船舶加裝脫硫系統對機艙通風系統布置的影響

摘" " 要：船舶的脫硫系統由較多的設備組成，洗滌塔的尺寸大，涉及的管路系統較多。船舶加裝脫硫系統會對機艙底層和煙囪的設備布置、管路布置產生較大影響。同時也會對機艙通風系統的布置產生影響，這也是比較容易忽略的部分。本文通過2700TEU集裝箱船加裝脫硫系統的項目，闡述船舶加裝脫硫系統對機艙通風系統的布置產生的影響以及機艙通風系統布置的優化方案。

關鍵詞：脫硫系統；機艙通風；布置優化

中圖分類號：U622.1" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

Influence of Ship’s Desulfurization System Installation on the

Layout of Engine Room Ventilation System

CAI Kaihua，" LIU Qian

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，" Guangzhou 511462 ）

Abstract： The ship’s desulfurization system is composed of many equipments， involving the size of the washing tower is large， and many pipeline systems. The installation of the ship’s desulfurization system will have a great impact on the equipment amp; piping layout in the engine room bottom and funnel. At the same time， it will also affect the layout of the ventilation system in the engine room， which is also easy to ignore. Through the project of adding desulfurization system to 2 700 FEU container ships of CSSC Huangpu Wenchong Shipping Co. Ltd.， this paper expounds the impact of adding desulfurization system to ships on the layout of engine room ventilation system and the optimization scheme of the layout of engine room ventilation system.

Key words： desulfurization system;nbsp; engine room ventilation;" layout optimization

1" " "引言

全球船舶每年排放硫氧化物（SOX）約為1 500萬噸、氮氧化物（NOX）約為2 500萬噸、顆粒物（Particulate Matter，PM）約為130萬噸，船舶廢氣排放成為全球港口和海域的主要大氣污染源之一。自2015年1月1日起，在排放控制區域（Emission Control Area，ECA）內實行0.1%燃油硫質量分數限值；自2020年1月1日起，在全球海域內實行0.5%燃油硫質量分數限值[1]。隨著全球硫排放法規的生效，考慮到綜合成本與管理，為船舶加裝脫硫系統無疑成為更多船東的選擇。

2 700 TEU集裝箱船是一艘國際遠洋集裝箱船，主要用于干貨集裝箱、冷藏集裝箱、危險貨物集裝箱的運輸。在船舶合同生效10個月后船東正式提出加裝脫硫系統，此時船舶的設計均已完成，準備開工建造。

2" " 脫硫系統

2.1" "選擇脫硫系統

在脫硫系統的選擇上，有開式、閉式、混合式三種。開式脫硫系統，利用海水作為洗滌液，由于海水本身具有自然的堿度，系統組成比較簡單，不需要存儲洗滌液和廢液，洗滌液可以直接排放到大海中，大大的節省了空間，在船舶廢氣洗滌系統中應用最多[2]。所以本項目加裝的脫硫系統選用的是開式系統，主要由U型洗滌塔、海水泵以及控制與檢測系統組成，如圖1所示。開式脫硫系統工作的流程是由海水泵在海水總管上取海水，直接送至洗滌塔，利用海水中的堿性物質中和煙氣中的SOX，吸收反應后生成鹽類物質，再通過洗滌水直接排出舷外。

2.2" "加裝脫硫系統

根據開式脫硫系統的原理圖，在項目原有設計基礎上確定洗滌塔、海水泵的位置以及海水管的走向。

本項目的煙囪在船舶的中后部，煙囪的后部為集裝箱堆放區。由于洗滌塔的尺寸較大，無法布置在原煙囪里。經過綜合分析，決定占用一部分集裝箱的堆放區域，從D甲板開始向后擴大煙囪的面積，用來布置洗滌塔及相關管路和設備，如圖2所示。

經過設計院脫硫能力的計算，本項目設計了三臺海水泵。為了保證海水泵在各種海況下均可以吸到海水，海水泵需要布置在機艙底層[3]。綜合機艙內的總體布局和海水總管的位置，三臺海水泵布置在機艙前壁，直接從海水總管上吸取海水。由于洗滌塔布置在尾部，海水泵布置在機艙前壁，所以從海水泵出來的海水管需要在機艙底層從前壁繞至尾部右舷后才能向上進入洗滌塔，從洗滌塔出來的洗滌水向下到機艙底層后分別從船舶尾部兩側排出舷外。

3" " "對機艙通風系統的影響

機艙通風系統除了維持機艙溫度，保證設備正常運轉以外，也要防止廢氣聚集，為工作人員提供良好的工作環境，更需要有效地節省資源，降低能耗[4]。增加脫硫系統后，本項目煙囪和機艙底層的設備、管系均有所修改，對機艙通風系統的布置也產生了一定的影響，主要體現在煙囪百葉窗安裝位置和機艙底層風管布置兩方面。

3.1" "煙囪百葉窗

機艙的排風百葉窗安裝在煙囪的后壁上，分布在橋樓甲板和羅經甲板。增加脫硫系統后，橋樓甲板和羅經甲板后壁的位置局部向后移動。局部擴大的部分與原煙囪相通，因此安裝在局部后移壁上的那部分百葉窗也需要隨著后壁移動。

