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绿色造船的发展脉络


   (2009-05-08)    来源:  
    目前,为有效控制全球气候变暖,世界范围内正在掀起一股绿色浪潮,节能减排已经成为世界各国关注的焦点。但是,绿色制造的目标不只是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个生命周期中,对环境负面影响最小,资源利用率最高,而且能使企业经济效益和社会效益协调优化。人们已认识到,为确保世世代代能持续发展,真正的绿色制造应使用可再生能源,实现资源的循环使用和环境的无负面影响。因此,绿色造船从起步走向成熟需要漫长的过程,本期内容我们将重点介绍绿色造船的大致历程及阶段特征。
    迄今,造船的现代化可分为6个阶段,如图1所示,它始于以铆接技术为主导的,按“系统”组织的整船集中生产。二战期间以标准化技术主导,实现了刚性的流水生产。引进焊接技术后,发展为分段建造和预舾装,以“区域/系统” 导向的分布式生产。这3个发展阶段经历了大约150年的时间,是第一次现代化的前半期。
    造船首次现代化的后半期主要是运用成组技术原理和电子计算机技术,以真实的和虚拟的流水生产为主题,实现了以“中间产品”专业化生产为导向的船体分道建造、区域舾装、区域涂装和壳舾涂一体化;此发展已经历了30年,先进船厂实现了机械化生产和信息集成管理。
    从1820年第一艘铁质船诞生至上世纪末的这180年为造船的第一次现代化。造船的第二次现代化始于本世纪初巨型总段的建造,以快速造船和知识密集为特征,进行流程再造以实现绿色化和数字化,并向模块化方向奋进。
    在第一次造船现代化的进程中,因消耗由煤或石油等不可再生矿产资源所产生的电力,大量使用钢铁和木材等资源,结果产生许多弊端,例如:造船用等离子切割机每台每小时产生5.4公斤金属粉尘;钢材焊接产生含金属氧化物、CO2、Mn等有害烟尘;船体除锈产生金属氧化物粉尘;喷涂产生漆雾、二甲苯等有机溶剂挥发性气体;船舶系泊试验和空压机运行排放含油废水;造船中产生钢材余料、废钢丸、废滤材、焊条头、油漆空桶等废弃物;钢材的焊接与切割还产生噪声以及电磁辐射等,危害操作者的健康。同时,船舶航运造成海洋环境的污染。例如:船舶运输煤炭、矿石和散粮,产生严重的粉尘; 运输石油、化工品、液化气和石油渣,产生挥发性气体和油气的溢出、泄漏。船舶内燃机、焚烧炉和制冷设备排放有害废气;机舱舱底的含油污水、生活污水和生活垃圾的排放;船舶海上移动的压舱水每年达100亿吨,它携带3000余种海带、海星、海蛰等外来海洋生物或病菌,输入到港水域,侵害生态渔业和养殖业,并传播疾病。据统计,全球船舶造成的污染约占全球污染量的5%。 
    结合第二次造船现代化理论分析,前瞻绿色造船的发展进程,绿色造船大致可分为起步期、发展期和成熟期,如图2所示。
    从2000年至2015年的15年为绿色造船的起步期。绿色造船的当务之急是实现“节能减排”;即从节约能源和减少三废的排放切入绿色造船。同时,也致力于节省资源和限制有害物质的使用;典型的案例如下:
    ● 国际海事组织强制性执行由船级社为新建船舶颁发《船舶绿色证书》的规定,将石棉、消耗臭氧物质、多氯联苯和铅、汞、镉、放射性物质以及氯化石蜡等列为危害人体健康和污染环境的有害材料。《证书》记载船舶建造中、设备中和系统中使用的潜在有害物质,须注明其数量和原产地。如有变动必须及时更新,《证书》与船舶共存。
    ● 为减少直至消除船舶建造、运营和拆解中对海洋环境和人类健康的不利影响,国际组织制定了《国际防止船舶污染公约》、《国际油污防备、反应和合作公约》、《拆船公约》、《压载水处理规范》和 减少国际航行船舶CO2排放等规则。其中,压载水排放的水质标准将从2010年起执行,因此,应用过滤、紫外线、超声波、氯、二氧化氯、臭氧、过氧化氢和电子分解等方法压载舱水的处理装置正在研制,有的已推出产品。
