礦砂石油兩用船簡介

礦砂∕石油兩用船（ore/oil carrier）又稱O∕O船。 船的全部或大部份中間艙用于裝載礦貨，邊艙和部分中間艙裝載貨油。即單運礦砂時裝在中間艙；運油時則載于兩側(cè)邊艙和部分中間艙。

由兩道縱艙壁將整個裝貨區(qū)域分隔成中間艙（約占整個貨艙艙容的40﹪~50%）和左右兩側(cè)邊艙，雙層地設(shè)置于中間艙下部且沒有礦砂船那樣高。

礦砂船需求

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對鐵礦石的需求迅速增長，市場對運輸鐵礦石專用礦砂船的需求也日益旺盛，加之船舶大型化規(guī)模效應的推動、航道條件的改善和港口建設(shè)的發(fā)展為礦砂船大型化奠定了基礎(chǔ),大型礦砂船市場逐步升溫,訂單和新造船的數(shù)量明顯增多。僅在2007年，國內(nèi)23萬噸和30萬噸礦砂船的訂造總數(shù)就達16艘。與此同時，作為全球最大鐵礦石生產(chǎn)商和出口商的巴西淡水河谷礦業(yè)集團公司，正在計劃建造35艘40萬噸超大型礦砂船，使其總運力超過1 000萬噸，以便降低鐵礦石運輸成本、掌控鐵礦石議價主動權(quán)和實現(xiàn)對整條產(chǎn)業(yè)鏈的控制。因此，為了參與國際競爭，掌握鐵礦石的海上運輸權(quán)，我國研究和開發(fā)大型礦砂船具有重要意義。

大型礦砂船（Very Large Ore Carrier，簡稱VLOC）是運輸鐵礦石的專用船舶。由于SOLAS和國際船級社協(xié)會(IACS)對散貨船的定義角度不同,礦砂船不列在IACS制定的結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（CSR）的使用范圍之內(nèi)，因此礦砂船的設(shè)計無需滿足結(jié)構(gòu)共同規(guī)范。但其尺度大、載重量大、經(jīng)濟性高的自身特點決定了該船型設(shè)計的特殊性。本文將以30萬噸礦砂船的開發(fā)設(shè)計為例闡述VLOC的主要船型特點。

礦砂船主尺度及要素

VLOC 運載貨品單一，停泊港口及碼頭設(shè)施對船舶主尺度有一定的限制，又由于主要航行于巴西、澳大利亞至中國、日本、遠東、地中海地區(qū)和部分歐洲國家的航線上，因此，大型礦砂船為特定用途、特定航線和特定設(shè)計船型。30萬噸VLOC 的主尺度選擇除考慮經(jīng)濟性外，還要重點關(guān)注相關(guān)港口/碼頭的相關(guān)資料：

（1）允許靠泊的船舶最大載重量；

（2）允許靠泊的船舶總長；

（3）航道和碼頭所允許的船舶最大吃水；

（4）碼頭裝貨設(shè)備對船舶air draft（船舶貨艙口至水線的高度）的限制；

（5）碼頭裝/卸貨設(shè)備的數(shù)量及抓斗能力；

（6）裝載機的裝載速率；

（7）碼頭裝/卸貨設(shè)備對船寬的限制。

該船主尺度選取參照了國外建造的30 萬噸級VLOC 的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)船東要求，考慮到可以停靠大多數(shù)裝/卸貨港，將目標船的總長限制在330.0m 以內(nèi)。為了提高船舶營運經(jīng)濟性，在型深不變的基礎(chǔ)上，盡量增加吃水，采用B-100 干舷，并通過合理的分艙滿足破艙要求。最終，將結(jié)構(gòu)吃水增大到22.1m，載重量達到315 000 噸。通過主尺度的對比分析，確定該船的主尺度要素。

礦砂船線型設(shè)計

該船在主尺度限制的前提下，為達到載重量指標，就盡量增大方形系數(shù)，這給線型設(shè)計帶來一定的困難。采用低速肥大型船常規(guī)的球鼻、球尾線型設(shè)計，以達到最佳的阻力和推進性能，其平行舯體的長度接近兩柱間長的1/3。由于受到總長的限制，最大限度地縮短球鼻長度，并優(yōu)化其形狀，使前端呈豎直狀。考慮該船滿載工況下合理的縱傾范圍（~1% L_pp）和改善尾部伴流場，參考一般肥大型船設(shè)計吃水下的縱向浮心位置L_CB，并根據(jù)空船重量及重心位置和浮態(tài)情況，選擇最佳的L_CB（舯前2~4%L_pp）。

