船用双燃料低速柴油机节能减排技术研究

船用双燃料低速柴油机节能减排技术研究

于小聪

南通航海机械集团有限公司 江苏南通 226000

摘要：双燃料低速型炒有机利于保障发动机高效运转，同时还可减小所排放的污染物总量。随着相关法规政策的完善，污染排放控制备受关注。基于经济效益，节油技术显得尤为重要。因更加关注节油及污染物排放量，船舶柴油机运行要求发生了改变。基于此，针对船用双燃料低速柴油机节能减排技术，本文从以下几方面展开了简单地分析。

关键词：双燃料低速柴油机；节能减排；技术应用

引言

众所周知，柴油机特点在于能源耗损率小、运行效率高、功率范围大且方便应用维修等，因此深受船舶企业青睐，很大程度上柴油机的应用为航运领域发展提供了重要推动力。日常作业中因燃烧不够充分，导致柴油机排放出大量硫氢、氮氧即碳氢等化合物，还有一氧化碳，此类污染气体含量高严重污染着生态环境。为了实现长远发展，船舶双燃料低速柴油机要重视燃油耗损率及排放量的减小，保障发展的绿色性。所以，深入探究双燃料低速燃油机节能减排技术具有非常重要的意义。

1、双燃料双低速柴油机现状

当前，低速柴油机发展品牌比较多，如曼恩与瓦锡兰等都是非常著名的品牌，市场份额占比比较高，技术发展堪称是整个行业技术发展水平的代表。从2004年开始，两家企业投入发动机科研计划。其包含：（1）研发柴油机新技术降低气体与颗粒等污染物排放量，提高发动机运行效率。（2）降低排放量特别是燃料损耗量与CO2排放量。（3）深入降低燃油损耗和提高电力能源应用效率是当前技术研究的重点。因此，围绕这一目标，对燃烧与排放控制技术及喷射模型的深入研究具有重要意义。自2015年起，相关技术得到了实施，其中包括点火和喷射系统的研究，重点是开发现代化喷射系统。通过开发新材料来提高发动机的承载能力和运行灵活性，从而为提升运行效率和降低排放量奠定基础。同时，传感器技术的应用和注射系统的改进有助于快速开发润滑监测系统。在实际操作中，可以采取一系列措施来评估系统性能，监测状态并进行平台诊断，以优化柴油机的性能，降低运营和维护成本。

2、低速柴油机核心节能减排技术

2.1燃气进气节能减排技术

（1）Laby-GI型气体压缩机。Laby-GI型气体压缩机是低速柴油机中一种先进的气体压缩技术，旨在优化天然气在低温下的压缩和进气过程。该技术通过将液态天然气压缩并注入到柴油机中，与传统柴油燃料混合燃烧，从而实现更高的热效率和更低的排放。Laby-GI型气体压缩机的主要优势在于其能够处理低温气体，减少蒸发损失，保证燃气的稳定供应，显著降低了温室气体和有害污染物的排放。

（2）PVU系统。PVU系统是一种用于柴油机的预蒸发单元，其功能是在进入燃烧室之前将燃料进行预蒸发和加热。通过提高燃料的雾化程度和温度，PVU系统能增强燃烧效率，减少未燃烃和颗粒物的排放。此外，PVU系统的应用有助于优化燃烧过程，减少燃烧室内的温度峰值，从而降低氮氧化物的生成，整体提升柴油机的节能减排效果。

2.2气体喷射为核心的节能减排技术

（1）先导喷油器。先导喷油器是一种创新的喷射技术，通过在主喷射前进行一小部分燃油的预喷射，以引导燃烧过程。该技术通过控制先导喷射的量和时机，能够显著改善燃烧初期的混合气形成，提高燃烧效率和稳定性。先导喷油器的应用不仅提高了燃油的完全燃烧程度，减少了碳烟和未燃烃的排放，还降低了燃烧噪音和振动，从而提高了柴油机的整体性能。

