某FSRU改装项目的通风设计

戴数峰

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引言

浮式液化天然气储存及再气化装置（Liquefied Natural G as F loating S torage Regasification Unit，LNG-FSRU）是集 LNG接收、储存、转运及再气化外输等功能于一体的多功能装置。

Golar V iking改装项目要求将一艘容积为140 000 m³的液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船改造成浮式储油再气化装置（Floating Storage Regasification Unit，FSRU）。改造内容包括：艉部甲板新增供电模块、穹顶甲板新增蒸发气体（Boil-off Gas，BOG）压缩机棚、艏部甲板新增再气化模块、原艏侧推舱改为再气化海水泵舱、水手长储藏室左舷新增再气化配电板室等。

由于舱室在功能上发生了改变，原船的艏部通风系统无法满足改造后的需求，故需对通风系统进行升级改造。

1 设计任务

1.1 涉及舱室

根据改造需要和规范要求，此次改造范围涉及以下4个舱室的通风系统：新配电板室、水手长储藏室、新泵舱（原艏侧推舱）和管弄。

1.2 设计环境和范围

1.2.1 设计环境

设计环境各项参数见表1。

表1 设计环境参数

1.2.2 设计范围

当船舶处于温暖地区时，通风和冷却系统需对新配电板室、水手长储藏室和新泵舱进行通风和冷却。系统中所有甲板通风口下方须安装电动风闸，以防气体泄漏时进入舱内。风闸通过气体和火灾探测系统或遥控板进行控制。当船舶位于寒冷地区时，不需考虑上述要求。

1.3 通风系统

1.3.1 水手长储藏室

如图1所示，水手长储藏室的原有通风系统为安装于艏甲板上的2台独立的送风机和4个独立的出风口。由于该舱室左舷的一部分空间被划分为新配电板室，实际舱容较原船有所减小，为尽可能利用原船通风系统，只需将新配电板室上方的1个送风口和2个出风口移位并重新定位即可。改装后的水手长储藏室通风系统布置图见图2。

图1 改装前水手长储藏室通风系统布置图

图2 改装后水手长储藏室通风系统布置图

1.3.2 新配电板室

由于新配电板室利用了原水手长储藏室的部分空间，整体舱容并未增加，故考虑从水手长室的送风管路上增加一路支管到新配电板室前部。支管上配备汽水分离器，避免潮湿空气进入新配电板室；此外，支管还将配备1个恒流挡板，以控制和确保100 m³/h流量的调节气流进入新配电板室。从新配电室排出的空气将通过减压阀流至水手长储藏室，减压阀的开启压力为50 Pa（可调整），当新配电板室没有送风时，该减压阀将自动关闭。此外，在送风管和排风管穿舱处设置挡火闸。

1.3.3 新泵舱（原艏侧推舱）

原艏侧推舱的通风系统包括：1台安装于艏甲板的排风机（流量为25 500 m³/h，）、2个安装在甲板上的自然进风口和2根穿过水手长室的风管。

由于原侧推舱和3台新海水泵的散热量接近，所以尽量利用原船的风机和风道。通过改变风机的流向和排气口的位置，将原有的排风系统改为送风系统；在甲板原有的2个自然进风口处增加2台排风机（流量为12 800 m/h），使其改为排风系统，新风从泵舱底部进入，热量从顶部空间排出。

1.3.4 管弄

改装前的管弄通风通过1台安装在艏部甲板上的排风机（流量为16.5 m/h）完成。改装后，艏部甲板上安装了再气化模块，原排风机与再气化模块之间存在干涉作用，故增加腹壁风道，将风机位置移动到穹顶甲板。

1.4 冷却系统

1.4.1 水手长储藏室

水手长储藏室由通风系统冷却，使用原船的送风机，每台风机风量为5.16 m³/s，静压为450 Pa。

1.4.2 新配电板室

新配电板室由空调冷却，新增2台独立运行的分体式风冷空调机组（一用一备），用来保持最高22 ℃的室温；室外机为ATEX防爆类型，安装于穹顶甲板。

1.4.3 新泵舱（原艏侧推舱）

新泵舱由通风系统冷却，将原船的排风机转向，用作送风，风机风量为7.08 m³/s，静压为450 Pa；新增2台排风机，每台风机风量为3.56 m³/s，静压为450 Pa。

1.4.4 管弄

管弄仅改变风机位置，不涉及冷却计算。

1.5 计算报告

根据太阳的辐射、甲板和船体的颜色、亮度、设备的阴影等参数值计算通风流量和冷却能力。假定船舶的位置在地中海北部海域（40°N～45°N），船头朝南。甲板颜色为哑光绿，船体颜色为黑色，空载温度为28 ℃，船体测面垂直。带走散热量所需的风量计算公式为

式中：q为带走散热量所需的风量，m/h；Q为散热量，kW；ρ为空气的密度，取1.2 kg/m；c为空气的比热容，取1.005 kJ/(kg·K)；ΔT为送风温度与舱室温度之差，K。

1.5.1 水手长储藏室

水手长储藏室的设计标准如下：舱容为3 000 m³，换气流量为18 000 m³/h，最高温度为45 ℃，室内温度为45 ℃，室外温度为40 ℃。

冷却计算结果如下：设备热量为5 kW；周边热负荷为76 kW；设计风量为37 200 m³/h；风机送风温度为41 ℃；总冷却需求为81 kW；当冷却效果Δt＝4 ℃时，散热功率为45.8 kW；当冷却效果Δt＝7.1 ℃时，散热功率为81 kW。

1.5.2 新配电板室

新配电板室的设计标准如下：舱容为600 m³；换气流量为60 m³/h；最高温度为22 ℃；相对湿度为50%；设计空气流量为100 m³/h。

空调机组冷却计算结果如下：设备热负荷为35 kW；送风热负荷为3.4 kW；周围区域的热负荷为23.6 k W（朝向水手长储藏室的隔热墙和隔热甲板）；总冷却需求为62 kW。

1.5.3 新泵舱（原艏侧推舱）

新泵舱的设计标准如下：舱容为1 260 m³；换气流量为7.560 m³/h；最高温度为45 ℃；室内温度为45 ℃；室外温度为40 ℃；现有系统设计空气流量为25.500 m³/h。

冷却计算结果如下：设备热负荷为100 kW；周边热负荷为24.3 kW；室内温度为50.7 ℃；总冷却需求为757 kW；设计风量为25 500 m³/h；风机送风温度为41 ℃；当冷却效果Δt＝4 ℃时，散热功率为31.4 kW；当冷却效果Δt＝4 ℃时，散热功率为75.7 kW。

2 结论

本文通过对艏配电板间、水手长储藏室、新泵舱及管弄的通风设计的详细介绍，总结得出如下结论：

1）改装船与新造船有所不同，改装应着重考虑多利用原船设施，尽可能地减少新增物量，尽量节约设计成本，在达到最佳效果的同时将利润最大化。

2）改装后的设计工况与原船相比多有变化，比如室外设计温度和相对湿度等。

3）由于舱室的增加，船上可能新增了很多危险区域，这对于风机的防爆、舱室的正压保护等提出了新的要求。