VLCC建造轉型
2011-3-10 14:21:00 來源:網絡 編輯:56885 關注度:摘要:... ...
面對不斷出臺的國際環保公約,中國造船企業已經做好了適應新公約所需的技術儲備,同時也為未來新綠色環保型VLCC的開發奠定了堅實的技術基礎。 記者 包志明
2 月25日, 廣州龍穴造船基地內彩旗飄揚,由中船集團為中海發展建造的30.8萬噸超級油輪(VLCC)“新廈洋”輪竣工交付!靶聫B洋”輪是廣州龍穴造船基地為中海發展建造的第四艘30.8萬噸級VLCC,首航將前往沙特承運中石化進口原油運輸。
近年來,中國經濟總量的飛速增長帶動了石油、煤炭、鐵礦石等能源資源品的需求持續增加。去年,中國進口原油超過2億噸,原油對外依存度達52%,并且在這2億多噸的進口原油中,約有70%是以到岸價結算的,嚴重影響了中國的能源運輸安全。
為解決這一問題,中國政府在2006年就提出了“國油國運”戰略。根據該戰略,到2015年,中國進口石油運輸總量的80%應由本國油輪來承擔。保守估計,屆時每年應有3億多噸原油需要國輪運輸,其中,所需要的VLCC大概是100艘。
因此這幾年來,從廣州到大連,不斷有30萬噸級VLCC“下!钡南鱽,中海油運、中海發展、香港招商局、南京油運紛紛拋出VLCC訂單,希望在進口石油運輸中分得一杯羹。雖然這些國內船東的VLCC船隊建設初有成效,但與巨大的需求量相比,缺口依然很大。因此在當下世界油運市場一片低迷的行情下,中國VLCC船隊的擴張無疑為國內各大造船企業提升和創新VLCC建造技術提供了有力的保障。
船企的努力
VLCC興盛于上世紀60、70年代,當時世界主要發達國家都在推進重工業的發展,全球石油需求量急速增長,加之1967年中東戰爭爆發后蘇伊士運河長期關閉,導致中東巨量石油輸出必須繞道好望角才能到達北美和歐洲。運距的拉長致使各國競相建造巨型油輪,試圖以此降低運輸成本。
1966年,世界上第一艘20萬噸級VLCC“出光”輪在日本建成。隨后,VLCC的噸位在利潤的驅動下不斷攀升,1981年,56萬噸級超巨型油輪“海上巨人”輪在日本下水,直至今日,“海上巨人”輪依然是人類有史以來最大噸級的船舶。
中國的VLCC建造起始于上世紀90年代末。1999年8月,大船重工獲得了伊朗國家油船公司5艘 30萬噸級VLCC的建造合同。歷時3年的努力,2002年8月,該批VLCC的首艘船——“伊朗·德爾瓦”輪建成下水,標志著中國造船工業在VLCC的設計建造上實現了零的突破,從而使中國進入到世界上少數幾個能設計建造VLCC的國家行列。
隨后,中國船企建造VLCC的進程不斷加快,國內船公司訂造VLCC的熱情也不斷高漲。2002年12月28日,中遠集團訂造的VLCC“遠大湖”輪在南通中遠川崎造船廠下水,開創了中國船公司首次使用VLCC的先河。2004年7月,中海集團在大船重工訂造了首艘懸掛五星旗船的VLCC“新金洋”輪。
在新船不斷下水的同時,中國船企加快了自主研發VLCC的步伐。中國船舶工業集團設計研究院(MARIC)在2004年攻克了VLCC的開發和關鍵技術難點,并于當年9月推出29.7萬噸、30.8萬噸、31.8萬噸級以及馬六甲最大型VLCC的設計,這些船型得到了ABS、DNV和LR的認可。
在此基礎上,2008年10月15日,中國第一艘擁有自主知識產權的VLCC“長江之珠”輪在江南長興造船廠下水,并交付南京油運使用。該船航速15.8節,油耗91噸/日,為國際同類船舶中油耗最低,經濟型環保性及安全性較好的船型。
2006年4月,油船共同結構規范(CSR)生效實施。當年7月,MARIC推出世界上首款全面符合CSR的30.8萬噸和31.6萬噸級VLCC,并分別出售給了中海發展與新加坡海洋油船公司。該型船依據CSR,對VLCC的設計海況、標準裝載、靜態和動態載荷、構建凈尺寸、腐蝕余量、結構疲勞以及局部及總體強度衡準等參數進行了分析、測算和確定,并應用了永久檢查通道、燃油雙殼保護、泵艙雙層底以及低硫燃油艙等新的規范,達到了較高的綠色環保要求,拉開了中國VLCC開發與國際同步的序幕。
新技術突破
