一个庞然大物,高度相当于5层楼,如果只是远看而不告诉你它是什么,肯定不会将其跟发动机联系在一起。而它的重量,更是超过了2100吨。
远航的大船需要强大的动力输出,而这个庞然大物正是一台船用的发动机。它于2020年5月正式下线,并且在北京、上海、马赛、巴黎、温特图尔中外五个城市同时发布。
该船舶的研发者为中国船舶温特图尔发动机有限公司,制造单位是国内的中船集团。随着该发动机成功下线,它拥有了几个世界第一的头衔。
在功率上,它是世界上最大的双燃料发动机。在下线使用上,它也是全世界第一个装配使用的最大双燃料发动机。
如此大的家伙,但是开动后它的燃料使用又很低。整体氮氧化物的排放量,甚至连常规发动机的十分之一都不到。同时,硫氧化物和颗粒物的排放量,也控制在极低的范围内。
这就意味着,在发动机正式投入使用后,船上不用再额外装配处理设施,就能完全满足国际海事组织的排放标准。
相对于过去,船舶发动机的排放法规,近年来的标准越发的严苛。一方面是因为燃料在日益短缺,另一方面也是由于全球碳减排是刚需,而船舶用发动机又是耗油大户,所以节能、环保、高效,才成为现代船舶用发动机研发的新方向。
除了节能高效之外,该发动机还使用了智能控制系统,它可以在运行时实时预警,对发动机出现的情况可以在线诊断。这套系统是我国自主研发,也是第一次装配在该类型的发动机上。
目前,国际的海运贸易量在持续增加,各大船运公司也都在彼此竞争,都希望能拥有运载能力和功率都很大的船舶。
这就是说,双燃料发动机未来还将有更大的发挥空间。而我们的核心正在不断完善,整体制造的产业链也在加快构造和布局。
所以从运输的需求,再到节能减排的动能利用,新技术和新设备,都能为下一步的船运贸易提供强劲的动力。
而且,2020年第一台发动机下线,紧接着订单就源源不断的到来了。
新的技术被运用和实证,是要经历一个阶段的。技术难题需要研发人员去攻克,而市场上的质疑、观望和徘徊,则需要交给时间去检验。
我们的双燃料发动机,从第一台下线到2021年陆续接到75台订单,背后经历的曲折,也只有研发人员和技术团队知道。
此前中船集团的技术团队在进行攻关的时候,正好赶上了疫情的爆发,一切规划和时间线都被打乱。可研发本身已经进入了最关键的时刻,如果这个时候中断进程,很容易给客户留下不好的印象。
就在一切问题变得相当棘手时,整个团队果断转变了工作节奏。他们分成两班人马,白天和夜里连续接着干。
有时候的白天,主要在生产线上验证各项技术参数,到了晚上另一半人马,再对此前的各种问题进行整改。整个过程可谓马不停蹄,中间还要不断跟远在欧洲的研发团队,进行远程的分析和探讨。
正是因为这种拼命三郎的架势,发动机才能按照预定的时间,在疫情期间也进行了正常的调试。
所有的工作时间都是不固定的,一些工程师从生产线到调试码头再到装船进行试航,全程都在参与。而2021年正是疫情最严重的时候,欧洲方面的研发团队无法来现场,远程协作就还得面临时差的问题。
这种超大型的发动机,其内部的各种零配件数以万计,很多零配件此前国内无法生产需要进口。可因为疫情的因素,进口的零件根本到达不了,眼看采购无法推进下去,技术团队只能组织人员进行集中攻关。
当时,技术人员梳理分析了上万种零件,找出了很多最有可能出问题的地方,接着,又找到国内的配套厂家进行攻关生产计划。靠着国内配套厂的计划备份,配套零部件可能出问题的一面才有了保障。
同时,也正因为我们的研发生产计划不断,一切都在按照规划有条不紊推进,所以来自外部的订单才会越来越多。
在整个技术团队看来,要适应更大的市场需求,后续就得推出更多的产品。而产品推出的关键,就需要在低碳燃料甚至零碳燃料领域展开攻关。
