一、项目概况
中交上海航道局有限公司东方疏浚工程分公司隶属于中交上海航道局有限公司，是以疏浚、填筑为主的水工建筑重点骨干企业，专门从事各类港航疏浚、围堰吹填、陆域形成、管线铺设、拖带运输等业务，财务和能源管理规范高效。目前，公司拥有工程船舶15艘，各类辅助船舶7艘，能满足不同要求的水上施工业务。为了提升企业竞争力，切实抓好节能减排工作，降低船舶施工能耗就显得十分重要。
项目实施的新海鹤、新海鹭轮分别于2009年9月和2009年10月由中交集团振华重工股份有限公司建造完成并投入施工作业。
表1新海鹤、新海鹭船舶基本参数
| 总长 | 104.8m | 设计吃水（平均） | 3.6 |
| 船体长 | 8 .6 m |
排水量（满载） | 4656t |
| 型宽 | 18.2 m | 公称产量 | 3500m3/h |
| 型深 | 5.2 m | 公称排拒 | 4500m |
| 总吨位 | 2944t | 挖深 | 6.5～27m |
| 总功率 | 9513kW | 挖宽 | 25～110m |
| 柴油机类型 | V型50°、四冲程、直接喷射、开式燃烧室、废气涡轮增压、空气中间冷却 | ||
| 缸数 | 16 | 气缸直径mm | 280 |
| 活塞行程mm | 285 | 额定功率kW | 3650 |
| 额定转速r/min | 1000 | 最低稳定工作 r/min | 400±10 |
| 进气阻力 kPa | ≤4.0 | 最高爆发压力 MPa | ≤14.2 |
| 压缩比 | 12.8:1 | 燃油消耗率g/kW·h | ≤205+5% |
新海鹤、新海鹭轮疏浚泥泵是采用南车16V280型船用柴油机驱动，柴油机的进气管路、增压器和中冷器布置在V型夹角内，空冷器布置在两台增压器的中间、稳压箱的上面（见图1）。为保证柴油机运行平稳在额定功率状况下，必须向气缸内供应充足、清洁的新鲜空气。由于柴油机这一结构形式，柴油机运行时机体及排气管产生的热量和机舱本身的高温环境，使得柴油机进气量不足、进气温度过高，过量空气系数减小，气缸内燃油燃烧不充分，最高燃烧温度和排气温度提高，柴油机热负荷增大，废气中的氧化氮的含量因最高燃烧温度的提高而增加。为了减小因进气系统装置匹配不合理因素对泥泵柴油机正常运行的影响，船舶施工过程中不得不采取降低柴油机功率，从而减少施工效率，以适应现有设备运行工况。
图1南车16V280型柴油机进气系统
1-排气管路；2-废气涡轮增压器；3-中冷器；4-进气管路；5-进气消音器
针对上述状况，公司联合相关部门对新海鹤、新海鹭轮泥泵柴油机运转中出现的问题进行现场勘验，并研讨项目改造可行性方案，确定柴油机进气系统改造的内容和方法，项目主要通过改变原柴油机进气系统，加大了两个空气滤器箱并对安装位置做了调整，以增加柴油机进气量；把空气滤器箱布设在靠近机舱两旁门附近，有效降低进气温度；提高中冷器位置，避免排气管热辐射对进气温度的影响。
通过对新海鹤、新海鹭轮实施“南车280柴油机进气系统节能技术改造”使得船舶在各类施工工况下，柴油机运行状况大为改善，各缸平均有效功率得到良好发挥，气缸内燃油燃烧更加充分，降低了船舶施工能耗，提高了施工生产效率，达到了节能减排、降本增效的目的。
2015年1月“南车280柴油机进气系统节能技术改造”项目正式立项，于2015年2月完成对新海鹤轮的改造，2015年3月完成对新海鹭轮的改造，经过船舶在高温、高湿、高盐、高辐射区域施工实际测试情况反映，均达到改造设计要求，运行情况良好。
二、节能减排原理
（一）项目实施内容
1.对新海鹤，新海鹭轮进行实船勘验，掌握目前南车280柴油机施工运行状况。
2.建立相关的数值计算，进行深入对比分析研究，确定柴油机进气系统节能技术改造内容和方法。
3.制定柴油机进气系统的改造方案，设计、制作进气管路及空滤箱体。
4.在现有装机功率不变的情况下，对柴油机的进气系统进行改造更换。
5.对改造后的柴油机进行实船测试，得出相关工作性能曲线及能效曲线，通过改造前、后性能对比，分析验证改造实际效果。
6.总结、归纳技术改造的相关理论依据及工艺技术，形成较为系统的更新改造思路和方法，以便在公司其他船舶进一步推广与应用。
（二）采用技术方案
由于新海鹤、新海鹭轮泥泵柴油机进气系统装置改造前存在匹配不合理的因素（见图2），因此采用的改造技术方案有以下几个方面：
