嘉兴船舶制造发展“绿色造船”的思考

摘 要：嘉兴船企船舶建造中在资源利用及环境保护中存在的不足，本文探讨嘉兴推行绿色造船应采取的相关措施，为推进嘉兴绿色造船模式发展提供一定的参考。

关键词：绿色造船 绿色设计 标准化船型

嘉兴目前大多数船企所建造船舶的吨位不大，以总吨200-300吨为主，由整体造船到分段造船的模式难以转变，做不到壳舾涂一体化，也做不到绿色造船技术体系的要求。但在局部上也可以进行小构件制作，预舾装、预涂装等；或在船舶建造中对具体的施工流程、行为进行合理的优化、规范和约束；特别是在船舶设计环节多做一些经济型船型和基于环境保护的绿色设计因素考量。从而既能提高造船效率，又能减少有害物的排放、提高节能降耗水平。

船舶设计

设计人员必须要树立绿色设计观，在船舶设计中对节省资源、降低能耗方面给予重视。加强船型的研究开发和储备，形成一系列技术经济性能优良的标准船型和系列船型，从设计的源头上推动嘉兴造船的绿色进程。

1、船舶设计的原则与考量要素

节省资源角度。对于钢质船舶来说，最大的资源消耗莫过于钢材的消耗，因此钢材用量的控制对船舶造价有很大的影响。设计时，①注意船舶主尺度的合理选择，尤其是船长。因为船长对船体钢料的影响最大，同时对船舶的总纵强度也敏感；②注意结构的合理确定，树立等强度概念，减小不必要的结构裕度，在保证船舶总纵强度和局部强度的情况下降低船舶自重；③注意高强度钢的合理使用，以减轻船舶的自重；

降低能耗角度。作为航行船舶，其消耗包括燃油、淡水、物料等，其中燃油消耗的费用在整个营运成本中占有相当高的比例。即船舶的线型及船上所配主机功率的大小、耗油设备的多少，与船舶的经济性能关系非常密切。因此，在保证航速的情况下，设计时要注意主机机型的选择，具体可从三方面来考虑：①选取合理的主要素和船体线型，使船舶的阻力性能优良；②尽量改善船、机、桨的匹配， 提高船舶的推进效率；③优化船舶动力系统。

船舶高效性。通过对船舶进行优化设计，使下列系数更优，从而提高船舶的节能水平。

2、结合以上要素和设计原则，推进标准化船型研究和使用

通过标准化、模块化设计，可以简化船体结构。采用功能多样化与复合化的零件，使整体装置的零件数减少；合理地设计产品中零件、支撑、载荷的布置，确定适当的整体尺寸，提高材料利用率；设计结构应符合工艺性与加工性，以减少加工过程中的材料损耗与能源消耗；设计的结构便于维修，提高维修的方便程度；设计的结构便于回收、拆解，实现资源的重复利用。

船舶设备的标准化、模块化设计可较好地满足设备更新拆装的互换要求，也可以有效地避免舾装件逐件装船，从而降低舱室内的污染和噪声危害，提高工作效率和工作质量，使劳动量和资金的消耗大大减少。

标准化设计可以提高零部件的通用性、使用的重复性，亦可以促进专业化生产。如对驾驶室、船员室以及客船舱室模块进行标准化、模块化生产。

3、绿色设计的其他措施

优化船型，比如船型的方改（圆）尖，降低船舶阻力、提高能耗比。

新能源船型，开展LNG（LPG）燃料代替燃油驱动主机的新型动力船舶的研究设计。据测算，使用LNG清洁能源比使用柴油节约30%-55%的费用，在大幅降低船舶运营成本的同时，可减少环境污染，具有非常明显的社会效益和经济效益。

船舶布置优化，如干货船采用前驾驶、集装箱船的船首驾驶室布置，解决驾驶盲区问题，减少事故的发生。

新技术的应用。包括船尾附加水动力装置，如前置导管、桨前反映鳍、桨后叶轮装置；采用球鼻艏、涡尾船型等优化船舶线型；溢油监视、鉴别等船舶防污染技术。

新设备的应用。推广使用节能型柴油机、新型燃油添加剂、节油减烟器、主机轴带发电机、岸电技术；优化电子喷油控制装置、机舱自动化控制；舵桨一体化装置、污油水柜和油气回收装置；采用高效推进装置如低转速大直径螺旋桨、适伴流螺旋桨、导管螺旋桨等，提高桨机船的匹配度；设置生活垃圾接收处理装置及油水分离装置等措施实现达标排放，防止船舶对水体的污染。

船舶制造

1、改善造船模式，提高船舶建造水平

1.1改进船舶构件的装配，提高造船效率

对船舶骨架，可多进行一些以小构件为中间产品的制作，并实施预涂装。比如先将船舶底部的龙骨和肋板骨架以几个肋位为单位装配焊接成小构件，对构件进行预涂装，再吊装到船底板上进行施焊。

控制好船舶余量，就是要提高放样的准确度，增强号料、套料的精细水平，采用放样切割成型加工工艺，控制好船舶构件在加工中的结构余量。而成形的零部件直接或稍加处理即可用于组成产品，从而可以大大减少原材料和能源的消耗。

