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散装货轮,集装箱船及油轮是三个最大的主流船型,因此,倍受船东和船厂青睐,这个巨大的市场值得高度重视。 近期,随着原材料需求煤炭、钢铁、铜等的增长对散装货轮的运力要求大大增加了。尤其经济快速增长的中国,其工业发展对原材料需求激增,钢铁工业发展需要大量铁矿石等大宗散货物的运力,相应的对散装货运输的要求更高,由于散装货物运力不足巳导致散装货轮运费的急剧增加。因此,尽管世界海上运输尚未走出国际金融危机带来的低谷,但是新增散货船需求市场已是非常活跃,从而带动新造散装货船定单量的提高。 世界船用低速柴油机市场一直为MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断,以生产总功率来说,分别约占57%、33%和10%。几年来它们的产量之和平均都在总功率的85%以上。MAN B&W柴油机有限公司是世界领先的四冲程柴油机生产商和船用大型低速二冲程柴油机设计商。据计世界范围的造船高峰期,每10条新造的大型远洋运输货轮中,就有6条以上的船舶配备了MAN B&W二冲程低速十字头柴油机。在中国每10条由中国船厂建造的货轮中,近8条船是由MAN B&W的柴油机驱动的。 14.5万吨级浅吃水散货船设计任务来源 福建省轮船公司目前服务的各大电厂大多位于长江、珠江和闽江流域,由于航道的特性,要求船舶的吃水最大不超过10.7米。从我司目前拥有的船型来看,2-3万吨船舶单位成本较4万吨要高,而4.3万吨船舶由于吃水较深,航行于以上流域航道须采取较大幅度减载,如船舶市场上一艘4.3万吨级二手船舶,满载吃水11.22米,净载货量41500吨,每厘米吃水吨TPC51.60吨/CM,扣除油水常数,实际只能载货38000吨左右,亏舱3715多吨,经济效益大打折扣,因此根据航道特点建造浅吃水散货船是提高实载率和经济效益的有效途径。 为此,根据市场情况,经研究我司决定于2010年择机开工建造6艘浅吃水4.5万吨级散货船。 2船沿舶设计的基本资料 该船舶类型为45000吨级散货运输船,要求设计为钢质、单甲板、尾机型、单机、单浆、单舵,可航行于国内沿海、南京以下长江各港口、东南亚为主的近洋航区。 2.1船舶主要参数
2.2实际载货量的确定 该轮设计吃水(Designed Draft)为10.5米,总载重吨43007吨,根据该船型《4500ODWT散货船实际载货量表》(见表1、表2)以及海水密度为1.025t/m3,考虑到新造船投入的是国内沿海航线航程较短,油水可相应减少,因此取《短航线时油水取50%即905吨》表中数据计算载货量。 本船燃油1130吨,淡水400吨,柴油170吨,滑油110吨,油水共1810吨。 表14500ODWT散货船实际载货量表,短航线时油水取50%即905吨 吃水(米)9.5 9.8 10 10.2 10.5 10.7 10.9 载重量DWT(吨)37564 39191 40277 41365 43007 44107 45210 载货量(吨)366593828639372 40460 421024320244305 表2长航线时油水取100%即1810吨 吃水(米)9.59.8 10 10.2 10.5 10.7 10.9 载重量DWT(吨)3756439191 40277 41365 43007 44107 45210 载货量(吨)35754 37381 38467 39555 41197 42297 43340 3.1散货船主机 一般情况下,干散货船与同载重量的集装箱船相比航行速度较低,推进系统的功率也较小。船舶航行速度越高,需要的推动力越大,耗油率也迅速上升。在额定工况下,主机的功率由船舶的最大航速来确定,随着船舶营运时间的延长,船舶水线以下附生物增多,使船舶附体阻力增加,航速降低。为了保持船舶的航速,动力装置的功率往往取大些,一般大10%。在船舶以一定的航速前进时,螺旋桨产生的推力必须克服船舶对水和风的阻力,这些阻力取决于船舶的线型、尺寸、航行速度以及风浪大小和航道深浅等。根据不同的载重量吨位及船体尺寸,散装货轮可分为以下主要船型类别: ·微小型 Small< 10,000 dwt ·小灵便型Handysize10,000~35,000 dwt ﹒大灵便型 Handymax35,000~55,000 dwt -巴拿马型Panamax 60,000~80,000 dwt ·好望角型Capesize 80,000~200,000 dwt ·超大型VLBC> 200,000 dwt 该项目4.5万吨散货船是属于大灵便型散装货轮,主机的选型按该级别推荐机型内选择。 