船舶空调冷凝水的回收利用探索

2020-10-21胡代赟唐德才肖沁雨

科学导报·学术 2020年8期

胡代赟　唐德才　肖沁雨

摘要：船舶空調是船舶的必需设备。船舶空调在使用的过程中，通常会产生大量的冷凝水。将冷凝水进行收集应用到锅炉上是个创新型思路。本文简述了冷凝水回收利用装置的创意，该装置可以实现对船空调冷凝水的回收利用，减少船舶机舱的舱底水产生量，降低对海洋环境的影响，在应用实践上做出了有益的探索。

关键词：空调装置;冷凝水;锅炉水;应用实践

引言

日常生活中，空调装置是很常见的设备，空调在制冷模式下工作会有冷凝水产生，冷凝水会被直接排放大自然中。在船舶上，工作人员也需要适宜的工作及休息环境，特别是在环境较热的情况下，船舶空调使用制冷模式，将环境温度控制在理想范围。这与人们在日常生活中看到的空调装置工况类似。船舶空调与岸上空调，在冷凝水处理方式上，因为环境不同而有所区别。

1船舶空调冷凝水的现状

1.1船舶空调水的产生

现代的船舶，船舶空调是船舶轮机设备中必需的组成部分。船舶空调在使用的过程中，空调装置的蒸发器处通常会有大量的冷凝水产生。冷凝水产生的机理都是相同的，冷凝水是从空调蒸发器下面的集水盘流出的。它的流量一般与空气的含湿量，露点温度，室温等有关。整个空调系统产生冷凝水的两个主要地方一是蒸发器，二是加湿式风机盘管等空调末端。蒸发器和空调末端分别是为了干燥新风和消除室内湿负荷而产生冷凝水。蒸发器产生冷凝水的原因在于，当室外空气或新风与回风混合后，与蒸发器的表面进行热交换冷却除湿空气时，因蒸发器的外壁面温度低于室外空气或混合风露点温度，室外空气或混合风所含的水蒸气在蒸发器壁面析出而结露，当露珠增大到一定程度会滑落到蒸发器下方的冷凝水盘，从而形成了冷凝水。空调装置的冷凝水来自于空气中的水蒸汽，属于不含盐分的水。

1.2船舶空调冷凝水处理及带来的相关问题

船舶空调冷凝水的处理的常见方法有限，即在冷凝水盘处接冷凝水管将冷凝水就近排到合适的地方。目前对船舶空调冷凝水的处理，根据船舶空调机组的设计及安装位置而定。有的直接通向甲板，有的将冷凝水管通向机舱，通往机舱的水会成为机舱舱底水的一部分。

船舶空调冷凝水通往甲板时，可以直接到甲板的泄水孔入海。

通往机舱的冷凝水成为机舱舱底水后，按照目前的海洋防污染法规，机舱舱底水不能直接排到舷外。根据海洋防污公约，航行在特殊区域以外的船舶排放污水应船舶正在途中航行，必须通过油水分离设备或过滤设备。

1.3船舶空调冷凝水的应用

冷凝水作为空调正常运行的副产品，常规都是直接或间接排海。目前看到的应用是有些钻井船将其收集起来作为工业淡水的补充部分。

经过研究分析，空调冷凝水来源于空气中的水蒸气，冷凝后虽含有少量杂质，不及普通纯净淡水，但是作为船舶淡水的补充是可行的。船舶淡水的来源有两个，即码头补充和船舶造水机制造。这种不含盐分的空调冷凝水，经过简单处理后，符合船舶锅炉的使用要求。因此，将空调冷凝水收集后作为锅炉补给水来利用，不仅解决了机舱舱底水的问题，而且节约了海水淡化的成本，可极大地提升船舶运营的经济性和环保性。

2船舶锅炉水使用要求

船舶无论是蒸汽机船还是汽轮机船内燃机船，都设有锅炉。锅炉产生的蒸汽用于推动主辅机或者加温燃油，化学品船舶还用蒸汽加热海水或淡水，对货舱进行清洗。锅炉用水不当，会造成一系列的问题，甚至造成不同程度的破坏。

锅炉水的供水质量要求包括悬浮物、碱度、硬度、含盐量、导电率、溶解氧、氯根等。针对实际应用场景，对悬浮物、碱度、硬度、含盐量这些指标进行控制。

未经处理或处理不当的水具有一定的硬度并含有气体等杂质，其造成的危害有生成水垢、腐蚀锅炉、汽水共沸。溶解于水中的盐分积累到一定程度，就会从水中析出，沉积在锅炉水管以及容器壁上。这种固体沉积物俗称水锈或水垢。另外，析出物还可以形成疏松的悬浮物，沉积在锅底或下联箱底部，这些沉淀物就是泥渣。水垢影响热传递，导热系数为钢材的1/10，传热不良会引起局部过热，严重时导致管子鼓泡、烧弯、烧裂，甚至使得炉胆及燃烧室顶烧塌。

另外有了水垢，就必须经常清洗锅炉。清洗锅炉，不仅影响船舶运行，还增加洗炉时的人力物力。而且对锅炉本身的敲铲、酸洗，也会影响锅炉使用寿命。

空调装置的冷凝水可以作为船舶淡水，同时由于不含盐分，因此可以考虑用到锅炉上。

3船舶空调冷凝水的应用设计

设计完整的冷凝水回收再利用管系设备布置方案，便于对冷凝水进行储存、处理和输送，最终按锅炉水的要求，完成对锅炉的给水补充。根据调研发现目前的船舶上没有这样的装置。这与实际在船工作时见到的现状一致。因此所研制的系统，可以实现将空调冷凝水变废为宝的效果。

3.1设计内容：

1、对空调蒸发器进行相关研究，分析冷凝水在不同环境下的产生量和水质;

2、根据冷凝水的特点，设计一套能够完成对冷凝水的储存、过滤和输送的系统;

3、设计一套自动控制方案，完成对冷凝水储存状态的监控报警和对锅炉水状态的监测，从而实现对锅炉水的自动补给。

3.2设计路线：

加装冷凝水储水柜，与锅炉相关的管路，阀门等，完成系统硬件连接;给冷凝水储水柜配备液位传感器，设定高位、高位、低位报警;设计一套自动控制功能，使系统完成冷凝水的自动回收、液位监控、自动输送等功能。相关管路上适当位置上安装滤器，避免空调处的杂物进入储水柜后堵塞管路或者被泵吸入。

4船舶空调冷凝水的应用实践总结

根据应用设计，完成了装置的部件安装，实现各应用功能。同时，本装置属于创新型设计，申请并获得了相关专利。船用空调在使用的过程中，产生的冷凝水冷凝水，基本没有盐分，对改善锅炉水质具有很大现实意义和实用价值，也可以向船舶进行推广。该应用具有如下创新点和优点：