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客船绿化
Chris B. McKesson，体育托马斯R里斯利
John J McMullen Associates，Inc
联系：
克里斯麦克森
Apt C-203,1275 NW Mirage Lane
Silverdale WA 98383
电话：360-613-2540 - 传真：208-248-9440 - 电子邮箱：cmckesson@jjma.com
抽象
讨论部署在各种客船上的流程，程序和技术，使其成为绿色环保。
近几个月来，JJMA一直致力于研究和/或减少客船对环境的影响。目前，我们正在对华盛顿州的新渡轮设计进行全面的环境评估，并为匹兹堡开发超绿色概念。在加利福尼亚州的早些时候，JJMA开发了用于WTA的氢燃料电池轮渡的设计。
出现的一个情况是，减少船舶对环境的影响正在成为设计工程的常规要素，正如减少燃料消耗已有数十年。根据我们最近的项目以及这方面的相关研究，本文将讨论什么是可能的，什么是实用的，以及实际正在做什么。
1介绍
本文将介绍渡轮对环境影响的许多不同方式，以及海军建筑师将渡轮环境影响降至最低程度的一些方式。但请注意，本文不会讨论这些最小化是否在经济上合理 - 这是必须根据具体案例做出的决定。而且，由于这个问题的广度，我们的讨论会很肤浅。但是，我们希望他们能指出所需调查的广度，以及走向绿色未来的正确途径。
就像海军建筑师可以选择投资多少来优化船体形式一样，根据所考虑的特定项目的需求和紧急情况，可以或多或少地研究对环境影响的最小化。我们将对此类调查可能采取的范围进行一些讨论，而无需实际提出建议。
2绿色渡轮生命周期
从整个生命周期的角度来看，应该减少对环境的影响。渡轮使用寿命的所有阶段 - 从设计到建造，运营和最终处置 - 都应评估环境影响，并将影响降至最低。
2.1绿色设计
绿色设计 - 构成本文的大部分内容 - 包括设计一艘船舶以最大限度地减少对环境的影响。我们不打算通过这个标题暗示某种设计过程本身的绿化，我们将其留给处理工程师。
绿色设计的关键点在于，环境影响需要与其他工程参数相同的水平纳入设计过程。例如，我们习惯于平衡船体形状，阻力和推进力，稳定性，重量和结构工程的设计螺旋。这些元素中的每一个都会影响另一个元素，并且已经开发了一个众所周知的过程来解决它们。
在绿色设计中，我们将环境性能纳入设计螺旋。例如：随着船舶尺寸的增加，环境影响将趋于增加。随着环境影响的确定，它可能会推动使用更轻或更重的部件，从而影响重量。环境推进器的考虑可能会影响速度性能。提供可再生能源收集设备可能会影响船舶安排。
这个过程的关键在于必须在设计螺旋工作台上提供一个“座位”来进行环境评估，并且船的环境性能必须与稳定性，速度能力或结构完整性一样重要。
本文第3节至第8节将记录船舶环境影响的一些机制，以及一些使这些影响最小化的设计特点或考虑事项。
2.2绿色建筑
绿色建筑在建筑行业中通常指的是使用回收材料，建筑救援物品等。在造船业中，许多这些相同的考虑可以适用。
钢和铝是固有的可回收材料，没有理由不坚持使用再生金属来建造船舶和船舶的子部件。
理想情况下，这是一个我们尚未充分探索的领域，环境考虑应该采取包括建设过程的“全面系统”方法。因此，我们不仅仅评估船舶对环境的影响，而是围绕船舶绘制环境“控制量”，它是基础设施和建筑过程。
如前所述，这是未来发展的一个领域，我们只有这一思路的开端。然而，这些可能包括考虑范围，例如在一个地区范围内，由于与焊接相关的当地能源成本，当地环境考虑可能表明应该建造复合外壳（FRP）船而不是钢船。或者也许Orca牌涂料应该被指定，因为VOC限制在涂料上。
再次，这些仅仅是用来说明我们还没有充分探索的调查领域的想法，但对于发展而言似乎已经成熟。
2.3绿色运营
船舶的运行方式会对船舶的环境表现产生巨大的影响。我们发现，特定船长靠近码头的方式的简单差异可以显着改变发生底部冲刷和沉积物运输的程度。同样，路线的设计 - 例如它通过多么密切的海洋地区 - 可能会对该路线产生重大影响
