王建軍

摘要：船舶啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時(shí)產(chǎn)生大量的廢氣排放。針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)反復(fù)探討和借鑒一些相關(guān)技術(shù)，“東潤(rùn)”輪停用燃油鍋爐，加裝三組電加熱器替代燃油鍋爐的功能。從而達(dá)到船舶節(jié)能減排、降低營(yíng)運(yùn)成本的效果。

關(guān)鍵詞：“東潤(rùn)”輪;熱能轉(zhuǎn)換;改造

一、項(xiàng)目提出的背景和意義

節(jié)能減排，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳環(huán)保是世界各國(guó)的共同戰(zhàn)略，也是我們每一個(gè)地球人的責(zé)任。對(duì)此，我們國(guó)家不僅向全世界做出了鄭重承諾，而且制訂了各項(xiàng)法律法規(guī)并出臺(tái)了一些嚴(yán)厲的管控措施。作為航運(yùn)業(yè)，國(guó)際海事組織的MARPOL附則VI生效后，對(duì)船舶的排放也提出了更高、更嚴(yán)格的要求。中大航運(yùn)公司在這方面一直走在時(shí)代的前列，幾年來(lái)先后采取了多種節(jié)能減排措施，取得了豐碩的成果。但我們不會(huì)停留在以往的功勞簿上，還需要進(jìn)一步開發(fā)新的項(xiàng)目，努力爭(zhēng)取更大的成績(jī)。

多年來(lái)，航運(yùn)市場(chǎng)持續(xù)低迷不振，為了降低營(yíng)運(yùn)成本，提高船舶的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，各家船東公司都在千方百計(jì)地想辦法、找措施，由于輕、重燃油的差價(jià)大，目前船舶柴油機(jī)大部分都使用了重質(zhì)燃料油（簡(jiǎn)稱重油），而重油品質(zhì)相對(duì)較差，它在進(jìn)機(jī)前必須加熱到一定的溫度并進(jìn)行分離處理才能滿足柴油機(jī)的工況要求。對(duì)于加熱的熱源，現(xiàn)在船上基本采用的是鍋爐加熱方式，即：航行中使用廢氣鍋爐加熱，而船舶進(jìn)、出港口以及?？看a頭和錨泊期間就需要啟用燃油鍋爐為發(fā)電柴油機(jī)和主推進(jìn)柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)加熱，還要為一些輔助設(shè)備提供加熱熱源。當(dāng)前一些新型節(jié)能船舶，在經(jīng)濟(jì)航速以下運(yùn)行時(shí)，通常也會(huì)存在廢氣鍋爐產(chǎn)生熱源不足的現(xiàn)象，這時(shí)就需要啟用燃油鍋爐增加熱源。對(duì)于雜貨船和散裝船舶而言，船舶每年進(jìn)出港口、錨泊和在港的時(shí)間約占30-40%，燃油鍋爐年使用率通常在30-50%甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時(shí)產(chǎn)生大量的廢氣排放。為了解決這一問(wèn)題，通過(guò)反復(fù)探討和借鑒一些相關(guān)技術(shù)，建議公司采用“自動(dòng)控制電加熱”的方式替代燃油鍋爐，從而達(dá)到船舶節(jié)能減排、降低營(yíng)運(yùn)成本的效果。

二、項(xiàng)目實(shí)施方案

1、船舶設(shè)施情況

“東潤(rùn)”輪57000 載重噸，散裝貨船;

主機(jī)一臺(tái)，8280kw，消耗重油;

副機(jī)三臺(tái)，570kw X 3，主要消耗重油，另外消耗少量輕油;

組合式鍋爐一臺(tái)（廢氣鍋爐一臺(tái)/燃油鍋爐一臺(tái)），主要消耗重油，另外消耗少量輕油。燃油鍋爐的使用率較高，查看前期維護(hù)保養(yǎng)記錄，維護(hù)費(fèi)用比較高;

燃油情況：主機(jī)燃用180cst重質(zhì)燃料油;副機(jī)和鍋爐燃用180cst重質(zhì)燃料油及少量輕油;

