10 500 DWT滾裝船貨艙通風(fēng)及除濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

盧永勇，盧 斌

(中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)金陵船廠，江蘇 南京 210015)

10 500 DWT滾裝船貨艙通風(fēng)及除濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

盧永勇，盧 斌

(中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)金陵船廠，江蘇 南京 210015)

針對(duì)滾裝船貨艙通風(fēng)難度大、系統(tǒng)復(fù)雜且造價(jià)高等特點(diǎn)，以10 500 DWT滾裝船為例，介紹了3個(gè)貨艙的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備配置、裝卸貨模式、航行模式，分析了滾裝船貨艙通風(fēng)的特點(diǎn)，同時(shí)介紹了除濕系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)原理等。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，該船通風(fēng)系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行良好。

滾裝船；貨艙；船舶通風(fēng)；除濕系統(tǒng)

0 引言

滾裝船的貨艙為水平分隔，可設(shè)多層貨艙。為便于多裝貨物和滾裝方便，通常不設(shè)橫艙壁，甚至無(wú)支柱支撐貨艙甲板。寬大的貨艙主要用來(lái)運(yùn)輸各種規(guī)格的車輛，如小至轎車大至重型卡車，也可裝載其他品種的貨物。由于貨物以車輛居多，貨艙內(nèi)通常會(huì)堆積可燃?xì)怏w，為了充分排除艙內(nèi)氣體，因而對(duì)通風(fēng)要求極為苛刻。又因?yàn)椴糠重浧啡缇砑埖刃枰娣旁诟稍锃h(huán)境內(nèi)以防受潮，故對(duì)貨艙空氣的水分含量要控制，船上必須配有除濕系統(tǒng)以保持艙內(nèi)空氣干燥。本文以10 500 DWT滾裝船為例，對(duì)貨艙區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

1 主要量度

10 500 DWT滾裝船主要量度：總長(zhǎng)188.4 m，型寬26.5 m，型深8.9 m，頂甲板高度23.05 m。

2 滾裝船貨艙通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)主要用于將貨艙內(nèi)的舊風(fēng)及含有的危險(xiǎn)氣體等排出艙外，以及輸入足夠的新鮮空氣，保證貨物安全以及工作人員的安全需要。

通風(fēng)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和消音器、控制箱、配電箱、風(fēng)道及關(guān)閉裝置、自動(dòng)化系統(tǒng)組成。

規(guī)范和公約對(duì)貨艙換氣次數(shù)的下限設(shè)定較低，一般為6次/h。規(guī)范對(duì)滾裝船貨艙通風(fēng)換氣次數(shù)，沒(méi)有單獨(dú)給出明確要求，一般根據(jù)實(shí)際裝貨需要，由船東在規(guī)格書中提出，但用戶提出的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范對(duì)一般貨船的要求。裝卸貨時(shí)艙門打開，以送風(fēng)考核來(lái)設(shè)計(jì)；航行時(shí)貨艙關(guān)閉，以抽風(fēng)考核。但本船的貨艙尾部設(shè)永久大開口，故均以送風(fēng)考核。

影響通風(fēng)效果的主要因素為換氣量、風(fēng)機(jī)壓頭、風(fēng)速、風(fēng)道布置等。

換氣量，以換氣次數(shù)考核即每小時(shí)把艙內(nèi)空氣置換的次數(shù)。風(fēng)機(jī)壓頭，根據(jù)風(fēng)道阻力計(jì)算而得。風(fēng)速，無(wú)強(qiáng)制規(guī)定，推薦按平均流速附近5 m/s送風(fēng)對(duì)風(fēng)道截面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，建議不要超過(guò)10 m/s。風(fēng)道布置，流通效果通過(guò)優(yōu)化風(fēng)道布置來(lái)實(shí)現(xiàn)，盡可能減少死角。若風(fēng)道布置不合理，出現(xiàn)過(guò)多的死角，即使?jié)M足換氣次數(shù)，也會(huì)使空氣不流通。

