“东润”轮热能转换改造项目

2021-10-12王建军

科技研究 2021年21期

关键词：改造

王建军

摘要：船舶启用燃油锅炉要额外消耗掉大量的燃油，同时产生大量的废气排放。针对这一问题，通过反复探讨和借鉴一些相关技术，“东润”轮停用燃油锅炉，加装三组电加热器替代燃油锅炉的功能。从而达到船舶节能减排、降低营运成本的效果。

关键词：“东润”轮;热能转换;改造

一、项目提出的背景和意义

节能减排，发展绿色经济、低碳环保是世界各国的共同战略，也是我们每一个地球人的责任。对此，我们国家不仅向全世界做出了郑重承诺，而且制订了各项法律法规并出台了一些严厉的管控措施。作为航运业，国际海事组织的MARPOL附则VI生效后，对船舶的排放也提出了更高、更严格的要求。中大航运公司在这方面一直走在时代的前列，几年来先后采取了多种节能减排措施，取得了丰硕的成果。但我们不会停留在以往的功劳簿上，还需要进一步开发新的项目，努力争取更大的成绩。

多年来，航运市场持续低迷不振，为了降低营运成本，提高船舶的市场竞争力，各家船东公司都在千方百计地想办法、找措施，由于轻、重燃油的差价大，目前船舶柴油机大部分都使用了重质燃料油（简称重油），而重油品质相对较差，它在进机前必须加热到一定的温度并进行分离处理才能满足柴油机的工况要求。对于加热的热源，现在船上基本采用的是锅炉加热方式，即：航行中使用废气锅炉加热，而船舶进、出港口以及停靠码头和锚泊期间就需要启用燃油锅炉为发电柴油机和主推进柴油机的燃油系统加热，还要为一些辅助设备提供加热热源。当前一些新型节能船舶，在经济航速以下运行时，通常也会存在废气锅炉产生热源不足的现象，这时就需要启用燃油锅炉增加热源。对于杂货船和散装船舶而言，船舶每年进出港口、锚泊和在港的时间约占30-40%，燃油锅炉年使用率通常在30-50%甚至更长的时间。

启用燃油锅炉要额外消耗掉大量的燃油，同时产生大量的废气排放。为了解决这一问题，通过反复探讨和借鉴一些相关技术，建议公司采用“自动控制电加热”的方式替代燃油锅炉，从而达到船舶节能减排、降低营运成本的效果。

二、项目实施方案

1、船舶设施情况

“东润”轮57000 载重吨，散装货船;

主机一台，8280kw，消耗重油;

副机三台，570kw X 3，主要消耗重油，另外消耗少量轻油;

组合式锅炉一台（废气锅炉一台/燃油锅炉一台），主要消耗重油，另外消耗少量轻油。燃油锅炉的使用率较高，查看前期维护保养记录，维护费用比较高;

燃油情况：主机燃用180cst重质燃料油;副机和锅炉燃用180cst重质燃料油及少量轻油;

航线：中国国内南北航线。

2、项目基本数据来源

1）依据“东润”轮2016年1-12月份船舶消耗、设备管理分析总结报告及船上报告，该轮全年航行时间为2319.26小时（约为97天）;非营运时间约268天;副机运行7057.65小时（约294天），重油油耗约1.404吨/台/天;燃油锅炉运行时间为4926.84小时（约206天），油耗（重油216.7吨，轻油3.86吨），锅炉年使用率达到50%以上，同时，燃油锅炉的运行要消耗电能并需付出一定的维护费用。

2）燃油价格依据2017年8月28日上海市对外贸易浦东有限公司油品报价单。

3）为了准确分析，再取用“中大航运2015年节能降耗总结”数据进行对比。2015年“东润”轮1-12月份，主机运行 3756.29小时（约157天）;非营运时间约208天;辅机运行9043.53小时，重油油耗约1.795吨/台/天;燃油锅炉运行4097.26小时（约171天），油耗（重油409.726吨，轻油约3.2吨）;锅炉年使用率达46.8%。

3、项目设计简介

停用燃油锅炉，加装三组电加热器替代燃油锅炉的功能。各组电加热器可以自动控制温度和手动设定加热范围。需要改进的工程如下：

1）主机燃油系统：在主机供油单元并联加装一只18kw的电加热器，PID智能自动调温。可调负荷范围0-18kw，实际需要工作负荷12kw足够;

2）副机燃油系统：在副机供油单元并联加装一只18kw电加热器，PID智能自动调温。可调负荷范围0-18kw。实际需要的工作负荷：单台副机工作需要6kw，两台副机需要10kw;

