內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的研究及開發(fā)

呂鳳明

摘要：針對(duì)內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備中如焚燒爐在使用中發(fā)現(xiàn)的問題，提出了焚燒爐污油柜中污油水未被充分混合乳化是關(guān)鍵原因所在的觀點(diǎn)，對(duì)技術(shù)資料采取了詳細(xì)研究，尋找技術(shù)突破關(guān)鍵點(diǎn)等一些綜合性研究方法，運(yùn)用對(duì)策分析法，提出了兩個(gè)新技術(shù)解決方案。論述了方案的研究?jī)?nèi)容，對(duì)內(nèi)燃機(jī)船相關(guān)設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)路線做了詳細(xì)解析。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)船;設(shè)備;技術(shù);創(chuàng)新;研究

中圖分類號(hào)：U677.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0227-02

0? 引言

內(nèi)燃機(jī)船領(lǐng)域?qū)嵱眯滦蛯＠夹g(shù)的研究前景相當(dāng)廣泛，造船技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)層出不窮，有很大的發(fā)展空間。很多設(shè)備可以進(jìn)行技術(shù)革新或創(chuàng)新，如內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐使用過程中時(shí)常發(fā)生熄火現(xiàn)象[1]，生化生活污水處理中裝置使用中365天不能停機(jī)，存在很大的使用局限性，一級(jí)船用門開啟與關(guān)閉很不方便，內(nèi)燃機(jī)氣閥拆卸專用工具必須要一機(jī)一工具，缺少通用工具等。焚燒爐在焚燒污油時(shí)經(jīng)常中途熄火，十小時(shí)內(nèi)常見熄火可能達(dá)4～5次，故需要技術(shù)改進(jìn)。本項(xiàng)目研究的目的就是以此為代表，提出內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的研究及開發(fā)。

1? 研究的依據(jù)和意義

1.1 科學(xué)意義

以焚燒爐為代表的內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的研究及開發(fā)具有很大的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)創(chuàng)新能力是衡量高?？蒲心芰Φ囊粋€(gè)重要指標(biāo)，它代表著高校的技術(shù)創(chuàng)新能力，技術(shù)創(chuàng)新也是提升企業(yè)特別是內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。其中專利技術(shù)的質(zhì)量與數(shù)量是高校創(chuàng)新能力與核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。企業(yè)獲得并通過專利應(yīng)用可以獲得長(zhǎng)期的利益回報(bào)。企業(yè)通過購(gòu)買成果轉(zhuǎn)化獲得專利技術(shù)還可以申報(bào)高新技術(shù)企業(yè)、創(chuàng)新基金。高校研究和發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠偻ㄟ^成果轉(zhuǎn)化使得企業(yè)與學(xué)校獲得雙贏。

1.2 應(yīng)用前景

內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)是高度國(guó)際化的產(chǎn)業(yè)，也是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，在參與國(guó)際化進(jìn)程中也必然要遵循市場(chǎng)和自由化的運(yùn)行體制。中國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)當(dāng)前世界海運(yùn)量增長(zhǎng)影響力最大，而且為我國(guó)內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)發(fā)展提供了廣闊的內(nèi)需市場(chǎng)。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速、健康的發(fā)展也為內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)創(chuàng)造了良好的宏觀環(huán)境。

從2001年起到現(xiàn)在，這一時(shí)期是我國(guó)內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)加速發(fā)展的時(shí)期。我國(guó)內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)抓住機(jī)遇，以能力建設(shè)和自主創(chuàng)新為核心，取得了突出的成就，造船產(chǎn)量呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)，自主創(chuàng)新能力顯著提高，我國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為具有世界影響力的造船大國(guó)強(qiáng)國(guó)。在引進(jìn)造船技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)更加注重自主發(fā)展。多年來，內(nèi)燃機(jī)船制造業(yè)已經(jīng)形成一種在引進(jìn)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)自主品牌開發(fā)，以技術(shù)拓展市場(chǎng)的發(fā)展模式。

內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用前景很廣闊，主要涉及到內(nèi)燃機(jī)制造安裝技術(shù)、船舶制造、船舶舾裝、修船技術(shù)、船機(jī)設(shè)計(jì)與安裝、船舶輪機(jī)工程技術(shù)等。