該船在既定方形系數(shù)和縱向浮心位置前提下，通過改變前后體的浮力分布，借助CFD 計算工具優(yōu)化線型，降低阻力并提高推進性能，在確?？焖傩缘耐瑫r，兼顧良好的操縱性能。優(yōu)化后的型線，在瑞典SSPA 水池進行了船模試驗，預估實船在考核條件下的航速為15.04kn。首制船的試航結(jié)果證實了這一結(jié)論。該型船首制船交付后實際營運情況表明，與同類船相比，該型船航速較高，油耗較低，經(jīng)濟性良好。

礦砂船總布置

該船主甲板以下由水密橫艙壁劃分為：首尖艙（空）、貨艙區(qū)、機艙區(qū)和尾尖艙（空）。機艙區(qū)上部設(shè)8 層甲板室（含駕駛室），首部設(shè)1 層首樓。共設(shè)兩對雙殼結(jié)構(gòu)的燃油深艙，其中一對布置在機艙，另一對設(shè)在貨艙區(qū)后部邊空艙內(nèi)。

3.1 貨艙

VLOC 在滿載工況時出現(xiàn)最大靜水中垂彎矩。該船在船長確定的前提下，力求貨艙長度盡可能大，以達到分散貨物重量降低中垂彎矩的目的。一般而言，30 萬噸級VLOC 的貨艙數(shù)為5~7 個，艙口數(shù)為6~10 個，貨艙數(shù)/艙口數(shù)的不同組合有5 / 8、5 / 10、6 / 6、7 / 7 等。針對貨艙劃分，該船采用7 貨艙/7 艙口和5 貨艙/8 艙口兩個方案比較選優(yōu)的方法來確定最終方案。通過比較發(fā)現(xiàn)，5 貨艙/8 艙口有如下優(yōu)點：其一，從營運角度來講，貨艙數(shù)量少，有利于縮短卸貨后的清艙時間。其二，裝/卸貨步驟、時間和裝運2 票貨的靈活性與7 貨艙方案相似。其三，從建造成本來講，槽形橫艙壁數(shù)量少，簡化了建造工藝。最終，該船通過4 道貨艙槽形橫艙壁，將貨艙區(qū)劃分為5 個貨艙，中部3 個貨艙長度相同，首尾貨艙稍短。共設(shè)8 個艙口，中間3 個貨艙各設(shè)2 個艙口，首尾貨艙各設(shè)1 個艙口。每艙口各設(shè)1 個艙口蓋，且尺度相同，艙口蓋為單邊開啟，開啟方式為電動液壓。

3.2 壓載水艙

由于鐵礦石密度大，與載重量相當?shù)腣LCC 相比，VLOC 的貨艙容積約為前者的50%，而可以用作壓載水艙的邊艙要富余許多。VLOC 船型壓載水艙的合理規(guī)劃，要考慮以下幾個方面：

