節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的運(yùn)用

黃 宇，沈 勇，鄭 波

(江蘇新世紀(jì)造船有限公司，江蘇靖江214518)

0 引言

船舶重油駁運(yùn)的傳統(tǒng)加熱方式是在船舶重油儲(chǔ)存艙內(nèi)布置加熱盤(pán)管，通過(guò)蒸汽加熱重油達(dá)到駁運(yùn)的條件。這種燃油加熱方式最大缺點(diǎn)是:

(1)熱能利用率非常低，船體與海水之間的熱交換帶走了較多的熱量。

(2)由于加熱盤(pán)管的加工缺陷，以及蒸汽長(zhǎng)期對(duì)加熱盤(pán)管的腐蝕，可能會(huì)帶來(lái)蒸汽的泄漏，從而影響船舶的安全營(yíng)運(yùn)以及對(duì)鍋爐等設(shè)備的污染。

(3)由于燃油艙的加熱、高溫及結(jié)露等原因，極易損害貨艙的貨物而造成貨損。

綜上所述，對(duì)于傳統(tǒng)的燃油預(yù)熱方式帶來(lái)的諸多不利因素，如何減少能源的消耗，降低船舶的運(yùn)營(yíng)成本，已經(jīng)成為船廠和船東考慮的重要內(nèi)容。本文以64 000 DWT散貨船為例，介紹節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用。

1 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的介紹

系統(tǒng)通過(guò)使用沉淀柜或日用柜的熱油來(lái)加熱燃油艙的燃油，而不使用或減少使用燃油艙的蒸汽加熱盤(pán)管，降低了蒸汽的耗量以及加熱盤(pán)管的安裝、維護(hù)費(fèi)用。64 000 DWT散貨船系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1。

2 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

(1)通過(guò)節(jié)省鍋爐的燃油來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本。以64 000 DWT散貨船為例，對(duì)比冬季工況下的蒸汽消耗計(jì)算，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 蒸汽消耗計(jì)算對(duì)比

(2)燃油艙附近貨物不因溫度高而受損。

(3)不會(huì)因?yàn)槿加团摐囟茸兓斐蓧狠d艙的腐蝕。

(4)加熱盤(pán)管減少，鍋爐容量可適當(dāng)減小，使新造船及修船成本降低。

因此，該系統(tǒng)的使用將會(huì)得到更多船東的青睞，也是將來(lái)船舶燃油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展的新趨勢(shì)。

3 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的配置

系統(tǒng)配置為:

(1)2臺(tái)預(yù)熱泵(互為備用且在備用狀態(tài)下能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換)。

(2)1臺(tái)熱交換器(蒸汽、熱油或電)。

(3)1臺(tái)自力式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(蒸汽、熱油)。

(4)2只預(yù)緊彈簧單向閥。

(5)控制屏上安裝有觸摸屏，顯示海水溫度、油柜溫度、泵工作狀態(tài)。

(6)根據(jù)海水溫度的變化調(diào)整預(yù)熱泵的轉(zhuǎn)速，從而控制燃油流量。

該預(yù)熱泵配備的是變頻電機(jī)。如:

①當(dāng)海水溫度約5℃時(shí)，預(yù)熱泵為額定轉(zhuǎn)速;

②當(dāng)海水溫度介于10℃與20℃之間時(shí)，預(yù)熱泵為轉(zhuǎn)速1;

③當(dāng)海水溫度大于20℃時(shí)，預(yù)熱泵為轉(zhuǎn)速2。

圖1 系統(tǒng)原理圖

3.2 系統(tǒng)的控制

控制分為手動(dòng)、自動(dòng)和輸油泵重載3種方式:

(1)手動(dòng)控制:由人工啟停相應(yīng)的預(yù)熱泵或輸油泵。

(2)自動(dòng)控制:切換至自動(dòng)控制方式時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)油柜液位、溫度和海水溫度來(lái)控制預(yù)熱泵的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速(即流量)以及駁運(yùn)泵的運(yùn)行等。

(3)輸油泵重載:當(dāng)輸油泵“過(guò)載”、“低壓”、“低溫”報(bào)警時(shí)，自動(dòng)切換至輸油泵重載模式。當(dāng)輸油泵頻繁出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，建議切換到手動(dòng)操作。

3.3 預(yù)熱系統(tǒng)的循環(huán)加熱

在熱交換器出口安裝通往沉淀柜(日用柜)的閥門(mén)，用于將油柜燃油快速升溫。

3.4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

此系統(tǒng)在通常情況下使用沉淀柜燃油作為預(yù)熱油，日用柜僅作為備用。液位開(kāi)關(guān)位置如圖2所示。

(1)沉淀柜液位開(kāi)關(guān)的位置要求:

①沉淀柜低液位報(bào)警開(kāi)關(guān)位置:油柜底部到此報(bào)警開(kāi)關(guān)之間的容積應(yīng)能保證柴油機(jī)1 h的消耗量和預(yù)熱泵1 h的額定流量，即圖2中A的容積;

②預(yù)熱泵的吸口位置:為了保證預(yù)熱泵能吸到較高溫度的熱油，預(yù)熱泵吸口盡量靠近低液位報(bào)警開(kāi)關(guān)(略低于此液位開(kāi)關(guān)即可);

③預(yù)熱泵自動(dòng)啟動(dòng)液位開(kāi)關(guān)位置:自動(dòng)啟動(dòng)位置與低液位報(bào)警開(kāi)關(guān)位置之間的容積大約為1 h的柴油機(jī)消耗和預(yù)熱泵的流量，即圖中B的容積;

圖2 液位開(kāi)關(guān)位置圖

④駁運(yùn)泵自動(dòng)停止液位開(kāi)關(guān)位置:按常規(guī)設(shè)計(jì)，即圖中C的容積。

(2)日用柜的相關(guān)設(shè)計(jì)要求:

預(yù)熱泵的吸口位置應(yīng)低于柴油機(jī)的吸口，高于泄放口。其他液位開(kāi)關(guān)按常規(guī)設(shè)計(jì)。但日用柜應(yīng)有溢流至沉淀柜的溢流口，且溢流口的吸口應(yīng)伸至日用柜的底部。

(3)預(yù)熱泵的安裝位置:

為減少預(yù)熱泵的吸口阻力，預(yù)熱泵盡量靠近沉淀柜。預(yù)熱管系及駁運(yùn)管系建議加裝伴熱管。

3.5 設(shè)計(jì)時(shí)其他注意事項(xiàng)

(1)如果儲(chǔ)存艙的高度大于2 m，建議布置1個(gè)小隔艙，以免熱油上升。隔離艙的要求容積為:(主機(jī)消耗+預(yù)熱泵1 h的耗量)×(2～5)倍。

小隔艙底部開(kāi)孔約3×Φ100 mm應(yīng)與大艙相通，頂部邊緣設(shè)多個(gè)透氣孔，透氣孔徑不要太大，一般不要超過(guò)Φ30 mm。

隔離板應(yīng)有重疊部分，重疊部分的容積約為3.0 m3。

(2)對(duì)于在冰區(qū)航行的船舶、與空氣接觸的燃油艙以及特別長(zhǎng)的燃油艙等情形，要保留少量的加熱蒸汽盤(pán)管。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)船運(yùn)用，證明64 000 DWT散貨船燃油預(yù)熱系統(tǒng)有效減少了營(yíng)運(yùn)船舶的能源消耗，降低了船舶的運(yùn)營(yíng)成本。目前航運(yùn)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，節(jié)能降耗，提高船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)作為重點(diǎn)考量?jī)?nèi)容。