淺談船舶艙柜節能系統的應用與發展

艾志強+汪召華

【摘 要】進入21世紀，節能環保、綠色發展已成為時代發展的主題，節能環保型船舶也越來越受航運企業的青睞。為了節約燃料，遠洋船舶通常用廢氣鍋爐代替燃油輔鍋爐，以充分利用船舶主機的余熱，取得更好的經濟效益。但是因船舶降功率后廢氣的大幅度減少，經常會使船舶正常航行時廢氣鍋爐產生的蒸汽量滿足不了全船的需要，導致需要用燃油輔鍋爐來提供蒸汽，不僅浪費燃油，而且這種采用加熱盤管的傳統加熱方式會帶來諸多問題。為了節約能源，降低船舶的運營成本，改善傳統重油艙加熱方式的弊端，艙柜節能系統應運而生。

【關鍵詞】節能環保；艙柜節能系統；應用；發展

0 引言

近三十多年來，我國綜合國力有很大的提升，國際影響力顯著增強，尤其是經濟的發展舉世矚目。隨著國家綜合實力的發展，國人的生產和生活水平也有很大提高，但人均資源消費需求與資源的總量和環境污染承載能力之間的矛盾也越來越突出，并影響和制約著我們的發展，也影響我們的生產和生活。為逐步解決當前資源趨緊、環境污染嚴重等問題，經濟社會各個領域都要采取相應的措施。同樣世界上很多國家和國際組織也對節能環保越來越重視。國際海事組織（IMO）就采取了大量措施以防止國際航行的船舶造成污染。最重要的措施為MARPOL73/78公約（經1978年修訂的1973年國際防止船舶造成污染公約）的出臺，特別是其附則Ⅵ防止船舶造成大氣污染規則修正案的生效，該附則對遠洋船舶廢氣的排放提出了很高的要求。

目前，遠洋船舶發動機燃燒大量的燃油，要想降低排放除了要在發動機和燃料方面下工夫，還要降低船舶燃料的消耗，充分利用船舶上的余熱資源。為了降低船舶燃料消耗的成本，船舶發動機的燃料均為重油。而重油黏度大、流動性差，常溫下無法正常駁運和使用，這就需要先將重油加熱，現在船上通常采用鍋爐產生飽和水蒸氣，然后通過蒸汽盤管對重油艙進行加熱。船上的鍋爐有兩種類型，一種是燃油輔鍋爐，一種是廢氣鍋爐。由于廢氣鍋爐依靠船舶主機產生的廢氣對鍋爐水進行加熱，不需要消耗燃料，在船上應用很廣泛。

1 傳統蒸汽加熱方式船舶存在的問題

節能環保型船舶廢氣余熱的大幅度減少，經常會使船舶正常航行時廢氣鍋爐產生的蒸汽量滿足不了全船的需要，導致需要用燃油輔鍋爐來提供蒸汽，浪費燃油。尤其是燃油存儲艙內布置加熱盤管的傳統加熱方式，不僅耗能大，而且帶來諸多問題：

1）船體與海水之間的熱交換帶走較多熱量，能量利用率低，消耗大量蒸汽；

2）蒸汽盤管易泄露，影響船舶安全航行、污染鍋爐等設備，維修成本高；

3）燃油艙與貨艙和壓載艙的熱量傳遞，易造成貨艙貨物的損壞及加劇壓載艙的腐蝕。

2 艙柜節能系統研究現狀與應用

目前國內外對艙柜節能系統都有一些研究。艙柜節能系統中預熱轉換系統的使用，大幅度減少或取消燃油艙內的加熱盤管，有效減少燃油艙在加熱過程中與外界的熱量損失，節省蒸汽消耗，避免在航行中因燒輔鍋爐而耗油。達到最大程度的節能以及減少對貨物及船體的腐蝕。

2016年11月29日，上船院艙柜節能系統項目組在江西航海儀器有限公司的配合下，完成了艙柜節能系統的研發，并與北海船舶重工簽訂了40萬噸VLOC的艙柜節能系統產品合同。

3 艙柜節能系統工作原理及特點

3.1 工作原理

艙柜節能系統通過使用沉淀柜或日用油柜來加熱燃油艙而取消或大幅度減少燃油艙的加熱盤管。正常模式下，預熱泵和駁運泵交替運行。預熱泵運行時，將沉淀柜中的熱油駁回至燃油存儲艙，對存儲艙的冷油進行加熱。駁運泵運行時，將儲存艙中部分被加熱的熱油駁到沉淀柜中。系統根據海水溫度控制預熱泵的轉速，從而控制預熱泵的流量，也就是控制返回燃油存儲艙的加熱油量，這樣能最大限度的控制熱量損失。當沉淀柜或日用油柜達不到設計溫度時，可以用外置加熱器進行補充加熱。系統圖見圖1。

3.2 特點

1）由于熱油在大艙內的冷熱油交換時間短，能最大限度的減少因燃油之間以及燃油通過船體結構散發到海水中的熱量，從而能大幅度減少蒸汽耗量；

2）由于加熱盤管可以取消或大幅度減少，能有效降低因加熱盤管泄露造成的維修成本；

3）燃油存儲艙內的燃油表面溫度較低，不會因溫度高造成貨損，也可以避免在貨艙內出現泛潮和“出汗”現象造成貨損；

4）由于燃油儲存艙正常溫度的下降，能有效避免因溫度高傳遞造成對壓載艙的腐蝕；

5）循環管路的設計，使油柜燃油可循環加熱，能有效縮短船舶開航前輔鍋爐的開啟時間，從而節省輔鍋爐的燃油；

6）當外置加熱器為電加熱器（可選）時，如果船舶停泊期間輔機用重油，系統可以為日用柜進行循環保溫，從而有效地達到節省費用的目的；

7）該系統初期投資費用較大，大概是傳統蒸汽盤管加熱系統投資費用的十幾倍。

4 結束語

船舶作為海上主要運輸工具，隨著全球經濟一體化發展，其數量在急劇增加。同時船舶也是能耗大戶，對其進行節能減排具有重要的意義。艙柜節能系統不但可以最大限度的減少蒸汽消耗量，還可以降低傳統蒸汽加熱盤管因泄露造成的維修費用，有效避免對壓載艙的腐蝕。雖然初期設備投資費用較大，不過由于其具有節省船舶燃油消耗的優勢，設備投資陳本可以在較短時間內收回。

綜上所述，采用船舶艙柜節能系統對減少船舶燃油消耗，降低營運成本，實現船舶節能減排具有重要意義。相信隨著技術的進步和設備的不斷完善，船舶艙柜節能系統必將會有更加廣闊的應用前景。

【參考文獻】

[1]周志賢，楊令康，吳海榮.船舶燃油艙加熱系統優化設計[J].船海工程，2013，12：107-110.

[2]陳聰，吉桂軍.運輸船燃油艙加熱系統優化設計研究[J].造船技術，2015，6：38-42.

[責任編輯：田吉捷]