淺談船舶艙柜節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

艾志強(qiáng)+汪召華

【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)，節(jié)能環(huán)保、綠色發(fā)展已成為時代發(fā)展的主題，節(jié)能環(huán)保型船舶也越來越受航運(yùn)企業(yè)的青睞。為了節(jié)約燃料，遠(yuǎn)洋船舶通常用廢氣鍋爐代替燃油輔鍋爐，以充分利用船舶主機(jī)的余熱，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。但是因船舶降功率后廢氣的大幅度減少，經(jīng)常會使船舶正常航行時廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量滿足不了全船的需要，導(dǎo)致需要用燃油輔鍋爐來提供蒸汽，不僅浪費(fèi)燃油，而且這種采用加熱盤管的傳統(tǒng)加熱方式會帶來諸多問題。為了節(jié)約能源，降低船舶的運(yùn)營成本，改善傳統(tǒng)重油艙加熱方式的弊端，艙柜節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能環(huán)保；艙柜節(jié)能系統(tǒng)；應(yīng)用；發(fā)展

0 引言

近三十多年來，我國綜合國力有很大的提升，國際影響力顯著增強(qiáng)，尤其是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展舉世矚目。隨著國家綜合實(shí)力的發(fā)展，國人的生產(chǎn)和生活水平也有很大提高，但人均資源消費(fèi)需求與資源的總量和環(huán)境污染承載能力之間的矛盾也越來越突出，并影響和制約著我們的發(fā)展，也影響我們的生產(chǎn)和生活。為逐步解決當(dāng)前資源趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，經(jīng)濟(jì)社會各個領(lǐng)域都要采取相應(yīng)的措施。同樣世界上很多國家和國際組織也對節(jié)能環(huán)保越來越重視。國際海事組織（IMO）就采取了大量措施以防止國際航行的船舶造成污染。最重要的措施為MARPOL73/78公約（經(jīng)1978年修訂的1973年國際防止船舶造成污染公約）的出臺，特別是其附則Ⅵ防止船舶造成大氣污染規(guī)則修正案的生效，該附則對遠(yuǎn)洋船舶廢氣的排放提出了很高的要求。

目前，遠(yuǎn)洋船舶發(fā)動機(jī)燃燒大量的燃油，要想降低排放除了要在發(fā)動機(jī)和燃料方面下工夫，還要降低船舶燃料的消耗，充分利用船舶上的余熱資源。為了降低船舶燃料消耗的成本，船舶發(fā)動機(jī)的燃料均為重油。而重油黏度大、流動性差，常溫下無法正常駁運(yùn)和使用，這就需要先將重油加熱，現(xiàn)在船上通常采用鍋爐產(chǎn)生飽和水蒸氣，然后通過蒸汽盤管對重油艙進(jìn)行加熱。船上的鍋爐有兩種類型，一種是燃油輔鍋爐，一種是廢氣鍋爐。由于廢氣鍋爐依靠船舶主機(jī)產(chǎn)生的廢氣對鍋爐水進(jìn)行加熱，不需要消耗燃料，在船上應(yīng)用很廣泛。

1 傳統(tǒng)蒸汽加熱方式船舶存在的問題

節(jié)能環(huán)保型船舶廢氣余熱的大幅度減少，經(jīng)常會使船舶正常航行時廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量滿足不了全船的需要，導(dǎo)致需要用燃油輔鍋爐來提供蒸汽，浪費(fèi)燃油。尤其是燃油存儲艙內(nèi)布置加熱盤管的傳統(tǒng)加熱方式，不僅耗能大，而且?guī)碇T多問題：

1）船體與海水之間的熱交換帶走較多熱量，能量利用率低，消耗大量蒸汽；

2）蒸汽盤管易泄露，影響船舶安全航行、污染鍋爐等設(shè)備，維修成本高；

3）燃油艙與貨艙和壓載艙的熱量傳遞，易造成貨艙貨物的損壞及加劇壓載艙的腐蝕。

2 艙柜節(jié)能系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

目前國內(nèi)外對艙柜節(jié)能系統(tǒng)都有一些研究。艙柜節(jié)能系統(tǒng)中預(yù)熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的使用，大幅度減少或取消燃油艙內(nèi)的加熱盤管，有效減少燃油艙在加熱過程中與外界的熱量損失，節(jié)省蒸汽消耗，避免在航行中因燒輔鍋爐而耗油。達(dá)到最大程度的節(jié)能以及減少對貨物及船體的腐蝕。

