節能型燃油預熱系統的運用

黃 宇，沈 勇，鄭 波

(江蘇新世紀造船有限公司，江蘇靖江214518)

0 引言

船舶重油駁運的傳統加熱方式是在船舶重油儲存艙內布置加熱盤管，通過蒸汽加熱重油達到駁運的條件。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備的污染。

(3)由于燃油艙的加熱、高溫及結露等原因，極易損害貨艙的貨物而造成貨損。

綜上所述，對于傳統的燃油預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，已經成為船廠和船東考慮的重要內容。本文以64 000 DWT散貨船為例，介紹節能型燃油預熱系統在船舶上的應用。

1 節能型燃油預熱系統的介紹

系統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、維護費用。64 000 DWT散貨船系統原理圖見圖1。

2 節能型燃油預熱系統的優點

(1)通過節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，鍋爐容量可適當減小，使新造船及修船成本降低。

因此，該系統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設計發展的新趨勢。

3 節能型燃油預熱系統的設計

3.1 系統的配置

系統配置為:

(1)2臺預熱泵(互為備用且在備用狀態下能實現自動切換)。

(2)1臺熱交換器(蒸汽、熱油或電)。

(3)1臺自力式電動調節閥(蒸汽、熱油)。

(4)2只預緊彈簧單向閥。

(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。

(6)根據海水溫度的變化調整預熱泵的轉速，從而控制燃油流量。

該預熱泵配備的是變頻電機。如:

①當海水溫度約5℃時，預熱泵為額定轉速;

②當海水溫度介于10℃與20℃之間時，預熱泵為轉速1;

③當海水溫度大于20℃時，預熱泵為轉速2。

圖1 系統原理圖

3.2 系統的控制

控制分為手動、自動和輸油泵重載3種方式:

(1)手動控制:由人工啟停相應的預熱泵或輸油泵。

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

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

3.3 預熱系統的循環加熱

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 系統的設計要求

此系統在通常情況下使用沉淀柜燃油作為預熱油，日用柜僅作為備用。液位開關位置如圖2所示。

(1)沉淀柜液位開關的位置要求:

①沉淀柜低液位報警開關位置:油柜底部到此報警開關之間的容積應能保證柴油機1 h的消耗量和預熱泵1 h的額定流量，即圖2中A的容積;

②預熱泵的吸口位置:為了保證預熱泵能吸到較高溫度的熱油，預熱泵吸口盡量靠近低液位報警開關(略低于此液位開關即可);

③預熱泵自動啟動液位開關位置:自動啟動位置與低液位報警開關位置之間的容積大約為1 h的柴油機消耗和預熱泵的流量，即圖中B的容積;

圖2 液位開關位置圖

④駁運泵自動停止液位開關位置:按常規設計，即圖中C的容積。

(2)日用柜的相關設計要求:

預熱泵的吸口位置應低于柴油機的吸口，高于泄放口。其他液位開關按常規設計。但日用柜應有溢流至沉淀柜的溢流口，且溢流口的吸口應伸至日用柜的底部。

(3)預熱泵的安裝位置:

為減少預熱泵的吸口阻力，預熱泵盡量靠近沉淀柜。預熱管系及駁運管系建議加裝伴熱管。

3.5 設計時其他注意事項

(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:(主機消耗+預熱泵1 h的耗量)×(2～5)倍。

小隔艙底部開孔約3×Φ100 mm應與大艙相通，頂部邊緣設多個透氣孔，透氣孔徑不要太大，一般不要超過Φ30 mm。

隔離板應有重疊部分，重疊部分的容積約為3.0 m3。

(2)對于在冰區航行的船舶、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 結語

經實船運用，證明64 000 DWT散貨船燃油預熱系統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，節能降耗，提高船舶運行的經濟性已經作為重點考量內容。