加装以上两个电加热器后，可以实现对主、副机燃油加热，满足主机重油系统130oC加热，副机重油系统115oC加热，同时可兼顾主副机燃油日用柜80oC的保温要求。

3）主机缸套冷却水系统：“东润”轮原设计蒸汽加热淡水为主机暖缸，可在该系统并联加装一组4x8kw的电加热器组，智能数控，实际需要的工作负荷不足18kw，可手动设定加热范围0-100oC，保障船舶停航期间冷却水保温在60-65OC。

4）中央空调系统也可加装一组电加热器，保证船员冬季取暖的需要。但因整个冬季开启空调约需2个多月时间，综合比较安装加热器的费用与使用燃油锅炉耗油费用相差无几，因此，不打算进行该项工作，也就是说，在寒冷冬季的非航行期间需要开启燃油锅炉以保证供暖需求。

中央空调系统当前采用的加热源：航行中使用废气锅炉，锚泊和在港以及进出港口时使用燃油锅炉。

4、项目分析

众所周知，蒸汽锅炉是热效率比较低的设备，热损耗大，用于主副机燃油、燃油日用柜、燃油沉淀柜、重油分油机、滑油分油机、燃油大舱及中央空调系统等的加热。可以设想改造如下：

1）停止运行燃油锅炉，停泊期间副机由使用重油改换成使用轻油，“东润”轮按照目前180cst重油与轻油的差价，从经济性来讲，让副机使用重油与轻油相比较费用基本相当，全年仅多花费5092元燃油费用，可是，副机使用轻油，不僅可以减少因使用重油对副机产生的种种不利影响，而且还可节省大量备件、物料并可减少人力付出。然而，因燃油锅炉停用，主机进出港时亦需要换用轻油，如此操作，因轻油价格较高，总体费用会比较大。

2）如果副机在停泊期间使用轻油，主机进出港时不进行换轻油操作，这样，主机暖缸、主副机日用柜保温等仍需要开启燃油锅炉提供必要的热源，总体核算不可取。

3）停止运行燃油锅炉，同时改进燃油加热系统来满足船舶设备所需要的热能，保持设备全部使用重油，不使用或尽可能少使用轻油。该项设想对比如下：

从上表可以看出，“东润”轮燃油加热系统改进后停泊时每天能节省重油约0.8086吨，每天重油能节约费用约2187元。按2016年全年以停泊天数268天计算，全年可以节省重油约176.5吨，节省轻油约3.86吨，共可节约费用约606574元。该节能效果还是比较明显的。

再按照“中大航运2015年节能降耗总结”报告内容进行比较，全年总航行天数157天，总停泊天数208天，按上面方法计算对比可以测算出“东润”轮燃油加热系统改进后停泊时每天能节省重油约1.82吨，每天重油能节约费用约6042元。按2015年全年以停泊天数208天计算，全年可以节省重油约378.56吨，节省轻油约3.2吨，共可节约费用约1273780元。

5、可靠性和安全性

电加热器的使用，完全可以保障主副机燃油系统的加热需求和主副机燃油日用柜的保温，同时可以满足船舶停航时对主机的暖车要求。

因电加热器并联在燃油系统中，整个管系始终充满着燃油，因此，正常操作下不存在安全隐患。加热器若安装在油柜中，因要求的加热温度较高，当油位较低时，加热管裸露时，油气浓度一定时，达到爆炸范围和极限便会有爆炸的可能。

6、注意事项

1）船舶锚泊前或到港前，需保持主副机重油日用柜和沉淀柜有最大的存油量（主机日用柜舱容20立方，副机日用柜舱容19立方，主机深沉柜舱容23立方，副机沉淀柜舱容21立方），以保证停泊期间用油的需要，避免或减少启用燃油锅炉造成额外的浪费。

2）安装电加热器后，在通常情况下，重油沉淀柜、重油分油机和燃油大舱在船舶停航时不需要加热，只有当锚泊或在港时间超过10天时，才需要启用燃油锅炉给沉淀柜加热很短的时间以保持正常用油之需求。

3）安装电加热器后，锅炉虽然基本不用，但必须保证其基本功能完好，作为备用加热设备随时准备投入使用，必须保证顺利通过船舶检验。

4）燃油锅炉停止运行可减少27.95kw负荷（包括锅炉风机5.5kw，燃油锅炉燃烧器3kw，锅炉燃油供给泵1.5kw，锅炉给水泵锅2.2kw，锅炉转杯电机0.75kw，锅炉预加热器15kw），而电加热设备的投入使用会使副机负荷有所增加，但副机增加的电负荷与停用锅炉所降低的电负荷基本相当;

三、项目实施及费用

1）需要定购满足船级社检验标准的电加热设备和自动控制装置;

2）需要铺设安装电加热器相关的电缆、接头、高温管等辅料;

3）需要改装暖缸水管系和燃油管系并购置管子和相关材料;