1.3 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及問題提出

內(nèi)燃機(jī)船設(shè)備實(shí)用新型技術(shù)的創(chuàng)新研究，包括焚燒爐等設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新。焚燒爐是用來焚燒固體垃圾、廢棄船舶機(jī)艙污油的，但主要是用來焚燒污油。固體垃圾可在船舶駛離海岸12海里后直接拋棄入海。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐制造技術(shù)總體上比較成熟，但目前還存在一個(gè)比較明顯的缺陷，其相關(guān)技術(shù)研究也缺少，關(guān)注的人少，形成技術(shù)空白點(diǎn)。焚燒爐在焚燒污油時(shí)經(jīng)常中途熄火，十小時(shí)內(nèi)熄火可能有4～5次。原因分析如下：①爐溫太低;②主、輔燃燒器故障或缺少維護(hù);③來自污油箱的污油加熱溫度低于80度，水分大于50%;④污油水未給予充分的混合乳化;⑤其它原因。

上述第1、2條原因一般可以通過加強(qiáng)管理，減少人為控制因素消除問題，如輔燃燒器伴燒時(shí)間調(diào)節(jié)以增高爐膛溫度在850度左右為宜。主、輔燃燒器要定時(shí)保養(yǎng)避免燃燒器故障[2]。污油加熱溫度則完全可通過加熱器時(shí)長(zhǎng)將溫度控制在80～110℃，通過底部釋放殘水控制水分不大于50%。剩下的原因就是污油水未給予充分的混合乳化了。

2? 焚燒爐研究項(xiàng)目的分析及內(nèi)容

2.1 對(duì)策分析

針對(duì)污油水未被充分的混合乳化問題。經(jīng)研究分析及實(shí)踐證明，發(fā)現(xiàn)焚燒爐裝置原來配置的污油循環(huán)泵存在下述二個(gè)關(guān)聯(lián)原因。

第一個(gè)關(guān)聯(lián)原因是采用離心泵做污油循環(huán)泵，由于離心泵對(duì)污油水的粉碎和乳化作用較弱小，達(dá)不到滿意的污油水的粉碎和乳化效果。因此建議在本污油箱的頂部加裝一個(gè)立式攪拌機(jī)，以增強(qiáng)粉碎和乳化強(qiáng)度。

第二個(gè)關(guān)聯(lián)原因是污油循環(huán)泵原來安裝在污油箱的底部，這樣存在一個(gè)安裝位置不合理的因素，因?yàn)槲塾拖涞撞坑欣鴼堅(jiān)?，這會(huì)導(dǎo)致垃圾殘?jiān)惠敵?，?dǎo)致污油管系堵塞，特別是堵塞主燃燒器或影響燃燒器的燃燒效果，嚴(yán)重時(shí)可直接導(dǎo)致污油的焚燒熄火。故建議將污油循環(huán)泵安裝在污油箱側(cè)面一般距離底部200mm處，以避免焚燒爐中途熄火。

2.2 研究?jī)?nèi)容

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)研究提供如下技術(shù)創(chuàng)新方案：一種內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐污油箱改造裝置，包括焚燒爐本體、煙氣風(fēng)機(jī)、污油箱以及與焚燒爐本體的燃燒器連通的污油循環(huán)泵，所述污油循環(huán)泵的吸油管和回油管均與所述污油箱的側(cè)壁連通，所述;還包括一設(shè)置在所述污油箱外的立式攪拌機(jī)，所述立式攪拌機(jī)的主軸伸入所述污油箱內(nèi)，主軸末端設(shè)置有槳葉;所述污油箱的排氣管內(nèi)設(shè)置有一“U”型冷凝管，所述冷凝管最低處連通有一用于排水的細(xì)管，所述細(xì)管上設(shè)置有一截止閥。

①焚燒爐本體內(nèi)設(shè)置有火焰探測(cè)器和溫度傳感器，所述火焰探測(cè)器和溫度傳感器通過一控制器控制。

②還包括一控制箱，所述控制器設(shè)置在所述控制箱的一側(cè)面上;所述控制箱包括可觸摸的顯示屏以及報(bào)警器。

③吸油管與污油箱的連接位置距離污油箱的箱底距離不小于200mm。

④污油箱底部還設(shè)置有一放殘閥。

⑤回油管上設(shè)置有一調(diào)節(jié)閥。

3? 研究過程

3.1 所采取的研究方法

①尋找收集與焚燒爐污油箱改造裝置相關(guān)的資料[3]。

②分析并研究資料，尋找技術(shù)突破關(guān)鍵點(diǎn)。

③利用我校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備展開現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究。