对动物栖息地的影响。我们将在下面的每个环境影响领域讨论其中的一些观点。
2.4绿色处理
最后，船舶最终处置的方式会对环境产生影响。我们必须承认，这个领域迄今在我们的项目中几乎没有受到重视。这种注意力通常以控制或限制在美国境内破船的操作或限制海上出售船舶销售的法规形式给出。
这似乎也是未来发展的一个领域。
3空气排放
空气污染是大多数人的思想开始的地方。船上发动机排放的空气污染物已经调整了一段时间。
3.1现行规定
美国环保署颁布了许多关于家用服务汽油（Spark Ignition）和柴油（Compression Ignition）船用发动机废气排放限制的规定。他们还没有颁布任何关于蒸汽（锅炉）或燃气轮机船用发动机的规定，并且在可预见的将来不会规定这些形式的船舶推进。
汽油发动机的规则主要集中在两冲程发动机上，并且大部分都是寻求减少碳氢化合物排放的排放，同时实际上允许氮氧化物略有增加。然而，由EPA规定的尺寸的汽油发动机在本文所讨论的船舶类型中可能没有大量发现。
美国环保局的船用柴油发动机规则可以在两个独立的规则中找到。
3.1.1 37 kW以下的新型船用柴油机 -
1998年10月23日的非公路柴油机最终规则中包含了对于小于37kW的新型船用柴油机的EPA规则。这些规则规定了NMHC（非甲烷碳氢化合物），NOx（氮氧化物），CO （一氧化碳）和PM（颗粒物），用于推进和辅助发动机。本规则涵盖的船用柴油机没有烟雾限制。根据发动机功率，这些发动机的一级规则在1999年和2000年有效。根据发动机马力，二级（更严格的排放限值）规则在2004年和2005年生效。表2总结了柴油机废气排放规则及其在37kW以下的发动机的有效日期。
表2.船用柴油机最终非公路柴油机排放限值（g / kW-hr）（g / hp-hr）
Ref（美国环境保护署，“控制非公路上的空气污染排放
柴油发动机;最终规则“，联邦注册，40 CFR第9,86和89卷， 63，No. 205,23
1998年10月）
发动机功率级型号年份NMHC
NOx CO PM
kW lt;8（hp lt;11）
1
2000年
2005 10.5（7.8）
7.5（5.6）8.0（6.0）
8.0（6.0）1.0（0.75）
0.80（0.60）
8le;kWlt;19（11le;hplt;25）
1
2000年
2005 9.5（7.1）
7.5（5.6）6.6（4.9）
6.6（4.9）0.80（0.60）
0.80（0.60）
19le;kWlt;37（25le;hplt;50）1
2 1999年
2004 9.5（7.1）
7.5（5.6）5.5（4.1）
5.5（4.1）0.80（0.60）
0.60（0.45）
3.1.2 37 kW以上的新型船用柴油机
新的船用柴油发动机的功率等于或高于37 kW的规定载于1999年12月29日联邦公报的最终规则制定中。这些规则涵盖了新的船用推进和辅助柴油发动机，最大排量为30升/排量。休闲船用柴油发动机免于此规则制定。这些规则规定了THC（总碳氢化合物），NOx，CO和PM的排放限值。本规则涵盖的船用柴油机没有烟雾限制。对曲轴箱排放没有设定限制，但是这些规则确实要求将它们发送到发动机进气口进行燃烧，否则如果排入发动机排气流或直接排放到大气中，则排气排放测量值将被计入其中。与非道路规则不同，这些规则调用了二级标准要求，并在2004年至2007年之间生效，具体取决于引擎的大小。发动机等于或高于37 kW的有效日期见表3。
表3. EPA最终的二级船用柴油机排放标准和柴油起动日期
发动机在37千瓦以上
（参考美国环境保护署，“控制新CI的空气污染排放”
37kW或以上的船用发动机;最终规则“，1999年11月23日的40 CFR 89,92,94部分）
类别位移
（升/缸）起始日期NOx THC（1）（g / kW-hr）PM
（g / kW-hr）CO
（克/千瓦时）
1
功率ge;37 kW显示lt;0.9 2005 7.5 0.40 5.0
0.9le;disp lt;1.2 2004 7.2 0.30 5.0