3.2散货船主机选型考虑因素 根据设计主要要求,主机选型主要考虑因素:第一,技术先进成熟、运行稳定;第二,振动、噪音小,指标优良;第三,经济性(初投资小、油耗低)、工艺性能好,维修便利,重量轻、体积小,与其它技术性能(快速性、振动、噪声)有较好匹配,性价比较高。 大型船舶的主机多为“量身定制”,即根据船舶设计参数确定主机参数.其中最主要的参数是功率。由于船舶在不同状态下对主机功率的需求变化很大,因此,在设计船舶时,需要由船舶所有人和船舶建造商议定最大持续运行功率(SMCR)。在正常情况下;航行时的最大运行功率是最大持续运行功率的90%。确定散货船主机的最大持续运行功率时主要考虑载重量、平均船速和船舶尺寸等因素,有时还要考虑航线因素。20世纪90年代以来,燃油价格成为船舶经营成本中最不确定的因素之一。船舶所有人和经营人希望船舶主机能在多种航速下保持最佳工况,从而实现经营成本最小化。这对船舶发动机的设计者和制造商提出更高要求。 同时,螺旋桨的最佳速度是不断变化的稳定转速变得越来越低,由于大直径螺旋桨可用于船舶,因此螺旋桨的直径越大,在实际的螺旋桨转速和有关动力需求会相应低,降低了每吨散装运输所需的推进动力。 这些因素已经影响主机类型的选择及安装,也影响了建造散货船的尺寸。本文的目的论述5000载重吨以上散货船,基于过去8年建造的散货船分析的基础上来阐明现代最新的船舶大型散装货轮的特性;并确定其对推进动力需求和主机选择,采用最新的MAN B&W二冲程发动机为基础的方案。从长远的经济角度考虑以满足国际海事组织防污染公约(MARPOL附则VI修正案)TIEII排放要求考虑,主机主要从MAN B&W系列的6S46MC-C8和6S5OMC-C7两种任选—种机型并进行性能比较和经济性分析。 4船舶主机基本性能比较 MAN B&W系列的6S46MC-C8和6S50MC-C7均是大功率低速柴油机,广泛应用于散货船、油船、集装箱船等大型远洋船舶上。由于船舶日趋大型化、巨型化与自动化以及对船舶主机的经济性、可靠性的要求日益提高;大功率二冲程低速柴油机的技术发展呈现出整体优化的趋势,具体表现在以下几个方面:①单机、单缸功率越来越大;如K98MC的单缸功率最大可达5719 kW。②进一步降低燃油消耗率,二冲程低速柴油机的燃油消耗率已降低到164.6 g/(kwh)。③平均有效压力已达1.90~1.95 MPa,爆发压力在15.0~15.5 MPa之间。④采用高压比、高效的新型增压器,如ABB公司研制的4P型增压器,压比高达5:1。⑤采用电子调速器系统、电控燃油喷射系统、高压共轨燃油喷射系统、智能化电子控制系统,进一步提高低速柴油机的可靠性,改善低负荷性能,降低油耗,控制NOx排放,以及安全保护控制等。 4.1 MAN B&W 6S46MC-C8 主要技术参数: 缸数:6缸,缸径460mm,额定功率(MCR)为8280KW,转速129rpm;持续服务功率(CSR)为7452kW,转速124.5rp m。 在15%海上裕度功率为648OkW时,主机油耗指标最低,为169g/kW ·h,对应航速为14.25Kn,每天耗油26.3t; 涡轮增压器选配传统型。 4.2 MAN B&W 6S50MC-C7 主要技术参数: 缸数:6缸,缸径500mm,额定功率(MCR)为9480kW,转速127rpm,持续服务功率(CSR)为6966kW,转速124.5rp m。 在15%海上裕度功率为为6057kW时,主机油耗指标最低,为159g/kW*h,此时转速为109.4rpm,航速为14.1Kn,每天耗油23.1t。 涡轮增压器选配高效型。 从以上两机型的技术参数可知,MAN-B&W MC系列的低速柴油机在框图的任何一点均可作为该机器的选定最大持续功率(MCR)点,选定SMCR后主机厂会匹配增压器和压缩比等,而后的一切动力装置的计算就以SMCR为准。两机型都可满足IMO的TIER II排放要求。如果把海上功率裕度的功率储备,即在污底、海况恶劣的情况下要保证航速就需要利用储备功率考虑进去,应该选6S5OMC-C7更合适。 另一方面MAN 2B&W与SULZER推出了减额输出柴油机。