客甲板，能载运8460人；更大的船长378米 ，排水量25万吨的豪华游轮 ，也将诞生。

1972年，韩国建造第一座现代化船坞时，决定船坞长640米，宽92米，以适应未来建造百万吨级船舶。1981年，日本建造了载重量为56万吨，世界最大的巨型原油船（ULCC）；迄今，没有出现更大的船舶。但是，到2009年，韩国再次新建船坞时，仍采用640×92米的尺度。他们仍相信随着科技的进步和港口航道的发展，未来还有可能出现百万吨级的船舶。在建造和航运百万吨级的船舶条件未成熟之前，多国船厂创造了在大坞内串联或并联建造多艘船舶的技术，还创造了湿船坞建造法；取得了在一座坞建造多艘船，比多座船坞各造一艘船更高的生产效率。

在原国防科工委的支持下，由中国造船工程学会、中国船舶工业行业协会、中船工业集团、中船重工集团、中远海运集团和中国船级社等单位联合承担了《超大型矿砂船船型开发项目》，开发了23万吨级、32万吨级、36万吨级和50万吨级矿砂船系列船型。

2008年南通中远川崎船舶工程有限公司建造了中国远洋公司的30万吨级超大型矿砂船。渤海船舶重工为新加坡百国盛环球有限公司承造38.8万吨矿砂船。

江苏熔盛重工有限公司建造的38万吨级矿砂船，吸取了现有矿砂的优点，满足了IMO发布的有关燃油舱保护、压载舱涂层性能、防止船用油漆对环境污染、限制氮氧化物和硫氧化物排放、压载水控制管理和压载水处理、船舶能效设计指数、绿色护照等所有的标准、规则和规范。该船技术经济性能、质量、适造性、性价比等各方面指标都达到世界同类产品先进水平，相应的吨海里耗油量和CO2排放量也远低于同类型船舶。实船试航纪录的EEDI在1.99左右，满足IMO规定在2013年1月1日以后开始执行的减排的基线要求。同时，该船以船舶行业标准评级超过满分，获得102分，符合低碳经济的绿色产品理念。

矿砂船的大型化主要驱动因素是矿业巨头和航运业巨头。成立于1942年的巴西淡水河谷公司（Vale）是全球最大的铁矿石生产商。2011年7月4日发布了该公司的《2010年可持续发展报告》，称其在发掘并利用矿产资源中，恪守对环境的保护，致力于发展低碳经济的运作模式。其已经连续第二年被全球报告倡议组织（GRI）评为A+级别。

自2008年起，淡水河谷订造了30多艘38万吨级超大型矿砂船，其中向韩国订购11艘，向中国订购16艘。由江苏熔盛重工承建的首艘超大型矿砂船被命名为“Vale China (淡水河谷中国)”号。该船于2008年8月3日签订建造合同，2010年10月23日开工，2011年7月14日出坞，11月9日完成试航，后续38万吨级超大型矿砂船船正按计划建造中。

“Vale China”号矿砂运输船于在2011年11月25日在浙江舟山成功交付船东淡水河谷公司，后续各艘矿砂船将以我国沿海大连和烟台等城市命名。

作为巴西至中国运矿的最大型标准船型的矿砂船，江苏熔盛重工建造的38万吨级超大型矿砂运输船船长360米，型宽65米，型深30.4米，该船经过线型优化和舱容优化后，经实际测算，最大装载吨位可达40万吨。该船主尺度充分满足了下列要求：巴西矿石出口港和中国钢铁企业卸货港口的码头与航道的水文数据；装卸设备对船舶空载和满载吃水限制；载重量、货舱舱容、压载舱舱容；以及船舶性能等。“Vale China”号的主机功率29400kw是江苏熔盛重工自主建造的发动机，具有油耗低、结构紧凑等特点，并且有效降低了硫氧化物和氮氧化物的排放。

“Vale China”号的船体关键部位采用高强度特种或特厚板钢。为此，采用了专用工艺工装、焊接工艺、精度控制等技术。对于船体零件的自由边采用倒棱机加工成园钝光滑，可防止因应力集中产生撕裂。

江苏熔盛重工的4#船坞，其主尺度为580×139.5×11.3米，配置1600吨门式起重机，可以并列半串联建造2艘超大型矿砂船。这些大规格设施将适应建造更大尺度的船舶和海洋构筑物。

每个历史时期，船舶大型化发展都面临诸多技术与管理方面的制约因素，专家们曾预言1万TEU是集装箱船的“极限值”，而现在已达到了1.8万TEU。科技的发展没有止境，船舶大型化也未进入止境。但是，在船舶大型化的进程中，必须秉持严谨的科学态度，在追求低碳、环保、节能、高效和低成本的同时，更要重视安全。为此，只有深化大型船舶结构强度、水动力性能、建造技术和船舶运营技术的研究，才能真正造福人类，并避免有害事故。