1.2le;disp lt;2.5 2004 7.2 0.20 5.0
2.5le;disp lt;5.0 2007 7.2 0.20 5.0
2
5.0le;disp lt;20.0 2007 7.8 0.27 5.0
15.0le;disp lt;20.0，功率lt;3000 kW 2007 8.7 0.50 5.0
15.0le;disp lt;20.0，功率ge;3000 kW 2007 9.8 0.50 5.0
20.0le;disp lt;25.0 2007 9.8 0.50 5.0
25.0le;disp lt;30.0 2007 11.0 0.50 5.0
3.1.3 IMO大气污染物管理条例
国际海事组织（海事组织）已完成（定稿）“防止船舶造成空气污染的条例”，“国际防止船舶造成污染公约”（防污公约）73/78附件六。它已提交给成员国政府通过。在美国它将提交给国会批准（批准）。 1997年议定书尚未满足生效条件。迄今为止，只有两个缔约国批准了这些规则，仅占总运输吨位的4.83％。附件的规定应在不少于15个国家（其合计商船队不少于世界商船总吨位的50％）签署并批准附件12个月后生效。
当1997年议定书生效时，NOx排放限制的要求将追溯适用于输出功率超过130kW的每台柴油机，安装在2000年1月1日或以后建造的船上或经历重大转换2000年1月1日或之后。
由于附件尚未生效，成员国无法颁发发动机国际防止空气污染证书（EIAPP），该证书将在符合NOx技术规范的情况下提供给发动机系列或发动机组。为了解决这个问题，国际海事组织的海洋环境保护
委员会（MEPC）已经发布了氮氧化物应用指南临时草案
技术规范。这些准则要求船旗国主管部门在满足NOx技术规范要求时签发“符合性声明”。在这个国家，环保局已经发布了颁布“合规声明”的指导原则（参考美国环境保护局，“合规声明”，信函VPCD-99-02，1999年1月19日）。
MARPOL附则VI规定适用于世界各地的商船。附件特别包括关于一氧化氮（NOx）排放的第13条和关于硫氧化物（SOx）排放的第14条。
第13条（“73/78防污公约”附则VI）适用于输出功率超过130千瓦（174匹马力）的每台柴油机，可安装在2000年1月1日或以后建造的船上，或者在2000年1月1日或之后经过重大改装国际政策不适用于应急柴油发动机，安装在救生艇上的发动机，以及任何仅在紧急情况下使用的设备或设备。
MARPOL 73/78附则VI第13条规定，当发动机额定转速小于130 rpm时，NOx限制为17.0 g / kW·hr。在工作转速大于或等于130rpm但小于2000rpm的条件下，NOx极限为45.0times;（发动机额定转速）-0.2g / kW·hr。当发动机额定转速为2000rpm或更高时，NOx限值为9.8g / kW-hr。请参见图2，了解最大NOx曲线的直观表示。确定符合NOx曲线的柴油机测试循环在附录VI中规定，并由D2，E2，E3或C1表示。 D2用于恒速辅助柴油发动机（例如船舶维修发电机）。 E2适用于恒速主推进发动机或带可变螺距螺旋桨的发动机（例如柴油电力驱动）。 E3适用于螺旋桨驱动的发动机（例如主推进器）。 C1用于变速，可变负载的辅助发动机（例如bow侧推器）。
MARPOL 73/78附则VI第14条要求船上使用的任何燃料的硫含量不得超过重量的4.5％。对于排放控制区内的燃料，燃料硫含量不得超过1.5％。
3.1.4当地的空气排放限制
美国有许多当地的海洋排放规则，由沿海国在当地的港口执行。许多针对可见的污染类型，即烟雾。在加利福尼亚州圣巴巴拉市，当地法规严格限制了拖轮的规模和功率，以支持油轮进入该地区的油田。在提出渡轮服务时，建议运营商检查当地的海洋排放要求。
斯堪的纳维亚各州在推行船用发动机尾气排放限制方面迈出了一步，为所有类型的船用推进发动机提供所谓的“航道费”。基本上
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