（1）在滿足各種裝載要求情況下，壓載水艙容積盡量小；

（2）滿足IACS UR S11 對壓載工況的縱傾值和壓載水艙不滿艙的相關(guān)要求；

（3）滿足碼頭裝載機對壓載到港工況船舶的air draft 要求；

（4）盡量降低壓載工況和壓載水置換工況的中拱彎矩。

該船通過大量的組合計算，并適當調(diào)整邊艙橫艙壁的位置，確定了合適的壓載水艙的數(shù)量及分布。貨艙區(qū)的邊艙共分為10 對，其中8 對為壓載水艙，總?cè)莘e約182 000m，其余2 對為空艙。壓載水艙的分布確保所有壓載工況最多出現(xiàn)1 對不滿艙。該船設(shè)置了3 種壓載工況供船東實際應用：輕壓載工況（light ballast）、正常壓載工況(normal ballast) 和風暴壓載工況(heavy ballast)。可根據(jù)海況及航行情況，只需注入或排空1 對或2 對艙就可實現(xiàn)不同壓載工況之間的轉(zhuǎn)換：即由輕壓載工況改變到正常壓載工況時，只需在輕壓載工況下將No.2 后壓載艙（左和右）打滿即可實現(xiàn)；同樣，由正常壓載工況轉(zhuǎn)換為風暴壓載工況時，只需在正常壓載工況下將 No.3 后壓載艙（左和右）打滿即可實現(xiàn)；反之，只要排空相應壓載艙即可。三種壓載到港工況均滿足裝貨港的浮態(tài)和air draft 要求。另外，壓載水艙優(yōu)選過程中，通過大量試算，合理選用不同壓載工況的壓載水艙的數(shù)量及分布，盡量降低總縱彎矩。最終規(guī)劃的壓載水艙方案與最初的方案相比，使該船最大中拱彎矩的設(shè)計值約降低5%。

3.3 燃油深艙

根據(jù)續(xù)航力要求，該船攜帶的燃油總量約8 600m。如果全部放在機艙區(qū)，會給機艙布置帶來一定困難，同時對船舶浮態(tài)和彎矩的影響也較大。為此，將2 對燃油深艙中的1 對設(shè)在機艙，另1 對深艙布置在貨艙區(qū)后部的邊空艙內(nèi)。燃油艙設(shè)雙底雙殼保護。

礦砂船裝卸貨

VLOC裝/卸貨效率是船東關(guān)注的重點之一，甚至有些船東提出Single Pass Loading（每個貨艙或艙口一次性完成裝載）要求，這在7貨艙/7艙口的VLOC上較容易實現(xiàn)，如果貨艙數(shù)量為5個或6個則較難做到。為了提高裝卸貨效率，VLOC的裝卸貨程序需優(yōu)化設(shè)計，盡量一次裝完一個貨艙或艙口，減少裝載機的移動次數(shù)和時間。這主要從以下幾個方面入手考慮：

（1）在滿足總縱強度基礎(chǔ)上進行局部結(jié)構(gòu)加強；

（2）控制整個裝載過程中的船舶浮態(tài)，避免大縱傾的產(chǎn)生，重點關(guān)注裝載過程中的碼頭air draft 的限制；

（3）滿足cargo mass curve（裝載量曲線）對貨艙裝貨量與吃水的限制條件；

（4）確保壓載水的排空速率與裝載速率相匹配，避免出現(xiàn)裝貨須等待壓載水排空的情況，造成延遲裝載。

通過多種組合計算與分析，對該船裝/卸貨程序進行了優(yōu)化，并總結(jié)出5貨艙/8艙口大型礦砂船裝卸貨的規(guī)律。在總縱強度不變的條件下，適當加強結(jié)構(gòu)局部強度，可大大簡化裝卸貨步驟，提高裝貨效率。通過對比選優(yōu)，使該船裝/卸貨時壓載水自首向尾依次排空，沒有前后壓載水艙穿插排放或單艙多次排放的情況，并且將整個過程的縱傾控制在1% L_pp之內(nèi)，這不僅方便了實際操作，而且有效降低了裝料臂的移動次數(shù)，提高了營運效率。

礦砂船空船重量

空船重量是船舶設(shè)計者、船廠和船東共同關(guān)注的指標，是船舶設(shè)計水平的重要體現(xiàn)，直接涉及船廠和船東的經(jīng)濟效益。本船在設(shè)計之初，就從貨艙及艙口數(shù)量的選取、壓載水艙合理分布、總縱強度控制和高強度鋼應用比例等方面入手進行綜合考慮，盡量降低空船重量。為了控制結(jié)構(gòu)重量，本船對包括所有結(jié)構(gòu)在內(nèi)的分區(qū)域艙段進行有限元分析，通過結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化、形狀優(yōu)化和尺度優(yōu)化等對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計。該型船的首制船傾斜試驗結(jié)果表明，與國內(nèi)同等噸位的礦砂船相比，該船結(jié)構(gòu)重量約輕15%；日本建造的30 萬噸級VLOC 每噸結(jié)構(gòu)重量所對應的載重量約為9.7 噸，與其相比，本船的相應指標略高于該值。該船的空船重量指標達到了國際領(lǐng)先水平