所谓减额输出柴油机即主机厂对同一型号(同一缸径、同一冲程)的柴油机调整其排气齿轮定时、压缩比以及增压器匹配，保持最高燃烧压力pz不变,而使最高燃烧压力与平均有效压力p e的比值即pz/p e增加,可以在主机减额输出区选择不同的主机减额输出点,给螺旋桨的配置提供了较大的灵活性,并满足等航速的要求,获得良好的性能及较低的油耗率.从减额的思路选用6S50MC-c7后降功率至6S46MC-c8使用,则以6S50MC-c7的功率为MCR,下降后的功率为SMCR:7740kW,转速118.7rpm,即可算出常用功率。采用柴油机减额输出运行,改善动力装置的经济性。 选用6S50MC-c7作为船舶主机,可选用高效的废气涡轮增压器,提高了柴油机运行性能,减少了NOx的排放。 5船舶营运经济性比较分析 5.1投资效益测算 以下对上述二种机型船舶进行投资效益分析,具体如表3: 表3年航次数计算 序号12单位 船名6S46MC-C8 6S5OMC-C7 船舶造价price 22000 22150万元 年营运天数DADPY 346 346天 满载航程R12350 2350海里 满载航速Vs 14.2514.10节 满载航行时间Ts=R1/Vs/24 6.876.94天 载货量P4.534.53吨 停泊天数Td 6.506.50天 航行周期T=Ts+Td 13.37 13.44天 年航次数VOy=DAYPY/T 25.88 25.74次 表中:(1)确定年营运天数时,扣除了船舶修理、恶劣天气等天数。年营运天数取346天。每航次停港时间6.5天。(2)航程为厦门至泰皇岛航线,来回航程,见表4、表5。 表4年货运量计算 序号12单位 船名6S46MC-C8 6S50MC-C7 平均载货量P4.434.43万吨 年货运量FRT=P*VOy 114.6 114.0万吨 表5年总成本计算 序号12单位 船名6S46MC-C8 6S5OMC-C7 航行日油耗FPD 26.323.1吨 停泊日油耗F1PD 1.60 1.60吨 航行日油费FUELO=FPD*(0.7*FOC+0.3*DOC) 105989 93093元/天 停泊日油费FUEL1=F1PD*DOC 8800 8800元/天 航行天数DO 6.876.94天 停泊天数D16.50 6.50天 每航次油费cstOIL=FUELO*DO+FUEL1*D1785487 703679元 年油费FUEL=costOIL*VOy/10000 2032.54 1810.96万元 营运年限year 18.00 18.00年 船舶残值L=0.1*price 2200.00 2215.00万元 修理费cost1 150.00 150.00万元 保险费率ratio2 1.00%1.00% 年保险费cost2=ratio2*price 220.00 221.50万元 年工资cost3 450.00 450.00万元 年港口费cost4 27.00 32.00万元 年实习成本cost5 20.00 20.00万元 引航费用cost6 14.0014.00万元 协泊费用cost7 155.26 154.41万元 系解缆费用cost8 2.00 2.00万元 停泊费用cost9 13.00 12.50万元 水费cost11 17.00 17.00万元 垃圾费cost12 1.50 1.50万元 润物料费用cost13 70.00 70.00万元 备件费用cost14 40.00 40.00万元 通导费用cost15 10.00 10.00万元 营业税cost16 264.80 263.36万元 航次其他费用cost17 35.00 35.00万元 管理费用cost18 30.00 30.00万元 年总成本cost=cost1+...+cost18+ FULE 3656.10 3446.23万元 单位运输成本CPT=cost/FRT 31.89 30.23元/吨 在计算中作如下考虑: 1)正常航行时的油耗按照使用主机和1台辅机计算,重油和轻油的使用比例以70%:30%计算。 2)停泊时的油耗按照1台辅机计算,全部使用轻油。 燃油费:参照近期主要港口的燃油价格。重油价取为3400元/吨,轻油价格取为5500元/吨。 3)15年营运期后船舶残值假定为30%。 4)维修费取150万元人民币/年。 |
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