图2 改装前进气系统装置
1.按计算设计要求，制作进气管并延伸安装至机舱左侧位置，满足柴油机进气量的需要（见图3）。
2.按工艺设计要求，加大了两个空气滤器箱并对安装位置做了调整，以增加柴油机进气量，把空气滤器箱布设在靠近机舱两旁门附近，有效降低进气温度（见图4）。
3.改造二台增压器消音器装置，使其与柴油机进气风道相连接。
4.提高中冷器的安装位置，有效降低排气管的热辐射作用对进气温度的影响（见图5）。
图3改装后进气系统装置
图4改装后进气系统装置
图5 改装后进气系统装置
（三）技术的创新点及关键点
1、将柴油机的进气口由机体上移到右侧机舱入口附近，加大了两个空气滤器箱，进气流通面积增加，同时在滤器箱周围安装防尘网，通过更换防尘网，延长空滤的使用寿命，降低备件成本。
2、改造二台增压器消音器装置，使其与柴油机进气风道相连接，提高中冷器的安装位置，有效降低排气管的热辐射作用对进气温度的影响。
三、项目推广应用条件
南车280柴油机进气系统节能技术改造项目，主要针对目前绞吸挖泥船泥泵驱动系统采用南车280柴油机进行的技术改造，项目投资成本低并且投资回报较好，具有良好的节能减排效果。项目的成功应用为交通运输行业起到了良好的示范效应，进气系统节能技术改造前需要由专业单位，根据船舶柴油机进气系统安装位置以及机舱环境情况，综合计算设计要求，制作进气管并延伸安装至机舱温度较低的位置，满足柴油机进气量的需要。提高中冷器的安装位置，有效降低排气管的热辐射作用对进气温度的影响。
四、项目效益分析
（一）节能效益
项目实施前能耗基本情况，新海鹤2014年1-6月在连云港施工，具体能耗情况如下：
| 时间 | 土方量（万方） | 油耗（吨） | 万方油耗（吨/万方） |
| 2014.1 | 97 | 521 | 5.37 |
| 2014.2 | 26 | 228 | 8.77 |
| 2014.3 | 42 | 255 | 6.07 |
| 2014.4 | 110.57 | 642.26 | 5.81 |
| 2014.5 | 82.8 | 433 | 5.23 |
| 2014.6 | 24.87 | 95 | 3.82 |
| 小计 | 383.24 | 2174.26 | 5.67 |
| 时间 | 土方量（万方） | 油耗（吨） | 万方油耗（吨/万方） |
| 2013.4 | 36.13 | 163.7 | 4.53 |
| 2013.5 | 82.90 | 412.5 | 4.98 |
| 2013.6 | 61.43 | 225 | 3.66 |
| 2013.7 | 40.16 | 248 | 6.18 |
| 小计 | 220.62 | 1049.2 | 4.76 |
新海鹤：
改造后的万方油耗=5.67×（1-10%）=5.103吨/万方
改造后的节能量=（5.67-5.103）×600×1.4571=495.71吨标煤（以全年完成600万方计算）
新海鹭：
改造后的万方油耗=4.76×（1-10%）=4.284吨/万方
改造后的节能量=（4.76-4.284）×550×1.4571=381.47吨标煤（以全年完成550万方计算）
本项目的一年节能量=495.71+381.47=877.18吨标煤，总减排二氧化氮量2154.97吨。（减排二氧化碳量按1吨标准煤折算2.4567吨二氧化碳计算）
（二）经济效益
该项目的投资额约为48万元，每年节约877.18吨标煤，折合柴油约602吨，按每吨柴油5500元计算，每年可节约331万元，投资回收期约为2个月，该项目经济效益良好。
（三）社会效益
本次改造项目提高了船舶施工效率，降低了船舶能耗。同时该项目改造具有投入成本低、投资回报高，可操作性强，项目经验易于推广，对推动公司节能减排工作、提高能源利用率有着实际意义。对提高从业人员节能意识，提高服务水平起到了积极作用。
五、项目存在的问题及推广建议
该项目为进一步发挥科技创新能力，提供了理论和实际运用的范例，具有很好的推广前景。在推广应用中，要结合船舶使用南车280柴油机的实际情况，做好改造前柴油机运行状况及运行参数的采集分析，同时勘验现场环境，制定详细的改造方案。
沪公网安备 31010102006555