礦砂船船型特點

通過30 萬噸礦砂船的開發(fā)，并參考相關(guān)資料，將大型礦砂船的主要船型特點總結(jié)如下：

（1）艏樓長度和高度的設(shè)置值得關(guān)注。艏樓長度只要滿足載重線公約對艏樓有效長度的要求即可，如果進一步加大，可能會影響艏部貨艙艙口蓋的布置。而高度的設(shè)置要充分考慮對視線的影響，由此可能導致生活樓層高度加大或?qū)訑?shù)增多。

（2）壓載水艙優(yōu)化布置是需要重點解決的難題。大型礦砂船的邊艙寬、容積大，合理確定邊壓載水艙的數(shù)量和分布，不僅要考慮船舶浮態(tài)、破艙要求、壓載到港工況下碼頭裝貨設(shè)備對船舶air draf 的限制，還需要關(guān)注壓載水置換或壓載水處理的能量消耗以及總縱強度。尤其需要重點關(guān)注壓載工況出現(xiàn)的某1 對或2 對壓載水艙不滿的情況，需要增加全空和全滿狀態(tài)的結(jié)構(gòu)強度校核計算，而非常繁瑣。因此，VLOC 壓載水艙的確定要經(jīng)過大量計算比較才能優(yōu)選出合理方案。

（3）要求裝/卸貨程序簡便、易操作。提高VLOC 裝/卸貨效率是大型礦砂船設(shè)計需要突破的難題之一，尤其是達到Single Pass Loading 要求。除了對貨艙數(shù)量和艙口數(shù)量進行論證優(yōu)選外，還要考慮艙口面積和艙底面積以及縱艙壁傾斜角度等方面的設(shè)計，盡量減小卸貨死角。通過采取局部結(jié)構(gòu)加強、控制船舶浮態(tài)、實現(xiàn)壓載水排空速率與裝載速率的匹配、減少裝載機移動次數(shù)和時間等措施，優(yōu)化裝/卸貨程序，提高船舶營運經(jīng)濟性。

礦砂船7結(jié)語

鐵礦石進口是我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展的命脈，掌控鐵礦石的海上運輸權(quán)關(guān)系到行業(yè)安全和未來發(fā)展。大型礦砂船作為鐵礦石運輸?shù)闹匾b備，其設(shè)計、研究具有深遠的意義。論文闡述了30萬噸礦砂船的主尺度要素、船級符號、線型設(shè)計、總布置和裝/卸貨程序優(yōu)化等方面的內(nèi)容，并總結(jié)了大型礦砂船的船型特點。

礦砂船船型設(shè)計

我國作為一個航運大國，遠洋船舶運輸動力主要以燃油為主；隨著國際能源緊張、石油價格飛漲，經(jīng)濟發(fā)展與燃油的供需矛盾日益突出。同時，國際組織對航運業(yè)減排要求的提高，以燃油為動力的商船面臨新的選擇，亟需可替代能源去適應時代發(fā)展的需求。

核動力船舶以其無溫室氣體排放的顯著優(yōu)點逐步受到人們的重視。然而，發(fā)展和使用核動力商船需要巨大的投資成本。因此，分析和比較核動力商船與普通燃油商船的運行成本，是核動力商船的投入實際應用的關(guān)鍵前提。目前，國外關(guān)于核動力商船經(jīng)濟性分析與論述的研究相對較少，至今國內(nèi)尚未有相關(guān)論述及研究的報道。本文以38.8 萬噸礦砂船為目標船型，將普通燃油礦砂船與核燃料富集度分別為4.45%和16.5%的核動力礦砂船在全壽命周期內(nèi)的運行費用進行分析、比較和總結(jié)，為核動力礦砂船的經(jīng)濟可行性奠定基礎(chǔ)。

礦砂船費用分析

1.1 目標船型

核動力商船的成功應用，首先必須要求核動力商船在經(jīng)濟上是可行的（即：運行成本小于或等于普通燃油商船）。核動力商船應用的潛在目標船型主要包括：集裝箱船，礦砂船，油船等大型運輸船舶。本文以38.8 萬噸礦砂船為目標船型，全壽命周期為25 年。

1.2 運行費用主要構(gòu)成

商船運行費用主要分為三類：

（1）建造投資費用。它包括船舶動力裝置投資費用與船體整體投資費用，其中商船整體投資費用應含有銀行5%的利息。同時船的拆卸回收費用需在建造費用中扣除。對于核動力商船，建造投資費用還包含退役費用。