双燃料将会是未来该类型发动机的基础,一切的技术升级都是建立在这个层面上的。截止到2021年,在新产品的推出中,废气再循环智能控制技术已经成功推出。
这项新技术,将能确保发动机工作后,油耗、气耗以及甲烷气体的逃逸量都降到最低。对技术团队来说,只要技术方面的升级是切实,那么我们的产品在未来的船舶市场就能占据绝对的优势。
2021年之前的还属于第一代产品,到2023年初,中船集团下属的制造企业,再次交付了新一代的双燃料发动机。
相比于第一代产品,新一代发动机的备用燃料是天然气。在燃气模式中,发动机使用了狄塞尔循环技术。
和传统的柴油燃料比起来,新系统的二氧化碳减排量将能达到23%左右,氮氧化物能够减少30%,颗粒物和硫氧化物的减排量,将分别减少90%到97%。
发动机本身不需要额外安装脱硫塔,就能符合排放限制措施。如此一来,发动机整体的结构更简单,操作起来也更加灵活。
这样一款既节能,动力又相当强劲的发动机,又有哪家船运企业不会喜欢呢。也因此相对于第一代产品,第二代发动机的应用场景将更加广阔。
而从整个行业来看,我们在发动机上的技术突破,紧紧围绕了近年来船舶燃油的新排放措施。技术上的跨越,无疑将会提升我们产品的竞争力。
0.5%,这是国际海事组织在三年前推出的低硫船舶燃油新标准。听起来是一个非常小的数字比例,但从技术的角度看,要让下一代发动机符合排放标准,这将是跨越式和革命式的突破。
在业内人士看来,这需要船运行业整体,对业务进行调整和重塑。值得一提的是,发动机的技术虽然在升级,可也得面对船舶燃油品级差异的现实问题。
新发动机使用了双燃料系统,并不是说将柴油完全就抛弃了。而不同的燃油,对于发动机带来的长期损害也是不一样的。因此整体而言,减少损害的方式,只能通过技术的不断创新来规避。
目前,技术创新和制造,已经逐渐从欧洲转移到了国内。以往,大量的船舶发动机,都是在德国和丹麦生产建造的,近年来随着发动机的尺寸越造越大,很多产品和大量的订单,开始云集到了国内的造船厂。
我国已经成为世界上最重要的船舶生产国,无论是发动机的生产,还是下一步船舶发动机系统的改造,这些领域的市场发展潜力都很巨大。
比如在一些发动机改造项目中,国内在2023年也第一次制造了甲醇发动机,其中就运用到了废气再循环系统。
除此自外,隶属于天津西南海运的两艘液化石油气运输船,从2023年起也开始改装发动机。按照此前的规划,下一步都将换成双燃料发动机。
目前的趋势是,未来的甲醇、氨、氢都将成为船舶发动机的燃料首选,这符合低碳燃料的新要求和新标准。
不过整体来看,低碳燃料不会马上取代传统的燃料,双燃料系统将会是未来一段时间内的首选。在这个基础上,无论是旧有发动机的改造,还是新发动机的建造,未来国内的造船企业,订单将会越来越多。
但同时需要清晰的看到,虽然我们建造的发动机越来越大,但由于在该领域起步较晚,目前一些专利技术还掌握在国外企业的手里。
我们的企业仅仅是制造和生产,研发设计领域的一些事情,还需要跟国外的企业机构合作推进。像上面提到的双燃料发动机,起研发和设计就是在欧洲进行的。
再比如废气再循环系统,其技术专利就属于跟我们合作的曼恩能源方案集团。截止到2023年,该集团30%的合作业务来自我国。
因此我们应该清晰的认识到,在新业态的船舶发动机制造中,虽然我们占据了制造和生产的优势,但未来还要经过进一步的突破和学习,逐步掌握研发和设计领域的主动权。
只有到那个时候,我们在双燃料发动机领域的优势,才能更具综合性。
参考资料:
《中国船舶集团发布世界最大船用双燃料低速机》 新华网 2020年5月26日
《船舶“双燃料”改造是当前海运脱碳重点》 中国能源报 2023年8月7日
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