节能型燃油预热系统的运用

黄 宇，沈 勇，郑 波

(江苏新世纪造船有限公司，江苏靖江214518)

0 引言

船舶重油驳运的传统加热方式是在船舶重油储存舱内布置加热盘管，通过蒸汽加热重油达到驳运的条件。这种燃油加热方式最大缺点是:

(1)热能利用率非常低，船体与海水之间的热交换带走了较多的热量。

(2)由于加热盘管的加工缺陷，以及蒸汽长期对加热盘管的腐蚀，可能会带来蒸汽的泄漏，从而影响船舶的安全营运以及对锅炉等设备的污染。

(3)由于燃油舱的加热、高温及结露等原因，极易损害货舱的货物而造成货损。

综上所述，对于传统的燃油预热方式带来的诸多不利因素，如何减少能源的消耗，降低船舶的运营成本，已经成为船厂和船东考虑的重要内容。本文以64 000 DWT散货船为例，介绍节能型燃油预热系统在船舶上的应用。

1 节能型燃油预热系统的介绍

系统通过使用沉淀柜或日用柜的热油来加热燃油舱的燃油，而不使用或减少使用燃油舱的蒸汽加热盘管，降低了蒸汽的耗量以及加热盘管的安装、维护费用。64 000 DWT散货船系统原理图见图1。

2 节能型燃油预热系统的优点

(1)通过节省锅炉的燃油来降低运营成本。以64 000 DWT散货船为例，对比冬季工况下的蒸汽消耗计算，对比结果见表1。

表1 蒸汽消耗计算对比

(2)燃油舱附近货物不因温度高而受损。

(3)不会因为燃油舱温度变化而造成压载舱的腐蚀。

(4)加热盘管减少，锅炉容量可适当减小，使新造船及修船成本降低。

因此，该系统的使用将会得到更多船东的青睐，也是将来船舶燃油加热系统设计发展的新趋势。

3 节能型燃油预热系统的设计

3.1 系统的配置

系统配置为:

(1)2台预热泵(互为备用且在备用状态下能实现自动切换)。

(2)1台热交换器(蒸汽、热油或电)。

(3)1台自力式电动调节阀(蒸汽、热油)。

(4)2只预紧弹簧单向阀。

(5)控制屏上安装有触摸屏，显示海水温度、油柜温度、泵工作状态。

(6)根据海水温度的变化调整预热泵的转速，从而控制燃油流量。

该预热泵配备的是变频电机。如:

①当海水温度约5℃时，预热泵为额定转速;

②当海水温度介于10℃与20℃之间时，预热泵为转速1;

③当海水温度大于20℃时，预热泵为转速2。

图1 系统原理图

3.2 系统的控制

控制分为手动、自动和输油泵重载3种方式:

(1)手动控制:由人工启停相应的预热泵或输油泵。

(2)自动控制:切换至自动控制方式时，系统会自动检测油柜液位、温度和海水温度来控制预热泵的启动、转速(即流量)以及驳运泵的运行等。

(3)输油泵重载:当输油泵“过载”、“低压”、“低温”报警时，自动切换至输油泵重载模式。当输油泵频繁出现过载时，建议切换到手动操作。

3.3 预热系统的循环加热

在热交换器出口安装通往沉淀柜(日用柜)的阀门，用于将油柜燃油快速升温。

3.4 系统的设计要求

此系统在通常情况下使用沉淀柜燃油作为预热油，日用柜仅作为备用。液位开关位置如图2所示。

(1)沉淀柜液位开关的位置要求:

①沉淀柜低液位报警开关位置:油柜底部到此报警开关之间的容积应能保证柴油机1 h的消耗量和预热泵1 h的额定流量，即图2中A的容积;

②预热泵的吸口位置:为了保证预热泵能吸到较高温度的热油，预热泵吸口尽量靠近低液位报警开关(略低于此液位开关即可);

③预热泵自动启动液位开关位置:自动启动位置与低液位报警开关位置之间的容积大约为1 h的柴油机消耗和预热泵的流量，即图中B的容积;

图2 液位开关位置图

④驳运泵自动停止液位开关位置:按常规设计，即图中C的容积。

(2)日用柜的相关设计要求:

预热泵的吸口位置应低于柴油机的吸口，高于泄放口。其他液位开关按常规设计。但日用柜应有溢流至沉淀柜的溢流口，且溢流口的吸口应伸至日用柜的底部。

(3)预热泵的安装位置:

为减少预热泵的吸口阻力，预热泵尽量靠近沉淀柜。预热管系及驳运管系建议加装伴热管。

3.5 设计时其他注意事项

(1)如果储存舱的高度大于2 m，建议布置1个小隔舱，以免热油上升。隔离舱的要求容积为:(主机消耗+预热泵1 h的耗量)×(2～5)倍。

小隔舱底部开孔约3×Φ100 mm应与大舱相通，顶部边缘设多个透气孔，透气孔径不要太大，一般不要超过Φ30 mm。

隔离板应有重叠部分，重叠部分的容积约为3.0 m3。

(2)对于在冰区航行的船舶、与空气接触的燃油舱以及特别长的燃油舱等情形，要保留少量的加热蒸汽盘管。

4 结语

经实船运用，证明64 000 DWT散货船燃油预热系统有效减少了营运船舶的能源消耗，降低了船舶的运营成本。目前航运市场的竞争越来越激烈，节能降耗，提高船舶运行的经济性已经作为重点考量内容。