2016年11月29日，上船院艙柜節(jié)能系統(tǒng)項(xiàng)目組在江西航海儀器有限公司的配合下，完成了艙柜節(jié)能系統(tǒng)的研發(fā)，并與北海船舶重工簽訂了40萬噸VLOC的艙柜節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)品合同。

3 艙柜節(jié)能系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

3.1 工作原理

艙柜節(jié)能系統(tǒng)通過使用沉淀柜或日用油柜來加熱燃油艙而取消或大幅度減少燃油艙的加熱盤管。正常模式下，預(yù)熱泵和駁運(yùn)泵交替運(yùn)行。預(yù)熱泵運(yùn)行時，將沉淀柜中的熱油駁回至燃油存儲艙，對存儲艙的冷油進(jìn)行加熱。駁運(yùn)泵運(yùn)行時，將儲存艙中部分被加熱的熱油駁到沉淀柜中。系統(tǒng)根據(jù)海水溫度控制預(yù)熱泵的轉(zhuǎn)速，從而控制預(yù)熱泵的流量，也就是控制返回燃油存儲艙的加熱油量，這樣能最大限度的控制熱量損失。當(dāng)沉淀柜或日用油柜達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度時，可以用外置加熱器進(jìn)行補(bǔ)充加熱。系統(tǒng)圖見圖1。

3.2 特點(diǎn)

1）由于熱油在大艙內(nèi)的冷熱油交換時間短，能最大限度的減少因燃油之間以及燃油通過船體結(jié)構(gòu)散發(fā)到海水中的熱量，從而能大幅度減少蒸汽耗量；

2）由于加熱盤管可以取消或大幅度減少，能有效降低因加熱盤管泄露造成的維修成本；

3）燃油存儲艙內(nèi)的燃油表面溫度較低，不會因溫度高造成貨損，也可以避免在貨艙內(nèi)出現(xiàn)泛潮和“出汗”現(xiàn)象造成貨損；

4）由于燃油儲存艙正常溫度的下降，能有效避免因溫度高傳遞造成對壓載艙的腐蝕；

5）循環(huán)管路的設(shè)計(jì)，使油柜燃油可循環(huán)加熱，能有效縮短船舶開航前輔鍋爐的開啟時間，從而節(jié)省輔鍋爐的燃油；

6）當(dāng)外置加熱器為電加熱器（可選）時，如果船舶停泊期間輔機(jī)用重油，系統(tǒng)可以為日用柜進(jìn)行循環(huán)保溫，從而有效地達(dá)到節(jié)省費(fèi)用的目的；

7）該系統(tǒng)初期投資費(fèi)用較大，大概是傳統(tǒng)蒸汽盤管加熱系統(tǒng)投資費(fèi)用的十幾倍。

4 結(jié)束語

船舶作為海上主要運(yùn)輸工具，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，其數(shù)量在急劇增加。同時船舶也是能耗大戶，對其進(jìn)行節(jié)能減排具有重要的意義。艙柜節(jié)能系統(tǒng)不但可以最大限度的減少蒸汽消耗量，還可以降低傳統(tǒng)蒸汽加熱盤管因泄露造成的維修費(fèi)用，有效避免對壓載艙的腐蝕。雖然初期設(shè)備投資費(fèi)用較大，不過由于其具有節(jié)省船舶燃油消耗的優(yōu)勢，設(shè)備投資陳本可以在較短時間內(nèi)收回。

綜上所述，采用船舶艙柜節(jié)能系統(tǒng)對減少船舶燃油消耗，降低營運(yùn)成本，實(shí)現(xiàn)船舶節(jié)能減排具有重要意義。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的不斷完善，船舶艙柜節(jié)能系統(tǒng)必將會有更加廣闊的應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]