受技术和资金等因素的限制，嘉兴造船仍然以手工电弧焊为主，而且大多数在露天平台上施工。而钢板的锈蚀，钢材边角料、废焊材，废油、含油污的生产用水、密性用水、油漆泄漏，含生活垃圾、含油揩布、废油漆和废电子元件等，在露天及下雨中及容易对周边环境和河道造成污染，有必要尽量实施室内或棚内造船。

1.3升级焊接技术，改善焊接工艺

在船体建造中，焊接工时约占船体建造总工时的30%-40%，焊接成本约占船体建造总成本的30%-50%。焊接过程中，不可避免地会出现有害气体、粉尘、弧光辐射、电磁、噪音等污染，同时也会消耗大量电力资源，船舶焊接技术的进步对推动绿色造船的发展具有十分重要的意义。

嘉兴船企多采用以传统焊条为材料的电弧焊，该方式飞溅较多、焊条利用率低、电能消耗大，使得船舶建造的效率下降、周期延长、能耗比增加。为此，有必要减少传统焊条的使用，在船厂中推广高效焊接工艺的运用。可重点推广以CO2气保焊和埋弧焊的工艺方法，既减少焊条额飞溅和丢弃又能高焊接速度，生产效率为普通焊条电弧焊的3～5倍，同时操作简单，适用范围广。 有条件的船企，也可采购更高效的焊接技术。①节能逆变焊机。在美国，逆变焊机的产量占弧焊机总产量的比例已超过30%，日本已超过50%。据统计，2000年国产逆变焊机仅占当年生产的弧焊机总产量的8.4%。②搅拌摩擦焊。搅拌摩擦焊是一种固相焊接方法，可用于对金属板材全熔深焊接，而不会达到金属的熔点。搅拌摩擦焊无飞溅、烟尘，不需添加焊丝和保护气体，无气孔、裂纹等焊接缺陷，形成的焊缝强度高、变形小，是一项性能优良的环保焊接新方法。③激光焊接。激光焊接过程是一种既快速，又几乎无任何变形的低热量输入焊接过程，目前已能对15mm 厚的不锈钢和低碳钢进行激光焊接。

1.4喷砂―采用无灰尘的精砂

由于钢板存放周期长，且在露天或半封闭的建造中极容易引起钢板的锈蚀，需要对船板进行喷砂处理。在喷砂过程中，嘉兴船企选用的砂灰尘较多，带上口罩防尘效果也较差，除了污染环境外还会引起呼吸道疾病，鉴于此，建议船企采用无灰尘的精砂。

1.5管理钢板堆场

钢板堆场应采取防雨措施，尽可能堆放在室内或搭建简易棚。通过减少钢板表面氧化量，可减少喷砂除锈量，从源头上减少喷砂粉尘排放量。

2、选择绿色材料

在船舶全寿命周期中，对环境影响最大的有两项：一是制造过程中的焊接、涂装作业；二是船舶拆解后废弃的舱室绝缘材料。因此，材料的选择尤其重要。

焊接材料。在电弧高温燃烧下，焊丝（焊条） 的添加助焊药剂随焊接烟尘一起向空气中扩散，对操作人员和环境构成危害。因此，应选用高效焊接工艺和低毒、低烟低毒低尘焊丝（焊条）。

对可再利用价值的舱室绝缘材料的选择。矿棉、玻璃棉因具有防火、隔音、保温等性能和可加工性，被用于船舶舱室的内装。但在船舶营运寿命结束后的拆解过程中，这些材料由于没有再生利用价值而被大量抛弃，且其不可降解性直接导致周围水质和土质的恶化。研制一种高效、环保的绝缘材料并制订相应技术标准，也将成为完善绿色造船技术的一项重要工作。

涂装材料的选择。传统溶剂型涂料对人体的危害和对空气的污染已无法满足绿色造船的要求，取而代之的将是毒性较小、省资源、省能源的绿色环保涂装材料：如水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等。另外，船舶外板水线以下的涂料，应具有驱赶而并不杀灭海洋生物的性能，是既能防止海洋生物附着，但又不污染海洋的绿色环保涂料。

部分船舶如公务艇等可多采用钢铝混合结构、纤维增强塑料。

船舶营运

绿色造船不应仅局限于船舶的建造过程，也应贯穿船舶整个生命周期。在船舶营运到退役的整个过程中，都应使其对环境的负面影响最小，能耗最低。

顺应潮水规律利用燃油消耗量与航行速度的线性比例关系，来确定船舶最佳航行速度是船舶在营运中节能减排的方法之一；还有的船户在燃油中添加燃油添加剂以改善燃油品质，提高燃烧性能，提高燃油利用率，既节约了能源、又减少了废气及二氧化碳和硫磺氧化物的排放。

另外，对于内河水网地区营运的小功率船舶，可使用烧水壶在柴油机排气管上烧水以解决船户的生活用水，从而摆脱烧水对煤气的依赖。浙江中小型内河船舶众多，若推广使用开来，节省的煤气费用相当可观。又或者在船上安装太阳能，也能部分减少能源的消耗。