63840千瓦,全球最大
一個龐然大物,高度相當於5層樓,如果只是遠看而不告訴你它是什麼,肯定不會將其跟發動機聯絡在一起。而它的重量,更是超過了2100噸。
遠航的大船需要強大的動力輸出,而這個龐然大物正是一臺船用的發動機。它於2020年5月正式下線,並且在北京、上海、馬賽、巴黎、溫特圖爾中外五個城市同時釋出。
該船舶的研發者為中國船舶溫特圖爾發動機有限公司,製造單位是國內的中船集團。隨著該發動機成功下線,它擁有了幾個世界第一的頭銜。
在功率上,它是世界上最大的雙燃料發動機。在下線使用上,它也是全世界第一個裝配使用的最大雙燃料發動機。
如此大的傢伙,但是開動後它的燃料使用又很低。整體氮氧化物的排放量,甚至連常規發動機的十分之一都不到。同時,硫氧化物和顆粒物的排放量,也控制在極低的範圍內。
這就意味著,在發動機正式投入使用後,船上不用再額外裝配處理設施,就能完全滿足國際海事組織的排放標準。
相對於過去,船舶發動機的排放法規,近年來的標準越發的嚴苛。一方面是因為燃料在日益短缺,另一方面也是由於全球碳減排是剛需,而船舶用發動機又是耗油大戶,所以節能、環保、高效,才成為現代船舶用發動機研發的新方向。
除了節能高效之外,該發動機還使用了智慧控制系統,它可以在執行時實時預警,對發動機出現的情況可以線上診斷。這套系統是我國自主研發,也是第一次裝配在該型別的發動機上。
目前,國際的海運貿易量在持續增加,各大船運公司也都在彼此競爭,都希望能擁有運載能力和功率都很大的船舶。
這就是說,雙燃料發動機未來還將有更大的發揮空間。而我們的核心正在不斷完善,整體制造的產業鏈也在加快構造和佈局。
所以從運輸的需求,再到節能減排的動能利用,新技術和新裝置,都能為下一步的船運貿易提供強勁的動力。
而且,2020年第一臺發動機下線,緊接著訂單就源源不斷的到來了。
一年時間已接到75臺訂單
新的技術被運用和實證,是要經歷一個階段的。技術難題需要研發人員去攻克,而市場上的質疑、觀望和徘徊,則需要交給時間去檢驗。
我們的雙燃料發動機,從第一臺下線到2021年陸續接到75臺訂單,背後經歷的曲折,也只有研發人員和技術團隊知道。
此前中船集團的技術團隊在進行攻關的時候,正好趕上了疫情的爆發,一切規劃和時間線都被打亂。可研發本身已經進入了最關鍵的時刻,如果這個時候中斷程序,很容易給客戶留下不好的印象。
就在一切問題變得相當棘手時,整個團隊果斷轉變了工作節奏。他們分成兩班人馬,白天和夜裡連續接著幹。
有時候的白天,主要在生產線上驗證各項技術引數,到了晚上另一半人馬,再對此前的各種問題進行整改。整個過程可謂馬不停蹄,中間還要不斷跟遠在歐洲的研發團隊,進行遠端的分析和探討。
正是因為這種拼命三郎的架勢,發動機才能按照預定的時間,在疫情期間也進行了正常的除錯。
所有的工作時間都是不固定的,一些工程師從生產線到除錯碼頭再到裝船進行試航,全程都在參與。而2021年正是疫情最嚴重的時候,歐洲方面的研發團隊無法來現場,遠端協作就還得面臨時差的問題。
這種超大型的發動機,其內部的各種零配件數以萬計,很多零配件此前國內無法生產需要進口。可因為疫情的因素,進口的零件根本到達不了,眼看採購無法推進下去,技術團隊只能組織人員進行集中攻關。
當時,技術人員梳理分析了上萬種零件,找出了很多最有可能出問題的地方,接著,又找到國內的配套廠家進行攻關生產計劃。靠著國內配套廠的計劃備份,配套零部件可能出問題的一面才有了保障。
同時,也正因為我們的研發生產計劃不斷,一切都在按照規劃有條不紊推進,所以來自外部的訂單才會越來越多。
在整個技術團隊看來,要適應更大的市場需求,後續就得推出更多的產品。而產品推出的關鍵,就需要在低碳燃料甚至零碳燃料領域展開攻關。