10 500 DWT滾裝船水平劃分為上中下3個(gè)大貨艙。裝卸貨時(shí)貨物車輛處于使用狀態(tài)，要求通風(fēng)效果良好，換氣量大；而在航行模式下，無(wú)車輛使用，可降低換氣次數(shù)。各貨艙裝/卸貨時(shí)，換氣次數(shù)為n1=20 次/h，航行時(shí)換氣次數(shù)為n2=10 次/h。

3 3個(gè)貨艙的通風(fēng)系統(tǒng)情況

貨艙各艙風(fēng)機(jī)及風(fēng)量分配圖如圖1所示。圖中，S表示送風(fēng)，E表示抽風(fēng)，S/E或E/S表示可逆轉(zhuǎn)；?表示停，表示流向；①表示送風(fēng)機(jī)，②為送/抽風(fēng)機(jī)，③為抽風(fēng)機(jī)。

3.1 上貨艙

上貨艙容積V上=21 155 m3,配備9臺(tái)送風(fēng)機(jī)，規(guī)格(數(shù)量×流量×壓頭，下同)：7臺(tái)×10.5 m3/s×640 Pa，2臺(tái)×22.1 m3/s×850 Pa。

(1)裝卸貨模式：送風(fēng)理論總量為Q1=V上n1=423 100 m3/h。

風(fēng)機(jī)使用情況：7臺(tái)×10.5 m3/s×640 Pa，2臺(tái)×22.1 m3/s×850 Pa。

送風(fēng)實(shí)際總量Q1′=423 720 m3/h。

(2)航行模式：送風(fēng)理論總量為Q2=V上n2=211 550 m3/h。

風(fēng)機(jī)使用情況：2臺(tái)×10.5 m3/s×640 Pa，2臺(tái)×22.1 m3/s×850 Pa。

送風(fēng)實(shí)際總量Q2′=234 720 m3/h。

3.2 中貨艙

中貨艙容積V中=29 564 m3，風(fēng)機(jī)配置： 14臺(tái)風(fēng)機(jī)，含9臺(tái)可逆式，其中4臺(tái)為專職送風(fēng)用，1臺(tái)為專職抽風(fēng)機(jī)。可逆式風(fēng)機(jī)在正反向時(shí)風(fēng)量不同，正轉(zhuǎn)風(fēng)量為12 m3/s，逆轉(zhuǎn)風(fēng)量為6.8 m3/s。具體為：

(1)裝卸貨模式：送風(fēng)理論總量為Q3=V中n1=591 280 m3/h。

風(fēng)機(jī)使用情況： 7臺(tái)×12 m3/s×640 Pa，4臺(tái)×6.8 m3/s×850 Pa；2臺(tái)×32.0 m3/s×940 Pa。

送風(fēng)實(shí)際總量Q3′=630 720 m3/h

(2)航行模式：抽風(fēng)理論總量為Q4=V中n2=295 640 m3/h。

抽風(fēng)機(jī)使用情況：5臺(tái)×6.8 m3/s×640 Pa，5臺(tái)×12m3/s×640 Pa；同時(shí)使用的送風(fēng)機(jī)：2臺(tái)×32.0 m3/s×940 Pa；2臺(tái)×12 m3/s×640 Pa以增加流通效果。

實(shí)際抽風(fēng)量Q4′=338 400 m3/h 。

3.3 下貨艙

下貨艙容積V下=11 960 m3，風(fēng)機(jī)配置6臺(tái)：4臺(tái)×10.8 m3/s×730 Pa，均為可逆式風(fēng)機(jī)，逆轉(zhuǎn)時(shí)6 m3/s×730 Pa；送風(fēng)機(jī)2臺(tái)×17.0 m3/s×800 Pa。

(1)裝卸貨模式：送風(fēng)理論總量為Q5=V下n1=23 920 m3/h。

風(fēng)機(jī)使用情況：2臺(tái)×10.8 m3/s×730 Pa，2臺(tái)×6 m3/s×730 Pa，2臺(tái)×17 m3/s×800 Pa。

