10 500 DWT滾裝船貨艙通風及除濕系統設計要點

盧永勇，盧 斌

(中國長江航運集團金陵船廠，江蘇 南京 210015)

10 500 DWT滾裝船貨艙通風及除濕系統設計要點

盧永勇，盧 斌

(中國長江航運集團金陵船廠，江蘇 南京 210015)

針對滾裝船貨艙通風難度大、系統復雜且造價高等特點，以10 500 DWT滾裝船為例，介紹了3個貨艙的通風系統設備配置、裝卸貨模式、航行模式，分析了滾裝船貨艙通風的特點，同時介紹了除濕系統的組成、系統原理等。經實際運行，該船通風系統和除濕系統均達到設計要求，運行良好。

滾裝船；貨艙；船舶通風；除濕系統

0 引言

滾裝船的貨艙為水平分隔，可設多層貨艙。為便于多裝貨物和滾裝方便，通常不設橫艙壁，甚至無支柱支撐貨艙甲板。寬大的貨艙主要用來運輸各種規格的車輛，如小至轎車大至重型卡車，也可裝載其他品種的貨物。由于貨物以車輛居多，貨艙內通常會堆積可燃氣體，為了充分排除艙內氣體，因而對通風要求極為苛刻。又因為部分貨品如卷紙等需要存放在干燥環境內以防受潮，故對貨艙空氣的水分含量要控制，船上必須配有除濕系統以保持艙內空氣干燥。本文以10 500 DWT滾裝船為例，對貨艙區通風系統和除濕系統的設計要點進行說明。

1 主要量度

10 500 DWT滾裝船主要量度：總長188.4 m，型寬26.5 m，型深8.9 m，頂甲板高度23.05 m。

2 滾裝船貨艙通風系統

通風系統主要用于將貨艙內的舊風及含有的危險氣體等排出艙外，以及輸入足夠的新鮮空氣，保證貨物安全以及工作人員的安全需要。

通風系統由風機和消音器、控制箱、配電箱、風道及關閉裝置、自動化系統組成。

規范和公約對貨艙換氣次數的下限設定較低，一般為6次/h。規范對滾裝船貨艙通風換氣次數，沒有單獨給出明確要求，一般根據實際裝貨需要，由船東在規格書中提出，但用戶提出的要求遠遠高于規范對一般貨船的要求。裝卸貨時艙門打開，以送風考核來設計；航行時貨艙關閉，以抽風考核。但本船的貨艙尾部設永久大開口，故均以送風考核。

影響通風效果的主要因素為換氣量、風機壓頭、風速、風道布置等。

換氣量，以換氣次數考核即每小時把艙內空氣置換的次數。風機壓頭，根據風道阻力計算而得。風速，無強制規定，推薦按平均流速附近5 m/s送風對風道截面積進行設計，建議不要超過10 m/s。風道布置，流通效果通過優化風道布置來實現，盡可能減少死角。若風道布置不合理，出現過多的死角，即使滿足換氣次數，也會使空氣不流通。

10 500 DWT滾裝船水平劃分為上中下3個大貨艙。裝卸貨時貨物車輛處于使用狀態，要求通風效果良好，換氣量大；而在航行模式下，無車輛使用，可降低換氣次數。各貨艙裝/卸貨時，換氣次數為n1=20 次/h，航行時換氣次數為n2=10 次/h。

3 3個貨艙的通風系統情況

貨艙各艙風機及風量分配圖如圖1所示。圖中，S表示送風，E表示抽風，S/E或E/S表示可逆轉；?表示停，表示流向；①表示送風機，②為送/抽風機，③為抽風機。

3.1 上貨艙

上貨艙容積V上=21 155 m3,配備9臺送風機，規格(數量×流量×壓頭，下同)：7臺×10.5 m3/s×640 Pa，2臺×22.1 m3/s×850 Pa。

(1)裝卸貨模式：送風理論總量為Q1=V上n1=423 100 m3/h。

風機使用情況：7臺×10.5 m3/s×640 Pa，2臺×22.1 m3/s×850 Pa。

送風實際總量Q1′=423 720 m3/h。

(2)航行模式：送風理論總量為Q2=V上n2=211 550 m3/h。

風機使用情況：2臺×10.5 m3/s×640 Pa，2臺×22.1 m3/s×850 Pa。

送風實際總量Q2′=234 720 m3/h。

3.2 中貨艙

中貨艙容積V中=29 564 m3，風機配置： 14臺風機，含9臺可逆式，其中4臺為專職送風用，1臺為專職抽風機。可逆式風機在正反向時風量不同，正轉風量為12 m3/s，逆轉風量為6.8 m3/s。具體為：

(1)裝卸貨模式：送風理論總量為Q3=V中n1=591 280 m3/h。

風機使用情況： 7臺×12 m3/s×640 Pa，4臺×6.8 m3/s×850 Pa；2臺×32.0 m3/s×940 Pa。

送風實際總量Q3′=630 720 m3/h

(2)航行模式：抽風理論總量為Q4=V中n2=295 640 m3/h。

抽風機使用情況：5臺×6.8 m3/s×640 Pa，5臺×12m3/s×640 Pa；同時使用的送風機：2臺×32.0 m3/s×940 Pa；2臺×12 m3/s×640 Pa以增加流通效果。

實際抽風量Q4′=338 400 m3/h 。

3.3 下貨艙

下貨艙容積V下=11 960 m3，風機配置6臺：4臺×10.8 m3/s×730 Pa，均為可逆式風機，逆轉時6 m3/s×730 Pa；送風機2臺×17.0 m3/s×800 Pa。