3.2" "機艙風管

機艙底層的風管布置在機艙的四個角落，如圖3所示。機艙底層的層高為3.3 m，除去上方結構、電纜和管系的布置，風管的布置高度約為2.1 m。脫硫海水管是通徑為600 mm的玻璃鋼管，從海水泵出來后向上布置在下平臺的反面，能夠布置的高度為2.2 m。在海水管繞行路徑上，洗滌塔廠家對海水管的布置高度有要求，要求海水管的布置高度只能升高不能降低，所以海水管需一直保持2.2 m以上的高度布置。從圖3可以看出，機艙底層風管與海水管在路徑上有三處交叉，分別是機艙前壁、中尾部和尾部。機艙底層主通道凈高，是一個控制要點，該凈高滿足規范要求，才能實現趨熱降溫效果[5]。為保證層高，風管與海水管在高度上無法避開。由于海水管的直徑較大，為減少加裝帶來的修改，這已然是能找到的最優路徑。所以，急需對機艙底層的風管進行路徑優化，以滿足海水管的布置。

綜上所述，增加脫硫系統對煙囪百葉窗的影響較小，修改安裝位置即可。然而對于機艙底層風管布置來說，需要優化機艙底層風管的布置，影響較大，所以下面只對機艙底層風管的優化方案進行論述。

4" " 機艙底層風管優化方案

根據機艙內設備、管路、風管的實際布置情況，三處交叉所處的情況不同，采取優化的方式也不盡相同。下面從局部降低風管、末端風口縮短以及路徑優化三個方面對機艙底層三處交叉布置的風管進行優化。

4.1" "局部降低

機艙中尾部左舷的送風管與進洗滌塔的海水管交叉布置，交叉位置在主機工具板的背面。這里是不需要操作和通行的地方，不受層高影響。針對此處交叉，采取的優化方案則是將風管局部降低，呈“凹”字形布置，如圖4所示，避開進洗滌塔海水管。

4.2" "末端縮短

機艙尾部的送風管與出洗滌塔排左舷外的海水管交叉布置，交叉位置在該段送風管的末端。機艙通風管系的布置，采用重點局部通風，新鮮空氣送至主要的工作場所以及一些高溫處所[5]。這里的末端風口只是改善該區域內的通風情況，不是給特定設備送風。針對此處交叉，采取的優化方案則是直接將風管的末端縮短，滿足該區域的送風即可。

4.3" "路徑優化

機艙前壁的送風管與海水管交叉布置，交叉位置在風管的中段，且在通道上方受層高限制，不能通過簡單的局部降低和末端縮短的方式進行優化，需要從根本上解決問題—重新規劃風管路徑。

1）路徑的選擇

機艙前壁的風管共布置四個風口，以海水管為分隔，兩個在左側，兩個在右側，風量均來自機艙前壁的結構風道。海水管左側兩個風口的風量若不從機艙前壁的結構風道上獲取，那就需要單獨布置一路風管負責這兩個風口的風量，就可以不與海水管交叉布置。按此思路，優化后的路徑為海水管右側兩個風口的風量依舊從機艙前壁的結構風道中獲取，維持原設計；海水管左側兩個風口的風量則從上一層平臺機艙前壁的結構風道上獲取，從起吊區域邊上位置設計一路垂直向下的風管，布置在海水管的左側單獨負責兩個風口向機艙底層送風，從而避開海水管，如圖5所示。

2）風量的分配

風管的路徑確定后，有起吊區域邊垂直風管和機艙前壁結構風道兩路風管向機艙底層送風，這兩路風管的風量需重新分配。新增垂直風管的風量為海水管左側兩個風口風量之和，機艙前壁的結構風道的風量為海水管右側兩個風口風量之和。根據重新分配后的風量計算垂直風管和結構風道的風速、設計尺寸等參數，如表1所示。

3）風道的修改

風量重新分配后，機艙前壁結構風道內的風量減小，該風道內的流通面積也相應減小。由于結構風道的板材已下料，本著修改簡單、修改量少的原則，故在風道內增加隔板，起到減小風道流通面積的作用。隔板是一塊中空的結構板，中空的面積則為結構風道內實際流通的面積，隔板的中空尺寸按照表1的長、寬即可。

4）風口的位置

機艙底層對通風的要求高，布置風管時要合理設計出風口[5]，所以優化后的風口位置盡量與原方案中風口位置保持一致，確保通風效果。在原方案中，海水管左側靠近舷側的風口是朝向尾部送風，同樣的，優化后的風口從垂直風管上向舷側開支管偏向尾部送風。優化后垂直風管布置在機艙斜梯和吊口之間，海水管左側靠近船中的風口若按照原方案向尾部開支管則會影響機艙斜梯的正常通行。對比優化前后方案，垂直風管的位置與原風口所處的位置一致，所以采用在垂直風管的底面加裝格柵送風的方案代替原風口，如圖6所示。

5" " "結論

在船舶加裝脫硫系統的過程中，由于機艙已成型，遵循修改簡單、修改量少的原則，通過局部降低、末端縮短以及路徑優化的方式對機艙通風系統進行優化，為今后集裝箱船加裝脫硫系統時機艙通風系統的優化提供參考。現將機艙通風布置的優化總結如下：

1）在滿足層高及不影響使用的情況下，可以局部降低風管的高度，成“凹”字型布置，避開障礙；

2）不是給特定設備送風的風口可以適當的延長或縮短，保證該區域內的送風，維持機艙內溫度；

3）優化機艙風管的走向，重新分配風量，新舊風口位置保持一致，完成區域送風，確保通風效果；

4）結構風道內的風量減小后，在結構風道內增加隔板，減小風道內的流通面積，完成結構風道的改造。

參考文獻

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