【船机帮】江海直达船舶对柴油机的需求

本文介绍了江海直达船型分类和主机选型现状; 从品牌定位、功率范围、燃油耗率及种类、 排放指标、增压形式、购置费用等要素分析了江海直达船型对柴油机设计选型的需求; 对当前航运企业的节能减排技术措施做了介绍和分析。

江海直达船

江海直达运输是适应市场需求的水运方式，具有节省货物中转费用、降低货损货差、缩短运输周期、加快资金周转等优势。

目前由长江出海的江海直达船型绝大多数为散货船，由于航道水深条件的差异，以及南京长江大桥存在的高度限制等因素，航线构成对江海直达船的船型影响较大。

按照航线中江段和海段在所占比例的不同可以分划为两大类船型，一型以海段为主，本文暂命名为“沿海型江海直达船”; 

另一型以江段为主，本文暂命名为 “长江型江海直达船”，两种船型的技术特点有着比较明显的区别。

 “沿海型江海直达船”更趋近于沿海船型，只是更强调对设计吃水的控制，同时操纵性需满足内河规范的要求。

关于这一类船舶的载重量，航线上至南京的目前一般不超过35 000 t，待长江南京以下 12. 5 m 深水航道建设工程建成后，载货量可达到 50 000 t。

沿海型江海直达船大多数为配装一台主机的单机型船，主机多选用低速机，部分 “沿海型江海直达船”的主机配置如表1。

“长江型江海直达船” 更接近于长江船型， 都属于双主机双桨船型，主机都选用中速机，但结构和稳定性要求高于内河船，同时航速也高一些。

相对而言，“长江型江海直达船” 吃水较浅，宽深比更大B/T＞3.5;

为尽可能提高载量，方形系数Cb＞0.80，付氏数 Fn＜0.2。

普遍采用了节能双尾船型，大多采用了优化的球鼻艏。

在马鞍山钢厂以下航线的 “长江型江海直达船”载货量一般不超过20 000 t 在武汉以下航线的一般不超过10 000 t，因长江中下游航道受季节变化和三峡大坝来水影响，水深变化较大，这两类船舶均不能实现全年满载，表2为部分 “长江型江海直 达船”主机配置。

1.品牌定位

上世纪九十年代建造的江海直达船，航线一般都考虑日韩和东南亚等港口，由于当时国内品牌机型的功率偏小，加上当时江海直达运输刚刚起步，投资环境较好，所以主机普遍选用技术水平高的国际品牌，主要机型有MAN-B＆W L23和L28、WARTSILA WASA32、SULZER ATL25 和 DAIHAT- SU DSM22 等。 

由于长江物流散货货种以矿石、水泥( 含熟 料) 为主流，造成了江海直达运输属于低端航运市场的现实，为适应市场竞争，目前主机选型原则都侧重考虑购置费用。

宁动G300柴油机

近十年建造的载量20 000 t 以上的江海直达船，因国内品牌主机的功率指标不满足需 要，所以选型多为国际品牌的机型; 

而 20 000 t以下船舶，则多选用国内品牌的中速柴油机，其中广柴、宁动的G320、G300主机占有较大的份额，淄柴、潍柴的L250主机也占有一定比例。

5 000 t 以下长江船型的主机多选用国内品的缸径170~210系列主机。

广柴9G32柴油机

表 3 为部分江海直达船主机技术数据。

2. 功率

根据目前江海直达船型的需求，同时考虑到今后一段时间的发展趋势，主机功率范围为 800～8 000 kW，中速柴油机功率800～2 500kW，低速柴油机功率在2 000～8 000 kW。