(1)裝卸貨模式：送風理論總量為Q5=V下n1=23 920 m3/h。

風機使用情況：2臺×10.8 m3/s×730 Pa，2臺×6 m3/s×730 Pa，2臺×17 m3/s×800 Pa。

送風實際總量Q5′=243 360 m3/h。

(2)航行模式：抽風理論總量為Q6=V下n1=119 600 m3/h。

抽風機使用情況：2臺×6.8 m3/s×640 Pa，2臺×10.8 m3/s×640 Pa；同時使用的送風機：2臺×17.0 m3/s×940 Pa以增加流通效果。

實際抽風量Q6′=120 960 m3/h。

通過計算結果顯示,3個艙實際送風總量和實際抽風量均滿足要求。

經過多方案對比、優化，本船的3個貨艙配備了29臺風機，選用可逆轉風機可降低風機數量。風機及風道布置在兩舷側結構內；甲板面上的通風端口設可關閉的裝置，通風系統工作時打開，本船為水密百葉窗。

4 滾裝船通風的特點

4.1 通風總量大且風機數量多

因為滾裝船貨艙容積大，換氣次數多，故通風總量大,風機數量多。

4.2 多種運行模式且自動化程度高

運行模式分為裝卸貨模式及航行模式，以便在不同狀態下選擇相應模式滿足需要和節省能耗。能集中遙控，在集控室和駕駛室分別設有控制板，對各個貨艙的風機成組操作，也可獨立對每臺風機單獨操作，有自動也有手動模式。駕駛室還要求設有對貨艙通風系統的運行監控，任何風機的運行狀況以及各貨艙風量的大小都可適時監控。

4.3 風機選型難度大

選型過程需要設計部門與通風設備廠家緊密協作才可完成。做初步方案時，一般根據幾個目標廠家的風機外形參數及排量，結合安裝空間來確定各貨艙所需的最大風機數量；根據貨艙總體結構確定風機的合理布置位置，以確保最佳流通效果；根據流速和流量的要求確定風道的凈開口大小和風道結構大小；根據風道的結構等情況選擇合適的風機壓頭。為減少風機數量，在設計時可采用可逆轉風機，以適應不同通風模式，還能降低成本。以上各步驟同時或交叉進行。初步方案可能有多套，必須考慮不同方案的設備成本，只有不斷優化才能最終確定。

因貨艙要裝危險品及含可燃氣體，故風機均為防爆型。若為送風機，根據位置，可無防爆要求。

4.4 風道布置困難

進出端口風速一般約為5 m/s，風道內流速一般小于10 m/s，以降低水分吸入貨艙及降低噪音,加大風道的截面積。另外為了降低噪音，每臺風機視噪音情況配有消音器。同時因為風機數量多，風道數量也多，多垂直遍布于整個貨艙區域,必然與縱橫交錯的各類管路在空間位置上發生沖突。

5 貨艙除濕系統

貨艙除濕系統獨立于通風系統，主要用于除去貨艙空氣中的水分，維持貨艙干燥的環境，利于貨物的儲存和長期運輸，如運輸卷紙等紙制品。

5.1 除濕系統組成

除濕系統組成：除濕器，2路相對獨立風道：除濕風道和排濕風道，蒸汽加熱系統，控制系統；風道上設有調風門、電動氣密風閘、電動防火風閘等。

5.2 除濕系統設計與安裝

需要除濕的貨艙是可密封的，以減少或防止外來水分的進入。在設計上，根據貨艙的容積、航行區域空氣的含濕量，計算出需要除去的水量。除濕器規格的選擇，通常是由船廠向設備廠家提供所需的參數再由廠家進行計算和選型。除濕器一般安裝在與貨艙臨近的設備間，分別與通風管路和貨艙及外界相通，設氣密風閘用來隔離危險區域，設防火風閘來滿足防火要求。調風門在系統調試階段按風量固定好開度，以后一般不再改變。

5.3 除濕系統原理

系統原理：通過風機和相連的除濕管道將貨艙的濕空氣送經除濕器干燥后再返回貨艙內，若把貨艙作為系統的一部分，則此空氣為內部閉式循環。貨艙濕空氣在流經干燥器時水分被吸附在干燥器的電動干燥轉輪上，另一路來自外界經過加熱過的空氣將吸附在干燥器內的水分蒸發，通過排濕管道送入大氣，排濕風道管路為開式。吸濕主要是靠除濕器內的轉輪，它是由高吸水材料制成的，是除濕器的核心部件。排濕則是靠被加熱的外來高溫空氣流經轉輪將其上的水分蒸發后經風機送至大氣。濕空氣管路上要包覆25 mm厚的隔熱材料并在適當位置設放泄閥以排除可能的凝水。蒸汽系統的作用則是加熱排濕空氣。在控制方面，在貨艙的合適位置布置合適數量的溫度和濕度傳感器，用以控制系統的自動運行。除濕系統運行時，通風系統要關閉，以減少外來水分。貨艙除濕系統原理圖如圖2所示。圖中，虛線為蒸汽管路，實線為貨艙空氣管路。

6 結語

貨艙通風和除濕系統是滾裝船的重要系統，設計質量關系到船東的經濟效益。10 500 DWT的通風系統和除濕系統營運過程中工作狀態良好，船東很滿意。

2013-06-20

盧永勇(1973-)，男，工程師，從事輪機專業；盧斌(1981-)，男，工程師，從事輪機設計。

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