造船企业节能减排方式的探索和实践

任骏炜

（汇远船舶服务（上海）有限公司，上海200120）

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造船企业节能减排方式的探索和实践

任骏炜

（汇远船舶服务（上海）有限公司，上海200120）

船舶和海洋工程装备是水上运输、作业和海洋资源开发以及保护国家海洋权益的重要工具。作为建造船舶和装备的传统造船企业是能源和资源消耗大户，应该进行节能和减排的探索，举例说明了先进造船企业在节能减排领域的探索与实践，这些节能减排措施已经为造船企业带来了显著的经济和社会效益。

造船；节能；减排

0　前言

目前中国已成为全球造船大国，造船能力和造船完工量已占全球1/3以上。造船行业综合技术性强，能源和资源消耗种类多，涵盖了水、电、风和气等各类能源和资源。

随着世界范围内绿色经济的兴起，节能减排成为了世界各国关注的焦点，绿色造船技术成为船舶行业技术进步的重要方向。所谓绿色造船，是一个综合考虑生产效率和环境影响、能源和资源利用效率的现代造船模式，其目标是使船舶从设计、制造、营运到退役拆解的整个过程中，对环境的负面影响最低，资源耗费最少，实现企业经济效益和社会效益的协调优化［1］。

众所周知，从2013年1月1日开始，400总吨及以上的所有新船设计已经要求实现EEDI（新船能效设计指数）船舶能耗指标的考核。按照IMO的要求，在未来几年内船舶能耗指标要求逐步减小，即：2015-2019年间建成的新船，碳效率必须提高10%。2020-2024年间建成的新船，碳效率必须提高20%。2025年后建成的新船，碳效率必须提高30%。

而在造船阶段，作为能源和资源消耗的大户造船企业还没有节能减排的约束性指标和标准，既没有国际通行标准和要求，我国也还没有专门针对造船行业节能和减排的法律法规，甚至连行业守则或规范也不完整。

相对来讲，大型造船企业尤其是国有造船企业的节能减排意识和行动更加积极和主动，并且大部分践行的企业已经享受到了节能减排带来的现实好处。

本文仅以某大型造船集团近年来的节能减排实践来证实节能减排确实具有显著的经济价值和社会效益。

1　企业能耗基本情况和节能减排的效果

该大型造船企业月均投钢量稳定在1.2万吨左右，经过若干年持续不断的节能减排的投入，年均节能减排的投入在500万人民币左右。在同样的生产负荷下，在节能减排改造前每年支付的动能费（包括水电风动气等能源和资源的消耗）接近2.5亿元，近年已经控制在2亿内，2014年甚至控制在了1.9亿内，节能减排效果非常明显。根据其集团内部三大考核指标，即吨投钢量外付动能费、万元产值外付动能费和吨投钢量电费与历史数据的对比显示，三大指标都得到了显著下降，经济效益明显。

2　节能基本措施

2.1常规节电方案

根据该造船企业的情况反映，大型造船企业能源消耗中的60%～70%是电力消耗，因此，节电就是造船企业节能的重点中的重点，采用节电措施主要有：

2.1.1调整进线容量

调研显示，企业之前在用的两条MD进线容量和实际负荷存在着不匹配的现象，而电力局收费是按照进线容量计收基础电价的。经过内部协调和负荷调整，提高了两条进线上进线容量和实际负荷的匹配度，降低了基础电价，同时也改善了功率因数，因而还额外拿到了电力局的功率因数奖励和电费补贴。

2.1.2配备电力负荷网络管理系统

造船企业电力变配电站众多，节能改造前由于下属二级站房没有配备管理系统，各生产区域用电情况只能通过人工去现场查看，用电管理落后。引入电力负荷网络管理系统之后，通过网络技术可以对下属各用电点进行实时监控，平衡企业内部的电力负荷，可以实现移峰填谷，也可为采取进一步节能降耗措施提供决策依据。通过对整个电力网络的全局性把握，使避峰让电工作成为可能。通过该管理系统，加强了对企业生产单耗的考核。

2.1.3优化照明用电

造船企业有很多室外场地连续作业，外场照明用高杆灯数量多、累加的功耗大。比如，该造船企业安装的高杆灯数量达1 000个，每个功率在1 kW左右，之前不加管理不按时启闭电力浪费严重。通过引入光控和时控的工具，将每天现场的照度和作业时间作为参数进行高杆照明的启闭控制，大大降低了用电浪费，提高了能源使用效率。