送風(fēng)實(shí)際總量Q5′=243 360 m3/h。

(2)航行模式：抽風(fēng)理論總量為Q6=V下n1=119 600 m3/h。

抽風(fēng)機(jī)使用情況：2臺(tái)×6.8 m3/s×640 Pa，2臺(tái)×10.8 m3/s×640 Pa；同時(shí)使用的送風(fēng)機(jī)：2臺(tái)×17.0 m3/s×940 Pa以增加流通效果。

實(shí)際抽風(fēng)量Q6′=120 960 m3/h。

通過(guò)計(jì)算結(jié)果顯示,3個(gè)艙實(shí)際送風(fēng)總量和實(shí)際抽風(fēng)量均滿足要求。

經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比、優(yōu)化，本船的3個(gè)貨艙配備了29臺(tái)風(fēng)機(jī)，選用可逆轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)可降低風(fēng)機(jī)數(shù)量。風(fēng)機(jī)及風(fēng)道布置在兩舷側(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)；甲板面上的通風(fēng)端口設(shè)可關(guān)閉的裝置，通風(fēng)系統(tǒng)工作時(shí)打開，本船為水密百葉窗。

4 滾裝船通風(fēng)的特點(diǎn)

4.1 通風(fēng)總量大且風(fēng)機(jī)數(shù)量多

因?yàn)闈L裝船貨艙容積大，換氣次數(shù)多，故通風(fēng)總量大,風(fēng)機(jī)數(shù)量多。

4.2 多種運(yùn)行模式且自動(dòng)化程度高

運(yùn)行模式分為裝卸貨模式及航行模式，以便在不同狀態(tài)下選擇相應(yīng)模式滿足需要和節(jié)省能耗。能集中遙控，在集控室和駕駛室分別設(shè)有控制板，對(duì)各個(gè)貨艙的風(fēng)機(jī)成組操作，也可獨(dú)立對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)操作，有自動(dòng)也有手動(dòng)模式。駕駛室還要求設(shè)有對(duì)貨艙通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控，任何風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況以及各貨艙風(fēng)量的大小都可適時(shí)監(jiān)控。

4.3 風(fēng)機(jī)選型難度大

選型過(guò)程需要設(shè)計(jì)部門與通風(fēng)設(shè)備廠家緊密協(xié)作才可完成。做初步方案時(shí)，一般根據(jù)幾個(gè)目標(biāo)廠家的風(fēng)機(jī)外形參數(shù)及排量，結(jié)合安裝空間來(lái)確定各貨艙所需的最大風(fēng)機(jī)數(shù)量；根據(jù)貨艙總體結(jié)構(gòu)確定風(fēng)機(jī)的合理布置位置，以確保最佳流通效果；根據(jù)流速和流量的要求確定風(fēng)道的凈開口大小和風(fēng)道結(jié)構(gòu)大??；根據(jù)風(fēng)道的結(jié)構(gòu)等情況選擇合適的風(fēng)機(jī)壓頭。為減少風(fēng)機(jī)數(shù)量，在設(shè)計(jì)時(shí)可采用可逆轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，以適應(yīng)不同通風(fēng)模式，還能降低成本。以上各步驟同時(shí)或交叉進(jìn)行。初步方案可能有多套，必須考慮不同方案的設(shè)備成本，只有不斷優(yōu)化才能最終確定。

因貨艙要裝危險(xiǎn)品及含可燃?xì)怏w，故風(fēng)機(jī)均為防爆型。若為送風(fēng)機(jī)，根據(jù)位置，可無(wú)防爆要求。

4.4 風(fēng)道布置困難

進(jìn)出端口風(fēng)速一般約為5 m/s，風(fēng)道內(nèi)流速一般小于10 m/s，以降低水分吸入貨艙及降低噪音,加大風(fēng)道的截面積。另外為了降低噪音，每臺(tái)風(fēng)機(jī)視噪音情況配有消音器。同時(shí)因?yàn)轱L(fēng)機(jī)數(shù)量多，風(fēng)道數(shù)量也多，多垂直遍布于整個(gè)貨艙區(qū)域,必然與縱橫交錯(cuò)的各類管路在空間位置上發(fā)生沖突。

