“東潤”輪熱能轉換改造項目

王建軍

摘要：船舶啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時產生大量的廢氣排放。針對這一問題，通過反復探討和借鑒一些相關技術，“東潤”輪停用燃油鍋爐，加裝三組電加熱器替代燃油鍋爐的功能。從而達到船舶節能減排、降低營運成本的效果。

關鍵詞：“東潤”輪;熱能轉換;改造

一、項目提出的背景和意義

節能減排，發展綠色經濟、低碳環保是世界各國的共同戰略，也是我們每一個地球人的責任。對此，我們國家不僅向全世界做出了鄭重承諾，而且制訂了各項法律法規并出臺了一些嚴厲的管控措施。作為航運業，國際海事組織的MARPOL附則VI生效后，對船舶的排放也提出了更高、更嚴格的要求。中大航運公司在這方面一直走在時代的前列，幾年來先后采取了多種節能減排措施，取得了豐碩的成果。但我們不會停留在以往的功勞簿上，還需要進一步開發新的項目，努力爭取更大的成績。

多年來，航運市場持續低迷不振，為了降低營運成本，提高船舶的市場競爭力，各家船東公司都在千方百計地想辦法、找措施，由于輕、重燃油的差價大，目前船舶柴油機大部分都使用了重質燃料油（簡稱重油），而重油品質相對較差，它在進機前必須加熱到一定的溫度并進行分離處理才能滿足柴油機的工況要求。對于加熱的熱源，現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、出港口以及停靠碼頭和錨泊期間就需要啟用燃油鍋爐為發電柴油機和主推進柴油機的燃油系統加熱，還要為一些輔助設備提供加熱熱源。當前一些新型節能船舶，在經濟航速以下運行時，通常也會存在廢氣鍋爐產生熱源不足的現象，這時就需要啟用燃油鍋爐增加熱源。對于雜貨船和散裝船舶而言，船舶每年進出港口、錨泊和在港的時間約占30-40%，燃油鍋爐年使用率通常在30-50%甚至更長的時間。

啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時產生大量的廢氣排放。為了解決這一問題，通過反復探討和借鑒一些相關技術，建議公司采用“自動控制電加熱”的方式替代燃油鍋爐，從而達到船舶節能減排、降低營運成本的效果。

二、項目實施方案

1、船舶設施情況

“東潤”輪57000 載重噸，散裝貨船;

主機一臺，8280kw，消耗重油;

副機三臺，570kw X 3，主要消耗重油，另外消耗少量輕油;

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

燃油情況：主機燃用180cst重質燃料油;副機和鍋爐燃用180cst重質燃料油及少量輕油;

航線：中國國內南北航線。

2、項目基本數據來源

1）依據“東潤”輪2016年1-12月份船舶消耗、設備管理分析總結報告及船上報告，該輪全年航行時間為2319.26小時（約為97天）;非營運時間約268天;副機運行7057.65小時（約294天），重油油耗約1.404噸/臺/天;燃油鍋爐運行時間為4926.84小時（約206天），油耗（重油216.7噸，輕油3.86噸），鍋爐年使用率達到50%以上，同時，燃油鍋爐的運行要消耗電能并需付出一定的維護費用。

2）燃油價格依據2017年8月28日上海市對外貿易浦東有限公司油品報價單。

3）為了準確分析，再取用“中大航運2015年節能降耗總結”數據進行對比。2015年“東潤”輪1-12月份，主機運行 3756.29小時（約157天）;非營運時間約208天;輔機運行9043.53小時，重油油耗約1.795噸/臺/天;燃油鍋爐運行4097.26小時（約171天），油耗（重油409.726噸，輕油約3.2噸）;鍋爐年使用率達46.8%。

3、項目設計簡介

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控制溫度和手動設定加熱范圍。需要改進的工程如下：

1）主機燃油系統：在主機供油單元并聯加裝一只18kw的電加熱器，PID智能自動調溫。可調負荷范圍0-18kw，實際需要工作負荷12kw足夠;

2）副機燃油系統：在副機供油單元并聯加裝一只18kw電加熱器，PID智能自動調溫。可調負荷范圍0-18kw。實際需要的工作負荷：單臺副機工作需要6kw，兩臺副機需要10kw;

加裝以上兩個電加熱器后，可以實現對主、副機燃油加熱，滿足主機重油系統130oC加熱，副機重油系統115oC加熱，同時可兼顧主副機燃油日用柜80oC的保溫要求。

3）主機缸套冷卻水系統：“東潤”輪原設計蒸汽加熱淡水為主機暖缸，可在該系統并聯加裝一組4x8kw的電加熱器組，智能數控，實際需要的工作負荷不足18kw，可手動設定加熱范圍0-100oC，保障船舶停航期間冷卻水保溫在60-65OC。

