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

船舶重油駁運的傳統(tǒng)加熱方式是在船舶重油儲存艙內(nèi)布置加熱盤管，通過蒸汽加熱重油達(dá)到駁運的條件。這種燃油加熱方式最大缺點是:

(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)由于加熱盤管的加工缺陷，以及蒸汽長期對加熱盤管的腐蝕，可能會帶來蒸汽的泄漏，從而影響船舶的安全營運以及對鍋爐等設(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，對于傳統(tǒng)的燃油預(yù)熱方式帶來的諸多不利因素，如何減少能源的消耗，降低船舶的運營成本，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)通過使用沉淀柜或日用柜的熱油來加熱燃油艙的燃油，而不使用或減少使用燃油艙的蒸汽加熱盤管，降低了蒸汽的耗量以及加熱盤管的安裝、維護(hù)費用。64 000 DWT散貨船系統(tǒng)原理圖見圖1。

2 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的優(yōu)點

(1)通過節(jié)省鍋爐的燃油來降低運營成本。以64 000 DWT散貨船為例，對比冬季工況下的蒸汽消耗計算，對比結(jié)果見表1。

表1 蒸汽消耗計算對比

(2)燃油艙附近貨物不因溫度高而受損。

(3)不會因為燃油艙溫度變化而造成壓載艙的腐蝕。

(4)加熱盤管減少，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)的使用將會得到更多船東的青睞，也是將來船舶燃油加熱系統(tǒng)設(shè)計發(fā)展的新趨勢。

3 節(jié)能型燃油預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 系統(tǒng)的配置

系統(tǒng)配置為:

(1)2臺預(yù)熱泵(互為備用且在備用狀態(tài)下能實現(xiàn)自動切換)。

(2)1臺熱交換器(蒸汽、熱油或電)。

(3)1臺自力式電動調(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，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，預(yù)熱泵為轉(zhuǎn)速1;

③當(dāng)海水溫度大于20℃時，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、自動和輸油泵重載3種方式:

(1)手動控制:由人工啟停相應(yīng)的預(yù)熱泵或輸油泵。

(2)自動控制:切換至自動控制方式時，系統(tǒng)會自動檢測油柜液位、溫度和海水溫度來控制預(yù)熱泵的啟動、轉(zhuǎn)速(即流量)以及駁運泵的運行等。

(3)輸油泵重載:當(dāng)輸油泵“過載”、“低壓”、“低溫”報警時，自動切換至輸油泵重載模式。當(dāng)輸油泵頻繁出現(xiàn)過載時，建議切換到手動操作。

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，用于將油柜燃油快速升溫。

3.4 系統(tǒng)的設(shè)計要求

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。液位開關(guān)位置如圖2所示。

(1)沉淀柜液位開關(guān)的位置要求:

①沉淀柜低液位報警開關(guān)位置:油柜底部到此報警開關(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警開關(guān)(略低于此液位開關(guān)即可);

③預(yù)熱泵自動啟動液位開關(guān)位置:自動啟動位置與低液位報警開關(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 液位開關(guān)位置圖

④駁運泵自動停止液位開關(guān)位置:按常規(guī)設(shè)計，即圖中C的容積。

(2)日用柜的相關(guān)設(shè)計要求:

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。其他液位開關(guān)按常規(guī)設(shè)計。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)熱管系及駁運管系建議加裝伴熱管。

3.5 設(shè)計時其他注意事項

(1)如果儲存艙的高度大于2 m，建議布置1個小隔艙，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。

小隔艙底部開孔約3×Φ100 mm應(yīng)與大艙相通，頂部邊緣設(shè)多個透氣孔，透氣孔徑不要太大，一般不要超過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)對于在冰區(qū)航行的船舶、與空氣接觸的燃油艙以及特別長的燃油艙等情形，要保留少量的加熱蒸汽盤管。

4 結(jié)語

經(jīng)實船運用，證明64 000 DWT散貨船燃油預(yù)熱系統(tǒng)有效減少了營運船舶的能源消耗，降低了船舶的運營成本。目前航運市場的競爭越來越激烈，節(jié)能降耗，提高船舶運行的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)作為重點考量內(nèi)容。