雙燃料將會是未來該型別發動機的基礎,一切的技術升級都是建立在這個層面上的。截止到2021年,在新產品的推出中,廢氣再迴圈智慧控制技術已經成功推出。
這項新技術,將能確保發動機工作後,油耗、氣耗以及甲烷氣體的逃逸量都降到最低。對技術團隊來說,只要技術方面的升級是切實,那麼我們的產品在未來的船舶市場就能佔據絕對的優勢。
第二代產品再升級
2021年之前的還屬於第一代產品,到2023年初,中船集團下屬的製造企業,再次交付了新一代的雙燃料發動機。
相比於第一代產品,新一代發動機的備用燃料是天然氣。在燃氣模式中,發動機使用了狄塞爾迴圈技術。
和傳統的柴油燃料比起來,新系統的二氧化碳減排量將能達到23%左右,氮氧化物能夠減少30%,顆粒物和硫氧化物的減排量,將分別減少90%到97%。
發動機本身不需要額外安裝脫硫塔,就能符合排放限制措施。如此一來,發動機整體的結構更簡單,操作起來也更加靈活。
這樣一款既節能,動力又相當強勁的發動機,又有哪家船運企業不會喜歡呢。也因此相對於第一代產品,第二代發動機的應用場景將更加廣闊。
而從整個行業來看,我們在發動機上的技術突破,緊緊圍繞了近年來船舶燃油的新排放措施。技術上的跨越,無疑將會提升我們產品的競爭力。
大尺寸發動機建造都轉向了國內船廠
0.5%,這是國際海事組織在三年前推出的低硫船舶燃油新標準。聽起來是一個非常小的數字比例,但從技術的角度看,要讓下一代發動機符合排放標準,這將是跨越式和革命式的突破。
在業內人士看來,這需要船執行業整體,對業務進行調整和重塑。值得一提的是,發動機的技術雖然在升級,可也得面對船舶燃油品級差異的現實問題。
新發動機使用了雙燃料系統,並不是說將柴油完全就拋棄了。而不同的燃油,對於發動機帶來的長期損害也是不一樣的。因此整體而言,減少損害的方式,只能透過技術的不斷創新來規避。
目前,技術創新和製造,已經逐漸從歐洲轉移到了國內。以往,大量的船舶發動機,都是在德國和丹麥生產建造的,近年來隨著發動機的尺寸越造越大,很多產品和大量的訂單,開始雲集到了國內的造船廠。
我國已經成為世界上最重要的船舶生產國,無論是發動機的生產,還是下一步船舶發動機系統的改造,這些領域的市場發展潛力都很巨大。
比如在一些發動機改造專案中,國內在2023年也第一次製造了甲醇發動機,其中就運用到了廢氣再迴圈系統。
除此自外,隸屬於天津西南海運的兩艘液化石油氣運輸船,從2023年起也開始改裝發動機。按照此前的規劃,下一步都將換成雙燃料發動機。
目前的趨勢是,未來的甲醇、氨、氫都將成為船舶發動機的燃料首選,這符合低碳燃料的新要求和新標準。
不過整體來看,低碳燃料不會馬上取代傳統的燃料,雙燃料系統將會是未來一段時間內的首選。在這個基礎上,無論是舊有發動機的改造,還是新發動機的建造,未來國內的造船企業,訂單將會越來越多。
結語
但同時需要清晰的看到,雖然我們建造的發動機越來越大,但由於在該領域起步較晚,目前一些專利技術還掌握在國外企業的手裡。
我們的企業僅僅是製造和生產,研發設計領域的一些事情,還需要跟國外的企業機構合作推進。像上面提到的雙燃料發動機,起研發和設計就是在歐洲進行的。
再比如廢氣再迴圈系統,其技術專利就屬於跟我們合作的曼恩能源方案集團。截止到2023年,該集團30%的合作業務來自我國。
因此我們應該清晰的認識到,在新業態的船舶發動機製造中,雖然我們佔據了製造和生產的優勢,但未來還要經過進一步的突破和學習,逐步掌握研發和設計領域的主動權。
只有到那個時候,我們在雙燃料發動機領域的優勢,才能更具綜合性。
參考資料:
《中國船舶集團釋出世界最大船用雙燃料低速機》 新華網 2020年5月26日
《船舶“雙燃料”改造是當前海運脫碳重點》 中國能源報 2023年8月7日