航線：中國(guó)國(guó)內(nèi)南北航線。

2、項(xiàng)目基本數(shù)據(jù)來(lái)源

1）依據(jù)“東潤(rùn)”輪2016年1-12月份船舶消耗、設(shè)備管理分析總結(jié)報(bào)告及船上報(bào)告，該輪全年航行時(shí)間為2319.26小時(shí)（約為97天）;非營(yíng)運(yùn)時(shí)間約268天;副機(jī)運(yùn)行7057.65小時(shí)（約294天），重油油耗約1.404噸/臺(tái)/天;燃油鍋爐運(yùn)行時(shí)間為4926.84小時(shí)（約206天），油耗（重油216.7噸，輕油3.86噸），鍋爐年使用率達(dá)到50%以上，同時(shí)，燃油鍋爐的運(yùn)行要消耗電能并需付出一定的維護(hù)費(fèi)用。

2）燃油價(jià)格依據(jù)2017年8月28日上海市對(duì)外貿(mào)易浦東有限公司油品報(bào)價(jià)單。

3）為了準(zhǔn)確分析，再取用“中大航運(yùn)2015年節(jié)能降耗總結(jié)”數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。2015年“東潤(rùn)”輪1-12月份，主機(jī)運(yùn)行 3756.29小時(shí)（約157天）;非營(yíng)運(yùn)時(shí)間約208天;輔機(jī)運(yùn)行9043.53小時(shí)，重油油耗約1.795噸/臺(tái)/天;燃油鍋爐運(yùn)行4097.26小時(shí)（約171天），油耗（重油409.726噸，輕油約3.2噸）;鍋爐年使用率達(dá)46.8%。

3、項(xiàng)目設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

停用燃油鍋爐，加裝三組電加熱器替代燃油鍋爐的功能。各組電加熱器可以自動(dòng)控制溫度和手動(dòng)設(shè)定加熱范圍。需要改進(jìn)的工程如下：

1）主機(jī)燃油系統(tǒng)：在主機(jī)供油單元并聯(lián)加裝一只18kw的電加熱器，PID智能自動(dòng)調(diào)溫?？烧{(diào)負(fù)荷范圍0-18kw，實(shí)際需要工作負(fù)荷12kw足夠;

2）副機(jī)燃油系統(tǒng)：在副機(jī)供油單元并聯(lián)加裝一只18kw電加熱器，PID智能自動(dòng)調(diào)溫?？烧{(diào)負(fù)荷范圍0-18kw。實(shí)際需要的工作負(fù)荷：?jiǎn)闻_(tái)副機(jī)工作需要6kw，兩臺(tái)副機(jī)需要10kw;

加裝以上兩個(gè)電加熱器后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主、副機(jī)燃油加熱，滿足主機(jī)重油系統(tǒng)130oC加熱，副機(jī)重油系統(tǒng)115oC加熱，同時(shí)可兼顧主副機(jī)燃油日用柜80oC的保溫要求。

3）主機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)：“東潤(rùn)”輪原設(shè)計(jì)蒸汽加熱淡水為主機(jī)暖缸，可在該系統(tǒng)并聯(lián)加裝一組4x8kw的電加熱器組，智能數(shù)控，實(shí)際需要的工作負(fù)荷不足18kw，可手動(dòng)設(shè)定加熱范圍0-100oC，保障船舶停航期間冷卻水保溫在60-65OC。

4）中央空調(diào)系統(tǒng)也可加裝一組電加熱器，保證船員冬季取暖的需要。但因整個(gè)冬季開啟空調(diào)約需2個(gè)多月時(shí)間，綜合比較安裝加熱器的費(fèi)用與使用燃油鍋爐耗油費(fèi)用相差無(wú)幾，因此，不打算進(jìn)行該項(xiàng)工作，也就是說(shuō)，在寒冷冬季的非航行期間需要開啟燃油鍋爐以保證供暖需求。

中央空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)前采用的加熱源：航行中使用廢氣鍋爐，錨泊和在港以及進(jìn)出港口時(shí)使用燃油鍋爐。