④綜合分析運(yùn)用，提出實(shí)用新型專利技術(shù)方案。

⑤利用實(shí)驗(yàn)條件及模擬方法或理論推演進(jìn)行驗(yàn)證。

⑥修改技術(shù)方案。

⑦形成專利技術(shù)交底書。

⑧委托專利代理公司包裝潤(rùn)筆，并向?qū)＠痔岢鰧＠暾?qǐng)。

3.2 技術(shù)路線

下面將結(jié)合焚燒爐污油箱改造裝技術(shù)創(chuàng)新實(shí)施例中的附圖，對(duì)本技術(shù)創(chuàng)新實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)創(chuàng)新一部分實(shí)施例[4]，而不是全部的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐污油箱改造裝置，包括焚燒爐本體1、煙氣風(fēng)機(jī)2、污油箱3以及與焚燒爐本體1連通的污油循環(huán)泵4，所述污油循環(huán)泵4上連通有吸油管41和回油管63;吸油管41和回油管63的另一端連通于污油箱3的側(cè)壁;還包括一設(shè)置在污油箱3外的立式攪拌機(jī)5，立式攪拌機(jī)5的主軸51伸入污油箱3內(nèi)，主軸51末端設(shè)置有槳葉52，立式攪拌機(jī)5與污油循環(huán)泵4共同對(duì)污油進(jìn)行乳化;污油箱3還包括一加熱器，在將污油泵入焚燒爐本體1內(nèi)時(shí)要預(yù)先將污油加熱至80～100℃，同時(shí)還要保證污油的含水率低于30%;通過加熱污油，能夠使得污油箱3內(nèi)的水更快速的蒸發(fā);污油箱3上還設(shè)置有一根排氣管31，排氣管31上連接設(shè)置有一根“U”型冷凝管32，冷凝管32最低處連通有一用于排水的細(xì)管33，細(xì)管33上設(shè)置有一截止閥34，截止閥34可連通污水箱將蒸汽凝結(jié)的水排走;污油箱3的尺寸根據(jù)船體的噸位來設(shè)計(jì)，一般民用船上的污油箱的容積為500升左右，根據(jù)污油箱尺寸，應(yīng)當(dāng)選擇型號(hào)為：JBTY——200的立式攪拌機(jī);在焚燒爐本體1工作時(shí)，污油循環(huán)泵4停止污油的循環(huán)，通過油管向焚燒爐本體1的燃燒器供油，此時(shí)立式攪拌機(jī)5持續(xù)工作保障污油箱3內(nèi)的污油不發(fā)生油水分離。

所述焚燒爐本體1內(nèi)設(shè)置有火焰探測(cè)器和溫度傳感器，火焰探測(cè)器和溫度傳感器通過一控制器61控制;內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐污油箱改造裝置還包括一控制箱6，控制箱6包括可觸摸的顯示屏以及報(bào)警器;在焚燒爐本體1上安裝有一倉(cāng)門，用來投放固體垃圾或者清除爐灰的;當(dāng)焚燒爐本體1爐內(nèi)溫度降至80℃以下時(shí)，爐門才允許打開。帶觸控的顯示屏安裝在控制柜6的側(cè)面，有4個(gè)預(yù)定義的按鍵;可以用來選擇燃燒方式和停止燃燒。整個(gè)燃燒過程由 PLC控制器61自動(dòng)控制并由人機(jī)界面監(jiān)視，并安裝有火焰探測(cè)器進(jìn)行燃燒時(shí)火焰的檢測(cè)，燃燒時(shí)爐膛溫度也由PLC控制器61自動(dòng)控制;焚燒爐本體1內(nèi)高溫報(bào)警度是1200℃，煙氣風(fēng)機(jī)2的煙道高溫報(bào)警溫度是340℃。

4? 結(jié)語(yǔ)

①該種內(nèi)燃機(jī)船焚燒爐污油箱改造裝置，設(shè)置有立式攪拌機(jī)能夠配合污油循環(huán)泵對(duì)污油進(jìn)行乳化作用，配合污油循環(huán)泵共同對(duì)污油箱內(nèi)的污油進(jìn)行攪拌，防止出現(xiàn)油水分離。

②該裝置污油循環(huán)泵設(shè)置在污油箱的側(cè)面，吸油管與污油箱底部間隔設(shè)置，避免了污油內(nèi)的雜質(zhì)通過污油循環(huán)泵進(jìn)入焚燒爐本體上的燃燒器，保障了燃燒器能夠持續(xù)工作而不容易發(fā)生管路堵塞。

③該污油箱改造裝置，通過設(shè)置冷凝管，在加熱污油箱時(shí)避免了冷凝水回流至污油箱內(nèi)，使得污油內(nèi)的含水量能夠降至標(biāo)準(zhǔn)以下。

2020年10月30日本項(xiàng)目新技術(shù)獲得了國(guó)家專利局的實(shí)用新型專利：一種船用焚燒爐污油箱改造裝置。

參考文獻(xiàn)：

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