船舶空調(diào)冷凝水的回收利用探索

胡代赟　唐德才　肖沁雨

摘? 要：船舶空調(diào)是船舶的必需設備。船舶空調(diào)在使用的過程中，通常會產(chǎn)生大量的冷凝水。將冷凝水進行收集應用到鍋爐上是個創(chuàng)新型思路。本文簡述了冷凝水回收利用裝置的創(chuàng)意，該裝置可以實現(xiàn)對船空調(diào)冷凝水的回收利用，減少船舶機艙的艙底水產(chǎn)生量，降低對海洋環(huán)境的影響，在應用實踐上做出了有益的探索。

關鍵詞：空調(diào)裝置;冷凝水;鍋爐水;應用實踐

引言

日常生活中，空調(diào)裝置是很常見的設備，空調(diào)在制冷模式下工作會有冷凝水產(chǎn)生，冷凝水會被直接排放大自然中。在船舶上，工作人員也需要適宜的工作及休息環(huán)境，特別是在環(huán)境較熱的情況下，船舶空調(diào)使用制冷模式，將環(huán)境溫度控制在理想范圍。這與人們在日常生活中看到的空調(diào)裝置工況類似。船舶空調(diào)與岸上空調(diào)，在冷凝水處理方式上，因為環(huán)境不同而有所區(qū)別。

1船舶空調(diào)冷凝水的現(xiàn)狀

1.1船舶空調(diào)水的產(chǎn)生

現(xiàn)代的船舶，船舶空調(diào)是船舶輪機設備中必需的組成部分。船舶空調(diào)在使用的過程中，空調(diào)裝置的蒸發(fā)器處通常會有大量的冷凝水產(chǎn)生。冷凝水產(chǎn)生的機理都是相同的，冷凝水是從空調(diào)蒸發(fā)器下面的集水盤流出的。它的流量一般與空氣的含濕量，露點溫度，室溫等有關。整個空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝水的兩個主要地方一是蒸發(fā)器，二是加濕式風機盤管等空調(diào)末端。蒸發(fā)器和空調(diào)末端分別是為了干燥新風和消除室內(nèi)濕負荷而產(chǎn)生冷凝水。蒸發(fā)器產(chǎn)生冷凝水的原因在于，當室外空氣或新風與回風混合后，與蒸發(fā)器的表面進行熱交換冷卻除濕空氣時，因蒸發(fā)器的外壁面溫度低于室外空氣或混合風露點溫度，室外空氣或混合風所含的水蒸氣在蒸發(fā)器壁面析出而結(jié)露，當露珠增大到一定程度會滑落到蒸發(fā)器下方的冷凝水盤，從而形成了冷凝水。空調(diào)裝置的冷凝水來自于空氣中的水蒸汽，屬于不含鹽分的水。

1.2船舶空調(diào)冷凝水處理及帶來的相關問題

船舶空調(diào)冷凝水的處理的常見方法有限，即在冷凝水盤處接冷凝水管將冷凝水就近排到合適的地方。目前對船舶空調(diào)冷凝水的處理，根據(jù)船舶空調(diào)機組的設計及安裝位置而定。有的直接通向甲板，有的將冷凝水管通向機艙，通往機艙的水會成為機艙艙底水的一部分。

船舶空調(diào)冷凝水通往甲板時，可以直接到甲板的泄水孔入海。

通往機艙的冷凝水成為機艙艙底水后，按照目前的海洋防污染法規(guī)，機艙艙底水不能直接排到舷外。根據(jù)海洋防污公約，航行在特殊區(qū)域以外的船舶排放污水應船舶正在途中航行，必須通過油水分離設備或過濾設備。

1.3船舶空調(diào)冷凝水的應用

冷凝水作為空調(diào)正常運行的副產(chǎn)品，常規(guī)都是直接或間接排海。目前看到的應用是有些鉆井船將其收集起來作為工業(yè)淡水的補充部分。

經(jīng)過研究分析，空調(diào)冷凝水來源于空氣中的水蒸氣，冷凝后雖含有少量雜質(zhì)，不及普通純凈淡水，但是作為船舶淡水的補充是可行的。船舶淡水的來源有兩個，即碼頭補充和船舶造水機制造。這種不含鹽分的空調(diào)冷凝水，經(jīng)過簡單處理后，符合船舶鍋爐的使用要求。因此，將空調(diào)冷凝水收集后作為鍋爐補給水來利用，不僅解決了機艙艙底水的問題，而且節(jié)約了海水淡化的成本，可極大地提升船舶運營的經(jīng)濟性和環(huán)保性。