4、項(xiàng)目分析

眾所周知，蒸汽鍋爐是熱效率比較低的設(shè)備，熱損耗大，用于主副機(jī)燃油、燃油日用柜、燃油沉淀柜、重油分油機(jī)、滑油分油機(jī)、燃油大艙及中央空調(diào)系統(tǒng)等的加熱?？梢栽O(shè)想改造如下：

1）停止運(yùn)行燃油鍋爐，停泊期間副機(jī)由使用重油改換成使用輕油，“東潤(rùn)”輪按照目前180cst重油與輕油的差價(jià)，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)講，讓副機(jī)使用重油與輕油相比較費(fèi)用基本相當(dāng)，全年僅多花費(fèi)5092元燃油費(fèi)用，可是，副機(jī)使用輕油，不僅可以減少因使用重油對(duì)副機(jī)產(chǎn)生的種種不利影響，而且還可節(jié)省大量備件、物料并可減少人力付出。然而，因燃油鍋爐停用，主機(jī)進(jìn)出港時(shí)亦需要換用輕油，如此操作，因輕油價(jià)格較高，總體費(fèi)用會(huì)比較大。

2）如果副機(jī)在停泊期間使用輕油，主機(jī)進(jìn)出港時(shí)不進(jìn)行換輕油操作，這樣，主機(jī)暖缸、主副機(jī)日用柜保溫等仍需要開啟燃油鍋爐提供必要的熱源，總體核算不可取。

3）停止運(yùn)行燃油鍋爐，同時(shí)改進(jìn)燃油加熱系統(tǒng)來(lái)滿足船舶設(shè)備所需要的熱能，保持設(shè)備全部使用重油，不使用或盡可能少使用輕油。該項(xiàng)設(shè)想對(duì)比如下：

從上表可以看出，“東潤(rùn)”輪燃油加熱系統(tǒng)改進(jìn)后停泊時(shí)每天能節(jié)省重油約0.8086噸，每天重油能節(jié)約費(fèi)用約2187元。按2016年全年以停泊天數(shù)268天計(jì)算，全年可以節(jié)省重油約176.5噸，節(jié)省輕油約3.86噸，共可節(jié)約費(fèi)用約606574元。該節(jié)能效果還是比較明顯的。

再按照“中大航運(yùn)2015年節(jié)能降耗總結(jié)”報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行比較，全年總航行天數(shù)157天，總停泊天數(shù)208天，按上面方法計(jì)算對(duì)比可以測(cè)算出“東潤(rùn)”輪燃油加熱系統(tǒng)改進(jìn)后停泊時(shí)每天能節(jié)省重油約1.82噸，每天重油能節(jié)約費(fèi)用約6042元。按2015年全年以停泊天數(shù)208天計(jì)算，全年可以節(jié)省重油約378.56噸，節(jié)省輕油約3.2噸，共可節(jié)約費(fèi)用約1273780元。

5、可靠性和安全性

電加熱器的使用，完全可以保障主副機(jī)燃油系統(tǒng)的加熱需求和主副機(jī)燃油日用柜的保溫，同時(shí)可以滿足船舶停航時(shí)對(duì)主機(jī)的暖車要求。

因電加熱器并聯(lián)在燃油系統(tǒng)中，整個(gè)管系始終充滿著燃油，因此，正常操作下不存在安全隱患。加熱器若安裝在油柜中，因要求的加熱溫度較高，當(dāng)油位較低時(shí)，加熱管裸露時(shí)，油氣濃度一定時(shí)，達(dá)到爆炸范圍和極限便會(huì)有爆炸的可能。

6、注意事項(xiàng)

1）船舶錨泊前或到港前，需保持主副機(jī)重油日用柜和沉淀柜有最大的存油量（主機(jī)日用柜艙容20立方，副機(jī)日用柜艙容19立方，主機(jī)深沉柜艙容23立方，副機(jī)沉淀柜艙容21立方），以保證停泊期間用油的需要，避免或減少啟用燃油鍋爐造成額外的浪費(fèi)。