    ● 为实现船厂污水对江河水系的零排放,我国船厂进行废水治理;经处理的污水添加杀菌剂过滤后用于船舶压载;气液管道捉漏改造;应用管道插入式快速接头,以减少接插时泄漏;CO2焊机安装自锁阀防止气体空放。
    ● 采用压缩空气排气余热再生吸附剂干噪工艺,其能耗可降低2/3;漆雾粉尘采用滤筒除尘处理。
    ● 焊接设备制造企业生产的焊接产品中不含铅、汞、镉等有害人体健康的物质。
    ● 美国环保局采用喷射建模技术确定船厂的焊接烟雾指数,以制定造船业废气的国家排放标准。同时,专业的焊接学会与各大船厂合作治理焊接和切割烟雾。
    从2015年至2050年的35年可能是绿色造船的发展期通过船舶设计创新、造船工艺创新和船舶生产管理创新,提高资源和能源利用率;超越政府和国际海事组织制定的《法规》规定,最大限度减少污染;实际上发展期可能被广泛应用的技术,现在正在的研发中,有的已局部应用,典型案例如下:
    ● 我国船厂建造的绿色环保好望角型散货船,获得了130多艘的订单。该型船为了防止触礁破损时造成燃油泄漏,把在船底的燃油舱移到水线以上。
    ● 国外船厂采用“巨型总段”其重量3000-12000吨在A地制造,到B地的浮船坞、或干船坞、或水域进行船舶总装合拢,使只能生产一艘船的位置一年造10艘大型船舶。
    ● 美国研究双壳体油船的绿色设计与建造,采用蜂窝状船体结构以节约钢材消耗;以单道焊替代多道焊,减少有害气体产生;研制无烟雾的药芯焊丝;使用无排放的涂装工艺。
    ● 美国海军船厂用巨型的密闭装置罩覆盖整艘舰船,由专用工作船对密闭空间的温度、湿度和空气净度进行调节,在密闭空间内进行整艘舰船的涂装作业;既防止了有害气体外逸,又改善了作业环境,提高了涂装质量和效率。
    从205O年至2100年的50年可能是绿色造船的成熟期  从非船行业研发绿色制造的前沿进行推测,造船业未来可能会达到下述的绿色程度,如图4所示:
    造船资源––船舶和造船装备选用高强度合金钢或高性能轻质的材料;碳纤维材料重量是钢铁1/4,强度是其10倍,用于船体结构;超高相对分子聚乙烯材料的强度是钢材15倍,用于船体;夹层复合材料的船体结构,以及蜂该状结构的船体模块。
    造船能源––太阳每小时到达地球的阳光,可满足地球一整年的能源需求。2007年我国太阳能发电的总量达1088MW,占全球27.2%,居世界第一。未来,汇集海陆的太阳能、风能、潮汐能和利用海面与海底的水温差、地面与地下的温差和采用注水地热系统等,使船舶和船厂都使用可再生的绿色能源。
    造船环保––海洋石油开采从油矿中分离的水和钻屑,已全部回注海底,做到了零排放,不污染海洋。由此,在船舶制造和船舶营运中,也能实现零排放和无污染。此外,船舶拆解后零废弃,所有组件和材料都能再使用或再制造。
    船舶工业是世界综合工业之冠,鉴于其对众多产业的关联和构成的复杂性,其绿色制造的发展进程可能会迟于其他行业。虽然绿色造船的风势甚急,但与汽车和机床等行业相比,差距甚大。世界上已有绿色度较高的绿色汽车、绿色机床和绿色豪宅。目前世界先进造船企业中,对绿色造船的研发尚处于起步阶段。当前,我国骨干船厂更是刚刚起步,重在节能减排和船舶局部的环保设计。我们对绿色造船的超前意识与超前发展的意志,有望使我国在实现第一造船大国目标的同时,也能使我国成为全球造船最现代化的国家。据中国社会科学院今年3月1日发布的《工业化蓝皮书》称,以世界先进水平为标准,我国造船行业的现代化进程为62.8%。来源:中国船检
 
 

 
   

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