（2）燃料費用。對于普通商船，燃料費用為重油燃燒的費用，核動力商船燃料費用為核燃料燃燒的費用。其中核燃料分為富集度4.45%和16.5%兩種類型。關(guān)于核燃料的后處理費用，目前只有美國和法國具有相對成熟的后處理技術(shù)，國際上還未形成核燃料后處理費用的統(tǒng)一標準，我國還未掌握核燃料后處理技術(shù)。與此同時，相比我國陸上大型核電站，核動力船舶核燃料量較少，核燃料的后處理可歸入國家核電站核燃料統(tǒng)一處理（深埋）。因此，核動力船的核燃料后處理費用較低，核燃料的費用計算中暫不考慮核燃料的后處理費用。

（3）運行與管理費用。運行與管理費用包含很多內(nèi)容，主要以人員工資、折舊費和維修費用為主。此外，核動力商船運行與管理費用還包括換料費。全壽命周期運行費用為建造投資費用（含利息）、燃料成本費用和運行管理費用之和。

1.3 影響因素

商船的運行費用應為全壽命周期的運行費用。由于國際能源供應形勢的轉(zhuǎn)變，油價的變化被認為是商船運行費用中變化幅度最大的因素。但是，在全壽命周期內(nèi)，鑒于普通商船與核動力商船運行費用之間的比較，通常須要假定油價是固定不變，本文中的油價假定為480 美元/t，即80 美元/桶（2011年國際石油價格約為100 美元/桶）。除此之外，商船建造投資償還銀行利息會提高商船的運行費用；核燃料價格與商船的運行管理費用的波動同樣也會對商船運行費用產(chǎn)生影響。這些影響商船運行費用的因素，本文中都做了相應假設(shè)。

礦砂船運行費用估算

2.1 建造投資費用計算

（1）船舶動力裝置投資費用據(jù)某廠的資料，普通礦砂船動力推進裝置及相關(guān)設(shè)備價格為1 314 萬美元，折合約9 000 萬元人民幣。核燃料富集度分別為4.45%和16.5%的核動力礦砂船核動力裝置的建造費用相同。核動力裝置投資按每千瓦投資費用計算，目前俄羅斯巴爾迪斯造船廠在建的海上浮動核電站功率為70MW，成本為2.32 億美元，折合每千瓦的投資為3 314 美元。根據(jù)相關(guān)資料，散貨船核動力裝置投資每千瓦約為3 500 美元。綜合上述資料并結(jié)合我國實情，核動力礦砂船核動力裝置每千瓦投資應約為3 000 美元，功率為2.94 萬千瓦的礦砂船核動力裝置投資費用約為9 000 萬美元。

（2）船體建造費用普通礦砂船與核動力礦砂船船體結(jié)構(gòu)有所不同，但其投資費用相差較小，假定船體建造費用都約1 億美元。

（3）銀行利息費用船舶動力裝置與船體建造費用之和為設(shè)備總投資額。銀行年利息按5%進行計算，且假定10 年內(nèi)償還所有債務(wù)。

（4）拆卸回收費。拆卸回收費是指船舶退役后，拆卸該船所得收益。燃油礦砂船拆卸回收費用為1 000 萬美元，核動力礦砂船為2 000 萬美元。

（5）退役費用。燃油礦砂船無退役費用，核動力礦砂船退役費用約為4 500 萬美元。

2.2 燃料費用計算

普通燃油礦砂船燃料費用計算

油價：假定礦砂船全壽命周期內(nèi)燃油價格為 480 美元/噸，即 80 美元/桶。耗油量：該礦砂船日耗油量96 t，每航次運行無數(shù)為70d，考慮往返航線船舶載重量的不同，礦砂船往返一次所需油耗近似為該船滿負荷運行60 d 所耗油量。每年預計可運行5 航次，則每年運行天數(shù)為300 d。每年耗油量為(2.88×10) t。燃油成本：每年燃油成本約為1 382 萬美元，全壽命周期內(nèi)燃油成本約為3.456 億美元。2.2.2 核動力礦砂船核燃料費用計算