2.1.4谐波治理

根据该造船企业的实践，通过谐波治理设备，将谐波从10%降为5%，同时通过抑制瞬流、峰值电压钳位、清洁电源。降低电网的功率损耗、增加电网输电能力。降低用电设备（电机）的能耗，改善运行条件。提高电源质量、使线路电压损失下降。保护设备、延长设备使用寿命、减少维修费用。减少用户电费支出。综合节电效果约为3%以上。

2.1.5船舶舾装时船上照明电路改用铝芯线和LED灯取代传统白炽灯

LED灯功耗小加上铝芯线成本低损耗少，实现了综合节能效果，根据该造船企业的实践，购置和改造的成本在一个月不到即可收回。

2.2空压站节电方案

根据该造船企业多年的经验，空压站的电力消耗约占其电力总消耗的30%～40%。尤其是中国的造船企业，质量管理和质量控制差的其空压站的耗电所占比例更高。因此，空压站节能在降低造船企业电力能耗方面有重要作用，采取的主要措施有：

2.2.1空压站余热回收

使用水源热泵技术，可以将空压机的余热回收后直接用于供暖（该造船企业的做法是，回收的余热用来加热液态二氧化碳，逐步取消二氧化碳站的电加热器）或制取生活热水，尤其适合建有集中式空压站的造船企业。以该造船企业实施的空压站余热回收再利用项目为例，实施该项目投资成本约为100万元，与使用蒸汽进行相比，每年节约241 t标准煤，节约费用28.8万元/年，投资回收期约为3年。

2.2.2按需、按时和按区供气

空压站建有压缩空气供应监控管理系统（见图1），可以将空压机每天起停次数控制在2次，卸载率控制在3%，而系统建立之前为接近20%；在各压缩气体分配管路上安装了电动调节阀，可以自由调整供气与否和供气的压力大小，实现按需和按区精确供气。经过进一步调查分析，合理安排生产任务，将冲砂作业的时间每天可以缩短2 h减少能源空耗，并将使用压缩空气进行冲砂作业的时间调整到用电波谷时段，享受波谷电价。

图1　压缩空气供应监控管理系统

2.2.3空压机配套的干燥机由冷冻式改为吸附式

干冷机耗电而吸附式基本不耗电，而且干燥效果更好。

2.3其他节能措施介绍

此外，其他节能措施比较容易实施，相对简易但节能效果明显。

2.3.1用天然气取代丙烷、乙炔

随着天然气作为清洁能源的普及应用，全国各地都建立了天然气的地区供应站、城市管道或具备了LNG储罐的供应能力，天然气不光热值高而且单位热值的使用成本相对低廉，而乙炔气天然的三高特性，即制造过程中的高能耗、高污染和使用中的高危险将越来越制约其继续在造船行业的使用。

以该造船企业为例，天然气（加添加剂）几乎可以完全替代乙炔，而且带来了不少好处：

1）切割速度加快15%以上，劳动生产率提高；

2）天然气切割的切口表面硬度和含碳量均比乙炔切割低，对金属的性能影响小，同时，成型光洁、无塌边和挂渣现象，切割质量提高；

3）节能效果明显，可降低船厂综合能耗接近10%；

4）具有明显的经济效益，成本下降超过10%；

5）天然气是清洁能源，可以消除切割过程对环境的污染。

2.3.2使用空气源热泵替代燃油锅炉

在该造船企业，原6台燃油锅炉每年消耗柴油96万元，安装空气源热泵后，每年电费约21万元，每年可节省75万元，节能率达78%，平均每吨热水费用由25元/吨下降至5.5元/吨。

2.3.3使用岸用变频电源取代柴油发电机

岸用变频电源可以替代传统的发电机组，能提供世界各国各种不同制式的电源，且有变频、变压、稳压功能，用来给新造船舶舾装阶段进行供配电，替代传统的柴油发电机组供电方式。

新型岸用变频电源在岸电电源的通用变频技术的基础上进行了创新，采用了独特的多电平技术和复合波形处理技术，实现了宽频正弦波稳压输出，进一步提升了岸电电源的品质、性能、可靠性和适用范围。同时，还就岸电的使用环境和使用场合的特殊性，进行了针对防高温、防潮、耐腐蚀、去湿、防凝露等特殊环境要求和岸边移动等特殊使用要求的特殊设计，以进一步确保岸电电源的可靠运行。