4）中央空調系統也可加裝一組電加熱器，保證船員冬季取暖的需要。但因整個冬季開啟空調約需2個多月時間，綜合比較安裝加熱器的費用與使用燃油鍋爐耗油費用相差無幾，因此，不打算進行該項工作，也就是說，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。

中央空調系統當前采用的加熱源：航行中使用廢氣鍋爐，錨泊和在港以及進出港口時使用燃油鍋爐。

4、項目分析

眾所周知，蒸汽鍋爐是熱效率比較低的設備，熱損耗大，用于主副機燃油、燃油日用柜、燃油沉淀柜、重油分油機、滑油分油機、燃油大艙及中央空調系統等的加熱。可以設想改造如下：

1）停止運行燃油鍋爐，停泊期間副機由使用重油改換成使用輕油，“東潤”輪按照目前180cst重油與輕油的差價，從經濟性來講，讓副機使用重油與輕油相比較費用基本相當，全年僅多花費5092元燃油費用，可是，副機使用輕油，不僅可以減少因使用重油對副機產生的種種不利影響，而且還可節省大量備件、物料并可減少人力付出。然而，因燃油鍋爐停用，主機進出港時亦需要換用輕油，如此操作，因輕油價格較高，總體費用會比較大。

2）如果副機在停泊期間使用輕油，主機進出港時不進行換輕油操作，這樣，主機暖缸、主副機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）停止運行燃油鍋爐，同時改進燃油加熱系統來滿足船舶設備所需要的熱能，保持設備全部使用重油，不使用或盡可能少使用輕油。該項設想對比如下：

從上表可以看出，“東潤”輪燃油加熱系統改進后停泊時每天能節省重油約0.8086噸，每天重油能節約費用約2187元。按2016年全年以停泊天數268天計算，全年可以節省重油約176.5噸，節省輕油約3.86噸，共可節約費用約606574元。該節能效果還是比較明顯的。

再按照“中大航運2015年節能降耗總結”報告內容進行比較，全年總航行天數157天，總停泊天數208天，按上面方法計算對比可以測算出“東潤”輪燃油加熱系統改進后停泊時每天能節省重油約1.82噸，每天重油能節約費用約6042元。按2015年全年以停泊天數208天計算，全年可以節省重油約378.56噸，節省輕油約3.2噸，共可節約費用約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燃油系統的加熱需求和主副機燃油日用柜的保溫，同時可以滿足船舶停航時對主機的暖車要求。

因電加熱器并聯在燃油系統中，整個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，當油位較低時，加熱管裸露時，油氣濃度一定時，達到爆炸范圍和極限便會有爆炸的可能。

6、注意事項

1）船舶錨泊前或到港前，需保持主副機重油日用柜和沉淀柜有最大的存油量（主機日用柜艙容20立方，副機日用柜艙容19立方，主機深沉柜艙容23立方，副機沉淀柜艙容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。

2）安裝電加熱器后，在通常情況下，重油沉淀柜、重油分油機和燃油大艙在船舶停航時不需要加熱，只有當錨泊或在港時間超過10天時，才需要啟用燃油鍋爐給沉淀柜加熱很短的時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，作為備用加熱設備隨時準備投入使用，必須保證順利通過船舶檢驗。

4）燃油鍋爐停止運行可減少27.95kw負荷（包括鍋爐風機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，鍋爐轉杯電機0.75kw，鍋爐預加熱器15kw），而電加熱設備的投入使用會使副機負荷有所增加，但副機增加的電負荷與停用鍋爐所降低的電負荷基本相當;

三、項目實施及費用

1）需要定購滿足船級社檢驗標準的電加熱設備和自動控制裝置;

2）需要鋪設安裝電加熱器相關的電纜、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置管子和相關材料;

4）項目從設計到完成預計需要30天，根據船舶運輸任務在方便港口完成安裝和調試;

5）預計總費用約：15萬元人民幣，包括施工費、設計人工費和交通運輸等費用及其它費用。

四、項目總結

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

如果該項目得以實施，因燃油鍋爐基本停用，不僅在節能減排、降低船舶營運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：

1）節省能耗降低排放

A、該輪按2016年情況分析，全年可節約重油176.5噸，節省輕油3.86噸，大大降低了燃油的消耗，每年最低直接節約60萬元;

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

2）降低了使用鍋爐的風險，減輕了船員的勞動強度;

3）減少了對鍋爐的日常管理和定期維護，大大節省了維護費和配件費;

4）項目投入成本較低，操作及維護簡單;

5）安全可靠，可以滿足船舶各設備設施加熱的基本需求;

6）可節約大量淡水。

同時該項目：

1）緊緊圍繞國家“一帶一路”關于建設綠色節能環保船舶的發展規劃;

2）緊密配合山東港口環保節能工作重點;

3）全力應對日益嚴峻的“限制區域”的嚴格規定。

參考文獻：

[1]李碧英.航運業節能減排現狀及其低碳發展的途徑[J].工程研究-跨學科視野中的工程，2012，4（3）：260-269.