2船舶鍋爐水使用要求

船舶無論是蒸汽機船還是汽輪機船內(nèi)燃機船，都設有鍋爐。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于推動主輔機或者加溫燃油，化學品船舶還用蒸汽加熱海水或淡水，對貨艙進行清洗。鍋爐用水不當，會造成一系列的問題，甚至造成不同程度的破壞。

鍋爐水的供水質(zhì)量要求包括懸浮物、堿度、硬度、含鹽量、導電率、溶解氧、氯根等。針對實際應用場景，對懸浮物、堿度、硬度、含鹽量這些指標進行控制。

未經(jīng)處理或處理不當?shù)乃哂幸欢ǖ挠捕炔⒑袣怏w等雜質(zhì)，其造成的危害有生成水垢、腐蝕鍋爐、汽水共沸。溶解于水中的鹽分積累到一定程度，就會從水中析出，沉積在鍋爐水管以及容器壁上。這種固體沉積物俗稱水銹或水垢。另外，析出物還可以形成疏松的懸浮物，沉積在鍋底或下聯(lián)箱底部，這些沉淀物就是泥渣。水垢影響熱傳遞，導熱系數(shù)為鋼材的1/10，傳熱不良會引起局部過熱，嚴重時導致管子鼓泡、燒彎、燒裂，甚至使得爐膽及燃燒室頂燒塌。

另外有了水垢，就必須經(jīng)常清洗鍋爐。清洗鍋爐，不僅影響船舶運行，還增加洗爐時的人力物力。而且對鍋爐本身的敲鏟、酸洗，也會影響鍋爐使用壽命。

空調(diào)裝置的冷凝水可以作為船舶淡水，同時由于不含鹽分，因此可以考慮用到鍋爐上。

3船舶空調(diào)冷凝水的應用設計

設計完整的冷凝水回收再利用管系設備布置方案，便于對冷凝水進行儲存、處理和輸送，最終按鍋爐水的要求，完成對鍋爐的給水補充。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前的船舶上沒有這樣的裝置。這與實際在船工作時見到的現(xiàn)狀一致。因此所研制的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)將空調(diào)冷凝水變廢為寶的效果。

3.1設計內(nèi)容：

1、對空調(diào)蒸發(fā)器進行相關研究，分析冷凝水在不同環(huán)境下的產(chǎn)生量和水質(zhì);

2、根據(jù)冷凝水的特點，設計一套能夠完成對冷凝水的儲存、過濾和輸送的系統(tǒng);

3、設計一套自動控制方案，完成對冷凝水儲存狀態(tài)的監(jiān)控報警和對鍋爐水狀態(tài)的監(jiān)測，從而實現(xiàn)對鍋爐水的自動補給。

3.2設計路線：

加裝冷凝水儲水柜，與鍋爐相關的管路，閥門等，完成系統(tǒng)硬件連接;給冷凝水儲水柜配備液位傳感器，設定高位、高位、低位報警;設計一套自動控制功能，使系統(tǒng)完成冷凝水的自動回收、液位監(jiān)控、自動輸送等功能。相關管路上適當位置上安裝濾器，避免空調(diào)處的雜物進入儲水柜后堵塞管路或者被泵吸入。

4船舶空調(diào)冷凝水的應用實踐總結(jié)

根據(jù)應用設計，完成了裝置的部件安裝，實現(xiàn)各應用功能。同時，本裝置屬于創(chuàng)新型設計，申請并獲得了相關專利。船用空調(diào)在使用的過程中，產(chǎn)生的冷凝水冷凝水，基本沒有鹽分，對改善鍋爐水質(zhì)具有很大現(xiàn)實意義和實用價值，也可以向船舶進行推廣。該應用具有如下創(chuàng)新點和優(yōu)點：

1、實現(xiàn)船空調(diào)冷凝水的回收利用，減少船舶機艙的艙底水產(chǎn)生量。

2、實現(xiàn)船用鍋爐給水補充的新方式。鍋爐水的水質(zhì)要求較高，而大量的空調(diào)冷凝水符合鍋爐的供給要求。

3、實現(xiàn)機艙油水分離設備的使用時間減少，降低對海洋環(huán)境的影響。

參考文獻

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[2]? MARPOL Convention and Protocols AnnexⅠ，《MARMARPOL CONSOLIDATED EDTION》? 2017