金融危機爆發后,VLCC建造市場從2006—2008年的頂峰一落千丈,油運市場運力過剩、競爭激烈的情況愈演愈烈。各大船東出于成本的考慮,紛紛將目光投向了燃油消耗較低的綠色環保船舶。另一方面,在國際海事組織(IMO)的主導下,各種限制船舶廢物排放的強制性國際公約密集出臺,并陸續生效。這些都迫使國內造船企業不斷研發新技術新設備,推動綠色船舶的發展。
1月1日,限制氮氧化物排放第二層標準(TIERⅡ)開始生效。相對于TIERⅠ,TIERⅡ減排75%,未來還將進一步減排80%。此外,IMO在今年還對燃油中的硫含量以及壓載水處理設備進行了非常嚴格的規定,相關的公約可能于2013年出臺。
這給建造VLCC的企業,在設備配套更新、設計制造和新船型開發等方面提出了新的巨大挑戰。
大船重工船舶研究所所長馬延德表示,面對新公約的生效,大船重工偏向于使用更為高效的柴油機動力技術來提高燃油的使用效率。目前,MAN公司和瓦錫蘭集團已經分別推出滿足TIERⅡ并適合VLCC的多型主機,其采用新型渦輪增壓技術,通過使用兩極渦輪增壓器來增大壓力,增加汽缸中的空氣量,從而提高燃燒效率。美國環保排放方案公司還發明了一種嵌入式鉑基催化系統,該系統安裝在缸內,能夠使燃料完全燃燒,從而提高柴油機的功率,降低燃油消耗,減少廢氣排放,并延長柴油機壽命。
除此之外,大船重工還打算引入非發動機技術來降低VLCC的能耗。比如,西門子最新開發的余熱回收系統就能夠使船舶發動機的廢熱生產蒸汽,通過蒸汽驅動渦輪機帶動發電機,產生6MW的電力,這將減少燃料消耗,二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物的排放量也會相應減少。瓦錫蘭集團的ENERGOPAC優化能源效率解決方案也是一種可以節省燃料成本的方法,通過安裝集成推進器和方向舵,使其比安裝常規推進器船舶節省燃油費用4%。
另外,大船重工還與瑞典船舶設計公司(SSPA)合作,優化了船舶型線和分艙布置。在SSPA進行的阻力自航試驗中顯示,優化后的型線在同樣的航速下可以明顯降低水下阻力和船舶的能耗。
在壓載水處理裝置上,目前大船重工和國內部分造船企業已經將壓載水處理裝置在VLCC實船上進行了試安裝,并獲得了IMO的認可。
馬延德還介紹說,為了提升VLCC的建造效率,大船重工在建造技術上不斷開拓,開發了單元模塊化設計制造、中間產品成品化、無余量建造、兩大段建造法以及“一條半造船法”。其中,“一條半造船法”是大船重工現有裝備最好、最具效率并擁有完整自主知識產權的一種VLCC建造技術,它對船舶兩大段精確定位、對界面的精度控制都提出了很高的要求。
常規VLCC建造方法是,先吊裝基準段,然后依次將船體的1~200個分段或總段逐個吊到船臺或船塢內進行焊接合攏,逐步建造成整個船體。這種傳統方法導致船舶建造周期過長,尤其占用船塢較長的時間。
“一條半造船法”與常規船體建造方法相比,主要技術特點是:將一艘船總體上分成兩大段分別在不同場地并行建造,然后集中到一個場地組裝成一體,大大提高船塢利用率及建造效率。
國內另一家主要VLCC制造商——中船集團則提出了ESE設計理念(經濟、安全、環保)。據中船集團708所副主任吳嘉蒙介紹,ESE設計理念重視成本設計,在保證船舶建造質量不變的情況下,兼顧提高鋼材利用率、減少焊接工作量、便于涂裝施工和成組建造,同時對船舶壓載艙布置、船體結構設計、高強度鋼應用、縱骨間距、抗疲勞節點進行了優化,使其更符合新出臺的國際公約。吳嘉蒙還透露,MARIC正在研發VLCC單個貨艙內僅設2根橫撐的方案,若能成功將大大提高船舶空間的使用率。
由上所述,可見中國造船企業已經做好了適應新公約所需的技術儲備,同時也為未來新綠色環保型VLCC的開發奠定了堅實的技術基礎。據了解,大船重工目前已經致力于開發大型款、淺吃水、雙主機驅動的下一代新型VLCC,其結構吃水僅20米,可任何時候通過馬六甲海峽。并采用對轉螺旋槳、余熱回收系統及其他節能裝置,降低燃油消耗,減少二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物的排放量,獲得世界造船市場的廣泛關注。