3.低速机或中速机

“沿海型江海直达船”多选用低速机，原因是低速机的功率大小适应船舶总体要求，同时燃油耗率有明显优势。 

“长江型江海直达船”的主机一般不考虑使用低速机，原因之一是低速机功率偏大，与大多数船舶的规模不匹配; 原因之二是低速机外型尺寸偏大，尤其是高度远远超过中速机，长江型江海直达船的型深偏小，主机高度对船舶总布置影响较大; 原因之三是受航道水深限制，长江型江海直达船吃水较浅，若按单主机配置，则螺旋桨直径较大，船舶空载时易部分露出水面而影响推进效率，虽然通过压载可增大空船吃水，但推进功率将有所增加，影响了经济效益。 

4.燃油耗率

站在设计者的角度，标定燃油耗率是非常重要的主机选型指标，但目前江海直达船主机的常用工况只有25%～50% 额定功率 ( 有时可能会更低) ，从用户的角度，策重的是常用工况的燃油耗率。

目前国内品牌中速柴油机标定工况的燃油耗率一般都在200( g·( kW·h) -¹) 左右，高于国际品牌机型约 10( g·( kW·h) －¹) ，而在常用工况二者的差幅会下降到 3～4( g·( kW·h) －¹ ) 左右。

所以尽管国内品牌机型的标定指标不占优势，但常用工况相差不大，而购置费用仅为国际品牌的一半左右，这也是目前国内品牌机型仍然存在较大市场的原因之一。

5.燃油品种

目前我国航运业不享受燃油优惠政策，为了降低燃油成本，目前江海直达船的主机基本都可以燃用船用燃料油，品种包括1 000 sec 燃料油和1 500 sec( 180cSt) 燃料油。

国内品牌配套燃油系统设备目前已可以满足使用要求。

关于燃料油的供应保障，目前在长江干线宜昌以下的重要港口，水上燃油供油点都具备相应的储备和驳运上述燃料油的能力。

就江海直达船配装的柴油机而言，过高的提高燃用高黏度劣质燃油的能力是不现实的。

尽管高黏度燃油价格相对较低，但幅度有限，而燃油黏度增加后燃油供油单元等设备的配置水平也需相应提高，而具备相应水平的产品往往需要进口，导致船舶投资出现较大的增幅。

国内品牌机型燃用劣质油时的不足之处是供油系统偶件，喷油嘴、缸套及活塞环使用寿命方面还有待提高。 

6.排放指标

江海直达运输航线以国内航线为主，仅有部分船舶的航线会延伸至韩国、日本及东南亚等地。

对航行于内河和近海船舶柴油机的废气排放，我国目前仅对排气烟度进行限制，执行标准为《船用柴油机排气烟度限值GB 8840-2009》，所以此类船舶柴油机适用排放指标应与中国的国情相适应，满足我国的相关法规要求为宜。

对航行于国际航线的江海直达船，2011 年以后装船的柴油机应符合 Tier II 排放标准要求，2019年7月1日正式实施了GB15097-2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》。

据了解目前国内主流品牌机型基本达到了这一标准。 

7.增压形式

目前中速机采用脉冲增压的比例有下降的趋势，但脉冲增压在柴油机低负荷区的燃油耗率优势是其他形式所不能替代的，笔者参与的某船主机( 直列8缸机) 增压系统技术改造( MPC 增压改换为脉冲增压) 完成后，在50%工况，油门开度下降了约0.4格 ( 最大开度11格) 。

考虑到江海直达船在内河以低速航行工况为主的现状，希望柴油机制造商对主机增压器的配置能够提供两种以上的方式供用户选择。 

8.价格

购置费用是船东在柴油机选型时最关注的问题。

理想的价格范围是:

中速柴油机每千瓦的价格在 RMB 800～1 000，低速柴油机每千瓦的价格在RMB 1 400 ～ 1 500。 

虽然与国际品牌相比，国内品牌机型在燃油耗率及可靠性，大修周期和使用寿命等方面都有待提高，但尤因散货运输属于低端市场，受资金制约，船东在营运成本与造船投资二者之间的决策往往侧重于后者，所以国内航线散货船的主机选型，国内品牌中速机还处于主流地位。

END