5 貨艙除濕系統(tǒng)

貨艙除濕系統(tǒng)獨(dú)立于通風(fēng)系統(tǒng)，主要用于除去貨艙空氣中的水分，維持貨艙干燥的環(huán)境，利于貨物的儲(chǔ)存和長(zhǎng)期運(yùn)輸，如運(yùn)輸卷紙等紙制品。

5.1 除濕系統(tǒng)組成

除濕系統(tǒng)組成：除濕器，2路相對(duì)獨(dú)立風(fēng)道：除濕風(fēng)道和排濕風(fēng)道，蒸汽加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)；風(fēng)道上設(shè)有調(diào)風(fēng)門、電動(dòng)氣密風(fēng)閘、電動(dòng)防火風(fēng)閘等。

5.2 除濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝

需要除濕的貨艙是可密封的，以減少或防止外來(lái)水分的進(jìn)入。在設(shè)計(jì)上，根據(jù)貨艙的容積、航行區(qū)域空氣的含濕量，計(jì)算出需要除去的水量。除濕器規(guī)格的選擇，通常是由船廠向設(shè)備廠家提供所需的參數(shù)再由廠家進(jìn)行計(jì)算和選型。除濕器一般安裝在與貨艙臨近的設(shè)備間，分別與通風(fēng)管路和貨艙及外界相通，設(shè)氣密風(fēng)閘用來(lái)隔離危險(xiǎn)區(qū)域，設(shè)防火風(fēng)閘來(lái)滿足防火要求。調(diào)風(fēng)門在系統(tǒng)調(diào)試階段按風(fēng)量固定好開度，以后一般不再改變。

5.3 除濕系統(tǒng)原理

系統(tǒng)原理：通過(guò)風(fēng)機(jī)和相連的除濕管道將貨艙的濕空氣送經(jīng)除濕器干燥后再返回貨艙內(nèi)，若把貨艙作為系統(tǒng)的一部分，則此空氣為內(nèi)部閉式循環(huán)。貨艙濕空氣在流經(jīng)干燥器時(shí)水分被吸附在干燥器的電動(dòng)干燥轉(zhuǎn)輪上，另一路來(lái)自外界經(jīng)過(guò)加熱過(guò)的空氣將吸附在干燥器內(nèi)的水分蒸發(fā)，通過(guò)排濕管道送入大氣，排濕風(fēng)道管路為開式。吸濕主要是靠除濕器內(nèi)的轉(zhuǎn)輪，它是由高吸水材料制成的，是除濕器的核心部件。排濕則是靠被加熱的外來(lái)高溫空氣流經(jīng)轉(zhuǎn)輪將其上的水分蒸發(fā)后經(jīng)風(fēng)機(jī)送至大氣。濕空氣管路上要包覆25 mm厚的隔熱材料并在適當(dāng)位置設(shè)放泄閥以排除可能的凝水。蒸汽系統(tǒng)的作用則是加熱排濕空氣。在控制方面，在貨艙的合適位置布置合適數(shù)量的溫度和濕度傳感器，用以控制系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行。除濕系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)要關(guān)閉，以減少外來(lái)水分。貨艙除濕系統(tǒng)原理圖如圖2所示。圖中，虛線為蒸汽管路，實(shí)線為貨艙空氣管路。

6 結(jié)語(yǔ)

貨艙通風(fēng)和除濕系統(tǒng)是滾裝船的重要系統(tǒng)，設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系到船東的經(jīng)濟(jì)效益。10 500 DWT的通風(fēng)系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)過(guò)程中工作狀態(tài)良好，船東很滿意。

2013-06-20

盧永勇(1973-)，男，工程師，從事輪機(jī)專業(yè)；盧斌(1981-)，男，工程師，從事輪機(jī)設(shè)計(jì)。

U664.8

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