2）安裝電加熱器后，在通常情況下，重油沉淀柜、重油分油機(jī)和燃油大艙在船舶停航時(shí)不需要加熱，只有當(dāng)錨泊或在港時(shí)間超過(guò)10天時(shí)，才需要啟用燃油鍋爐給沉淀柜加熱很短的時(shí)間以保持正常用油之需求。

3）安裝電加熱器后，鍋爐雖然基本不用，但必須保證其基本功能完好，作為備用加熱設(shè)備隨時(shí)準(zhǔn)備投入使用，必須保證順利通過(guò)船舶檢驗(yàn)。

4）燃油鍋爐停止運(yùn)行可減少27.95kw負(fù)荷（包括鍋爐風(fēng)機(jī)5.5kw，燃油鍋爐燃燒器3kw，鍋爐燃油供給泵1.5kw，鍋爐給水泵鍋2.2kw，鍋爐轉(zhuǎn)杯電機(jī)0.75kw，鍋爐預(yù)加熱器15kw），而電加熱設(shè)備的投入使用會(huì)使副機(jī)負(fù)荷有所增加，但副機(jī)增加的電負(fù)荷與停用鍋爐所降低的電負(fù)荷基本相當(dāng);

三、項(xiàng)目實(shí)施及費(fèi)用

1）需要定購(gòu)滿足船級(jí)社檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的電加熱設(shè)備和自動(dòng)控制裝置;

2）需要鋪設(shè)安裝電加熱器相關(guān)的電纜、接頭、高溫管等輔料;

3）需要改裝暖缸水管系和燃油管系并購(gòu)置管子和相關(guān)材料;

4）項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到完成預(yù)計(jì)需要30天，根據(jù)船舶運(yùn)輸任務(wù)在方便港口完成安裝和調(diào)試;

5）預(yù)計(jì)總費(fèi)用約：15萬(wàn)元人民幣，包括施工費(fèi)、設(shè)計(jì)人工費(fèi)和交通運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用及其它費(fèi)用。

四、項(xiàng)目總結(jié)

該項(xiàng)目實(shí)施后，船舶在錨泊和靠泊以及進(jìn)出港和通過(guò)狹窄航道時(shí)，可以不啟用燃油鍋爐（鍋爐作為備用設(shè)備）。建議航運(yùn)公司綜合考慮各方面情況，采納并實(shí)施此節(jié)能減排方案。

如果該項(xiàng)目得以實(shí)施，因燃油鍋爐基本停用，不僅在節(jié)能減排、降低船舶營(yíng)運(yùn)成本等方面有明顯效果，而且有利于船舶管理，主要有以下特點(diǎn)：

1）節(jié)省能耗降低排放

A、該輪按2016年情況分析，全年可節(jié)約重油176.5噸，節(jié)省輕油3.86噸，大大降低了燃油的消耗，每年最低直接節(jié)約60萬(wàn)元;

B、該輪鍋爐燃用180cst重質(zhì)燃料油及少量輕油，每年可減少排放：SO2-10335kg;CO-7396kg;NOX-9907kg;

2）降低了使用鍋爐的風(fēng)險(xiǎn)，減輕了船員的勞動(dòng)強(qiáng)度;

3）減少了對(duì)鍋爐的日常管理和定期維護(hù)，大大節(jié)省了維護(hù)費(fèi)和配件費(fèi);

4）項(xiàng)目投入成本較低，操作及維護(hù)簡(jiǎn)單;

5）安全可靠，可以滿足船舶各設(shè)備設(shè)施加熱的基本需求;

6）可節(jié)約大量淡水。

同時(shí)該項(xiàng)目：

1）緊緊圍繞國(guó)家“一帶一路”關(guān)于建設(shè)綠色節(jié)能環(huán)保船舶的發(fā)展規(guī)劃;

2）緊密配合山東港口環(huán)保節(jié)能工作重點(diǎn);

3）全力應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的“限制區(qū)域”的嚴(yán)格規(guī)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李碧英.航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀及其低碳發(fā)展的途徑[J].工程研究-跨學(xué)科視野中的工程，2012，4（3）：260-269.