根据该造船企业反映，与使用独立发电机相比，每艘船的调试成本可以节省70万～80万，综合节能率达50%，并且美化了环境，提供了多船同时调试的可能性。

3　减排基本措施

该造船企业在积极探索和践行各类节能措施，收获经济效益的同时，也通过创新来履行减排的社会责任，改善工人的工作环境，减少浪费和美化环境。

3.1焊接车间的烟气净化

高真空焊烟净化技术利用高压风机产生的巨大负压，在焊烟产生初期尚未完全扩散至室内时，第一时刻进行捕捉，捕捉的焊烟经过高真空软管进入袋式除尘器单元，经过滤净化后可室内排放。除尘器滤袋上捕集的焊接烟尘经反吹后收集于灰桶中。

焊接作业时会产生大量焊接烟尘，焊烟中含金属氧化物粉尘、一氧化碳、锰、臭氧等有害物质。由于焊烟粒径很小，绝大部分金属氧化物粉尘为可吸入粉尘（即可直接进入人体肺泡的粉尘）。当操作工人长期在通风不良和没有防护措施的环境中进行作业时，易患低热、电焊尘肺等职业病，严重危害操作工人身体健康。该技术焊烟治理效率最高，运行功率较低，是最有成效的方法之一，为焊接作业创造了一个健康的工作环境。焊接烟尘的源头控制和高效净化也给船厂车间带来了清洁的工作环境，彻底改变了以往装焊车间焊烟积聚能见度低的面貌，使车间生产更加安全。

对于焊接工人，不再受焊烟污染的危害，保障了职业健康安全，提高了工作效率。对于企业，缓解了焊烟引起的尘肺等职业病及其带来的财务、健康保险支付问题。

3.2船厂水资源的循环利用

3.2.1江水净化后用于某特种船的压力试验

利用该造船企业临江的优势，以某船型为例，一次试验需要使用3万吨水，改用净化后的江水后将大大减少水费支出，带来的附加好处是，试验明显加快。由于净化装置的管径比市政自来水管网大，流量可达每小时200 m3。使用过程中滤器2年内不用更换，滤袋每小时清洗一次即可。每月可以节省30万元水费。并且，这套江水净化设备通过能源合同管理模式采购，设备和服务费用按使用情况进行分摊，大大降低了一次投资的成本。

3.2.2新造船舶的压载试验用水

船舶压载试验用水是造船企业供水系统中十分重要的一个部分，需求量大。一般来说，造船企业的压载试验用水耗量可以占到其总用水量的30%以上。利用简单处理的天然水源或再生水源替代淡水作为船舶压载用水，达到节约物耗的目的。以该造船企业为例，全年压载实验用水消耗量约为100万立方米，原来水源为自来水，现在采用处理江水后，全年减少了相应的自来水消耗量，降低了成本。

3.3润滑油投油回收再利用

按照该造船企业生产工艺的要求，必须对每艘船舶的主机机内及润滑油管路系统进行投油，并对管路进行清洁，投油的润滑油含有杂质，不能再重复利用，产生大量废油。投油过程润滑油消耗量较大。如一艘29.7万吨超级油轮（VLCC）的主机投油量40 t、17.7万吨好望角型散货船（CAPESIZE）的主机投油量18 t。该造船企业实施对主机投油后产生的润滑油废油进行过滤回收，废油的回收率可达到85%以上，减少了废油的排放。

4　结语

总之，上述节能减排探索和实践值得我们推广，更多的船舶配套企业也具备类似的应用空间。中国船舶行业在推进产业结构和产品结构调整，转变发展方式、实现做优做强的过程中，必须贯彻绿色造船方针，加大节能减排技术的研发创新和产业化力度，依靠节能减排技术创新及其产业化，提高能源和资源的利用效率，降低对环境的影响。

加强造船企业的节能减排工作，降低能源、资源消耗在造船成本中的比重，同时也为企业提高其经济效益和社会效益做出了贡献，用尽可能少的资源投入和污染排放获得最大的经济效益和社会效益。造船行业节能减排大有可为，也任重而道远。

［1］船舶行业节能减排先进适用.技术指南（第一批）.2012.

Shipbuilders'Explorations and Experiences on Energy Saving and Emission Reduction

Ren Jun-wei

（Hartland Shipping Services Co.，Ltd，Shanghai 200120，China）

Ships and offshore equipment was important tool for transportation，ocean resources exploration and protection of national marine rights and interests.This article discussed methods and steps based on which shipbuilders，who used to be traditional big consumer on energy and resources，could save energy and reduce emission.Some examples from advanced shipbuilders were presented.These efforts on energy savings and emission reduction in a comprehensive way had brought back good economic and social rewards.

shipbuilding；energy saving；emission reduction

C931

A

1001-4624（2015）01-0006-04

2015-03-31；

2015-05-20

任骏炜（1974—），男，硕士，从事新造船建造的咨询工作。