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船用热泵:节能减排新技术

新闻来源:未知    浏览量:741 admin 2015-11-20
        目前,船舶柴油机排出的尾气已经成了大气的主要污染源之一,特别是尾气中的SOx和NOx等对大气环境造成的污染已引起国际社会的广泛关注,相关组织和国家积极开展研究,采取有效措施,出台相关规定,限制船舶排放对海洋大气环境的污染。
        能够实现船舶节能减排的技术和装备很多,热泵技术就是其中之一。热泵是既能制取冷量又能制取热量的综合高效能量利用系统,通过阀门切换能够方便地实现一机两用,因此,将热泵应用在船舶上,不但能够实现现有船舶冷水机组的制冷功能,还能替代或部分替代燃油锅炉,实现加热功能,更重要的是,用热泵制热的效率要远高于用燃油锅炉制热。
国内船舶节能减排要求
        我国交通运输行业作为能源资源消费和温室气体排放的重点领域之一,节能减排工作面临较大压力。统计表明,2008年交通运输业石油消费量约占全国石油终端消费总量的36%,其中公路运输、水路运输、城市客运在交通运输业中的比例分别约为44%、20%和15%。我国石油对外依存度一直较高,《国内外油气行业发展报告》显示,2014年我国石油对外依存度达到59.5%。预测表明,到2020年,交通运输业耗油量将占到全国用油量的50%。
        为进一步推进交通运输行业节能减排工作,交通运输部《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》提出:与2005年相比,营运船舶单位运输周转量能耗下降15%,其中海洋和内河船舶分别下降16%和14%;营运船舶单位运输周转量二氧化碳排放下降16%,其中海洋和内河船舶分别下降17%和15%。2008年6月18日,交通运输部还提出:与2005年相比,到2010年和2020年,营运船舶单位运输量能耗分别下降10%和20%(其中海运船舶分别下降11%和20%、内河船舶分别下降8%和20%)。
        船舶运输行业是能源消耗型行业,而且以消耗燃油为主。为降低船舶运输行业的能源消耗,国际海事组织(IMO)从MEPC40次会议开始就如何推动航运业节能减排提出了多种方案,其中包括开展船舶能效设计指数(EEDI)、能效营运指数(EEOI)、船舶能效管理计划(SEEMP)、市场机制(MBIs)等相关措施,其目的是提高船舶设计、营运管理、操作水平,以及利用经济手段促进船舶温室气体排放持续减少。
        对我国而言,船舶是一种重要运输工具,其能耗和温室气体排放问题不容忽视。由于我国石油无法实现自给自足,为确保能源供应,石油对外依存度逐年提高。因此,做好船舶运输行业的节能降耗工作,对于减少燃油消耗,降低运输成本,减轻我国石油对外依存度,具有重要作用。
        船舶运输的节能问题已经被列为我国节能减排的重要内容,并制订了具体的节能目标。因此,为更好贯彻国家能源节约政策,进一步推进船舶的节能降耗工作,有必要尽快开展船舶节能减排技术研究和推广应用。
船舶制冷空调系统节能必要性
        船舶运输比重和船舶运输总能耗将逐渐增加,船舶运输的节能减排问题已经引起国际、国内的高度重视,并制订了具体的节能目标。因此,努力开展船舶节能减排研究,积极应对行业发展的新要求,是目前船舶航运业面临的一个重要课题。
        现代船舶以及用于科学考察的深水装置,往往有乘员长期工作和停留,因此必须创造合适的微气候条件,保证乘员的身体健康和能够顺利工作。在货轮上,有些货物对周围环境的温度、湿度及空气成分等都有一定的要求。还有船上安装的各种电器设备和精密仪器,其可靠性和正常工作也往往受周围环境影响。因此可以说,制冷空调系统是船舶不可缺少的重要系统,它既可以为居住处所创造适合乘员工作和生活的微气候条件,也可以保证货物的完好,还可以为仪器设备正常工作提供合适的环境。
货物加热与制冷、燃油加热系统、空调及生活用热等是现代船舶的重要系统,在船舶能耗中占有一定比例,尤其是客船、原油船及化学品船等占有相当大的比例。而现有船舶的加热与制冷系统相对落后,因此,具有较大节能潜力。
        目前,针对船舶加热与制冷系统采取有效技术措施,提高其能耗水平的研究和应用都处于起步阶段,因此,开展这方面的详细研究,积极推动能效比较高的热泵技术在船舶中应用,采取有效措施改进系统的能耗状况,努力提高系统的用能水平,对提高整船的节能减排水平具有重要意义,同时也能增强我国未来造船的竞争能力,促进我国造船配套产业的发展。
热泵技术是成熟的节能技术
        为了降低船舶空调装置的能耗,有必要在现有船舶空调设备的基础上引入新型热泵技术,优化船舶能源供给系统,提高船舶的总体性能。
        热泵是一种将热量由低温热源输送到高温热源,从而实现对指定空间制冷和供热功能的能量综合利用系统。热泵技术的开发为利用可再生能源和低品位能源提供了强有力的手段,从而满足了节约能源和环境保护的要求。在中国科学院(88)能字004号关于印发“热泵在我国开发与应用的可行性论证”的通知中指出,热泵技术是节能的手段之一,对低位热能的开发和利用具有重要意义。
        热泵技术的发展有一百多年的历史,热泵产品在陆地上也已经成功应用了几十年,取得了非常好的节能效果和丰富的应用经验,技术成熟。热泵按照低温热源的种类可分为水源热泵、空气源热泵、地源热泵和太阳能热泵等。由于水的质量热容大,传热性能好,因此在可以获得温度较为稳定的大量水源的地方,水是理想的低温热源。而且,水源热泵技术成熟,系统效率较高,因此,水源热泵适合在船舶领域应用。
        水源热泵具有较高的能效比,而且水源热泵只利用水中的低位热能,不污染、不浪费宝贵的水资源,是一种节能环保的先进技术,在陆上已经有了多年成熟的应用,并取得了良好的节能效果和经济效益。目前船舶节能减排要求日益严格,正逐渐成为影响我国未来船舶接单能力的一个重要因素,同时也将影响我国船舶配套产业的快速发展。水源热泵产品作为一项具有较好节能潜力、良好经济效益的新型节能环保产品,在船舶行业推广应用将有效提高船舶能效水平。而且,水源热泵在船舶中的应用也将对EEDI和EEOI产生贡献,有助于我国积极应对国际社会对船舶节能减排不断提出的新要求。
        但是水源热泵技术在船舶领域的应用还属于一个全新的课题,由于船舶的应用环境与陆地有本质区别,使用环境条件的变化也势必会对水源热泵系统产生不利影响,因此,要经过严谨全面的科学研究,确保应用安全和充分发挥热泵的节能减排作用。
        目前,从公开的报道来看,无论是国外还是国内,对船用水源热泵的研究和应用都非常少,市场上也没有专用的系列产品,所以,开发出船用水源热泵产品并推向市场,具有较大的市场潜力,推动船舶节能减排的整体水平提高,并能够有力提升我国船舶配套设备的竞争力。
 
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