（1）核燃料價格。

核燃料價格主要包括核燃料循環(huán)的前端和后端，核燃料循環(huán)的前端主要是核燃料組件的生產(chǎn)，核燃料循環(huán)的后端主要是乏燃料的后處理。核燃料組件的生產(chǎn)包括：原料購置、轉(zhuǎn)換、濃縮、元件制造四個階段。本文的核燃料價格暫不考慮乏燃料后處理。4.45%富集度核燃料價格計算：1kg 富集度為4.45%的核燃料需消耗約10kg 天然鈾，分離功約為6.0SWU（貧料中，U235 的含量為0.3%）。取：天然鈾單價為50 美元/磅，元件制造費為400 美元/kg、轉(zhuǎn)換費為3.2 美元/ kg，分離功費為110 美元/(kg·SWU) 。經(jīng)計算富集度為4.45%的核燃料單價約為2000 美元/kg。16.5%富集度核燃料價格計算：1kg 富集度為16.5%的核燃料需消耗約39kg 天然鈾，分離功約為30SWU。經(jīng)計算富集度為16.5%的核燃料單價約為8 600 美元/kg。

（2）核燃料消耗量。

核燃料消耗量主要與壓水堆的輸出功率、鈾燃耗深度、熱效率以及運行的天數(shù)有關(guān)。4.45%富集度核燃料消耗量計算：在已建造的核動力商船中，核燃料燃耗深度約為7 000MWd/ t，核燃料的富集度約為4%左右（如：陸奧為3.99%，薩瓦納為4.4%，奧拓漢為4.03%)。奧拓漢的最大輸出軸功率為8MW，堆芯壽期為500d（滿功率），裝料量約為2.98 t 。根據(jù)目前可應用于船舶的壓水堆技術(shù)水平，核燃料約為4%時，燃耗深度可達到30G Wd/t。核動力礦砂船推進功率為2.94×10kW，鈾濃度約為4.45%，熱效率為25%。換料周期為2 年。普通燃油船舶每年滿功率運行天數(shù)為300 天，核動力裝置燃料的填裝量應考慮核燃料功率的持續(xù)性，因此在設(shè)計中應留有一定的裕量，假定每年滿功率運行365 天。經(jīng)計算，礦砂船核動力裝置換料量約為2.88 t。16.5%富集度核燃料消耗量計算：核動力礦砂船推進功率為2.94×10kW，鈾濃度約為16.5%，燃耗為95GWd/t，熱效率為25%，換料周期為5 年。經(jīng)計算，礦砂船核動力裝置換料量約為2.274 t。

（3）核燃料成本：

4.45%富集度核燃料全壽命周期成本計算：每2 年核燃料成本約為576 萬美元，全壽命周期25 年內(nèi)核燃料成本約為7 200 萬美元。16.5%富集度核燃料全壽命周期成本計算：5 年核燃料成本約為1 955.7 萬美元，全壽命周期25 年內(nèi)核燃料成本約為9 778.5 萬美元。

2.3 運行與管理費用計算

2.3.1 燃油礦砂船運行與管理費用

人員管理費用：若燃油礦砂船約有20 名船員，平均每人每年4 萬美元（折合約24 萬人民幣），每年該船人員總工資80 萬美元，全壽命周期內(nèi)人員工資為2 000 萬美元。維修費用：普通遠洋船舶維修費用占船舶固定費用（不含燃油費用）15%，大型礦砂船維修費用占船舶固定費用應較低，全壽命周期維修費用約為：2 200 萬美元。折舊費：根據(jù)相關(guān)資料，以直線折舊法來計算船舶營運的折舊費，若船舶到計劃使用年限的殘值為新船造價的10%，則折舊費約為9 000 萬美元。

2.3.2 核動力礦砂船運行與管理費用

（1）核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船運行與管理費用人員管理費用

若核動力礦砂船約有25 名船員，平均每人每年5 萬美元（30 萬人民幣），每年該船人員總工資125 萬美元，全壽命周期內(nèi)人員工資3 125 萬美元。換料費用：核動力船舶每1~2 年進行一次核燃料更換，每次更換大約須要600 萬美元，持續(xù)時間為35~40 天。全壽命周期內(nèi)換料費約為9 000 萬美元。維修費用：核動力礦砂船的維修費用應包括船體維修和核動力裝置維修。船體維修假定與普通燃油礦砂船維修費用相同，核動力裝置維修采用核電站維修費用比例1.35%。全壽命周期維修費用約為3 500 美元。折舊費：由于核動力船舶的折舊費未見相關(guān)資料論述，在計算過程中，參照普通船舶的折舊方法，以直線折舊法計算，又由于核動力裝置退役費用已包含，故此處核動力船舶折舊費中所包括的核動力裝置折舊費用較低，經(jīng)計算全壽命周期折舊費用約為1 億美元。