（2）双针阀喷油器。双针阀喷油器通过两个针阀的协同作用实现对燃油喷射的精细控制。其设计使得喷射过程更加灵活，可以根据不同的工作条件调整喷油量和喷射时间，从而优化燃烧效率。双针阀喷油器能够显著改善燃油雾化效果，减少燃烧不完全现象，降低污染物排放，并提升柴油机的节能性能。这种喷油器的技术优势在于其适应性强，能够满足不同工况下的燃烧需求。

2.3燃烧型节能减排主要技术

（1）稀薄燃烧。稀薄燃烧技术通过降低燃烧室内燃料与空气的比值，实现更高的燃烧效率和更低的排放。这种燃烧方式通过引入更多的空气参与燃烧过程，使得燃料能够充分燃烧，减少未燃碳氢化合物和颗粒物的生成。稀薄燃烧不仅能够降低二氧化碳和氮氧化物的排放，还能提高燃油经济性，是柴油机节能减排的关键技术之一。

（2）狄塞尔循环性燃烧。狄塞尔循环性燃烧技术是一种利用柴油机自身循环特性来优化燃烧过程的方法。通过调整压缩比和燃烧参数，狄塞尔循环性燃烧能够实现更高的热效率和更低的污染物排放。这种技术结合现代的燃油喷射系统，能够有效控制燃烧的时间和空间分布，减少热损失，提高能量利用率。狄塞尔循环性燃烧在提高柴油机的性能和降低排放方面具有显著的优势，成为现代柴油机研发的重要方向。

3、船用柴油机有效功率提高建议

（1）合理增加气缸数。船用双燃料低速柴油机燃烧室包含活塞与气缸等很多成分，适当增加气缸数，可增强器运行效率，但要注意限制增加量，结合实际情况增加。曲轴元件有复杂的受力情况，随着气缸数量的增加，适当增加其长度，此种情况下其刚度也会变小。因自身承受的应力比较集中，刚度变弱后极易导致曲轴受到严重的磨损，严重的化还会发生断裂，造成无法估量的结果，所以适当增加气缸数是非常关键的。

（2）规范提高转数。船用双燃料低速柴油机运行中，规范提高其转数对其有效功率的增长有一定的影响，以此实现节能减排，但要注意转数有一定限度。为了延长柴油机使用寿命，不同负荷状态下转数要求存在很大的差异，如果转数超出规定值，异常磨损几率比较高无法保障柴油机正常运行，设备使用性能受到严重的影响。所以，日常工作中要想通过转数的增加提高设备运行功率，合理控制转数至关重要。

（3）其它方式。除了增加气缸数和提高转速外，还有其他方法可以有效提高船用柴油机的功率输出。首先，采用增压技术如涡轮增压器可以增加进入气缸的空气量，提高燃烧效率和功率输出。涡轮增压器利用排气驱动涡轮，压缩进气，提高发动机的空气供给量，从而增加燃料的燃烧效率。其次，改进燃油喷射系统，通过采用高压共轨喷射技术可以实现更精确的燃油控制，优化燃烧过程，提高功率输出。此外，使用新型轻质材料减少发动机的惯性质量，提高其加速性能和功率响应速度。最后，通过数字化管理系统进行智能控制，对发动机的运行状态进行实时监测和调整，确保在不同工况下的最佳性能输出。这些技术措施的综合运用可以显著提高船用柴油机的有效功率，提升船舶的运行效率和经济效益。

结束语

提高船用柴油机的有效功率是提升船舶运行效率、降低运营成本和提高经济效益的重要途径。通过合理增加气缸数、规范提高转数以及采用增压技术和先进的燃油喷射系统，船舶柴油机可以在不增加油耗的情况下输出更高的功率。此外，采用新材料和数字化管理系统可以进一步优化柴油机的性能和可靠性。在全球航运业向绿色和可持续发展的背景下，这些技术措施不仅有助于提高船舶的运营效率，还可以减少对环境的影响。通过各方的努力和创新，船用柴油机技术将不断进步，为海上运输行业的可持续发展做出更大贡献。

参考文献

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