（2）核燃料富集度為16.5%的核動力礦砂船運行與管理費用

核燃料富集度為16.5%的核動力礦砂船人員管理費用和維修費用與核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船相同，分別為3 125 萬美元和3 500 萬美元。換料費用：核動力船舶每5 年進行一次核燃料更換，每次更換大約600 萬美元，持續(xù)時間為35~40天。全壽命周期內(nèi)換料費3 000 萬美元。人員管理費用、維修費用和折舊費與核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船費用相同。

2.4 全壽命周期運行費用計算

全壽命周期運行費用為全壽命周期建造總投資（含利息）、全壽命周期燃料費和全壽命周期運行管理費用之和。

礦砂船經(jīng)濟性分析

經(jīng)上述分析，核動力礦砂船與燃油礦砂船全壽命周期運行費用。根據(jù)核動力礦砂船與燃油礦砂船全壽命周期運行費用數(shù)據(jù)表和經(jīng)濟性分析圖，可以得出以下結(jié)論：

（1）在全壽命周期內(nèi)，核動力礦砂船相比燃油礦砂船具有較好的經(jīng)濟性：核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船相比燃油礦砂船，其運行費約有5%的節(jié)??；核燃料富集度為16.5%的核動力礦砂船相比燃油礦砂船，約有10%的節(jié)省。

（2）核動力礦砂船建造總投資（含利息）費用約為普通燃油礦砂船建造總投資（含利息）費用的2倍。其中核動力礦砂船船的新建投資大約占總運行費用的50%。

（3）普通燃油礦砂船全壽命周期燃料成本費用比核動力礦砂船全壽命周期燃料成本費用大，且燃料費用比例會隨油價的變化而劇烈變化。一般而言，普通燃油船的燃油成本占總成本的比例超過50%，若油價上漲30%，可導致總成本上漲接近15%。

（4）核動力礦砂船全壽命周期運行與管理費用比普通燃油礦砂船運行與管理費用大，其中富集度為4.45%核動力礦砂船的換料費用是富集度16.5%核動力礦砂船換料費用的1.3 倍。

（5）核燃料富集度為16.5%的核動力礦砂船相對核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船有較高的核燃料費用，而運行與管理費用中的換料費用相對較低；綜合來看，核燃料富集度為16.5%的核動力礦砂船比核燃料富集度為4.45%的核動力礦砂船具有較好的經(jīng)濟性。

（6）通過對富集度為4.45%的核動力礦砂船與普通燃油礦砂船全壽命周期內(nèi)運行成本費用進行計算分析，得出：當油價高于450 美元/ t 時，核動力礦砂船船25 年全壽命周期內(nèi)的總運行成本低于傳統(tǒng)礦砂船的總運行成本，具有較好的經(jīng)濟性。

礦砂船結(jié)論

對不同核燃料富集度的核動力礦砂船與普通燃油礦砂船全壽命周期內(nèi)運行成本費用進行了分析?？梢钥闯觯汉藙恿ΦV砂船全壽命周期內(nèi)的總運行成本低于傳統(tǒng)礦砂船的總運行成本，具有較好的經(jīng)濟性。同時，若核動力礦砂船采用較高富集度的核燃料，具有更好的經(jīng)濟性。此外，核動力船舶能以較少的核燃料消耗，實現(xiàn)遠洋船舶高速化運營。相比之下，普通燃油船舶若航速增加，油耗將大幅上漲。由此可見，隨著國際石油價格的飛漲，核動力船舶相比普通燃油船舶具有較好的經(jīng)濟性優(yōu)勢。同時，隨著國際對節(jié)能減排要求的不斷提高，核動力船舶在減排方面也具有重要的意義。

銅礦砂的種類主要有黑色銅礦砂和白色石英砂兩種。其主要應用于鑄造、鍛造、機械、鋪路、冶金、熱處理、鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、集裝箱、船舶、修造、橋梁、礦山、等領(lǐng)域，是冶金行業(yè)的原材料。