2700TEU集装箱船机舱通风系统的布置及优化

蔡凯华 刘倩 杨飞飞

摘    要：集装箱船给世界货物运输和贸易带来了极大的方便，是当今主流货船形式之一。本文以某2700TEU集装箱船为例，对机舱通风系统布置进行优化设计。利用风管的拆分优化发电机区域通风，利用结构风道优化分油机区域通风和机舱前壁区域通风，改善通风效果，保证机舱布置空间，为相关机舱通风系统的优化设计提供新的思路。

关键词：集装箱船；机舱通风系统；布置优化

中图分类号：U662.1                                文献标识码：A

Layout and Optimization of Ventilation System in Engineroom

for 2700 TEU Container Ship

CAI Kaihua，  LIU Qian，  YANG Feifei

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited， Guangzhou 510715 ）

Abstract： Container ships have brought great convenience for the worlds cargo transportation and trade， and are one of the mainstream cargo ships today. This paper takes one 2700TEU container ship as an example to optimize the layout design of its engine room ventilation system. The ventilation in the generators area is optimized through the use of duct separation and the ventilation in the oil separator area & engineroom front bulkhead area is optimized by use of structural duct， so as to improve the ventilation efficiency and ensure the space for layout of the engineroom， and provides new ideas for the design and optimization of the associated engine room ventilation system.

Key words： container ship;  engine room ventilation system;  layout optimization

1     前言

某2 700 TEU集装箱船是一艘国际远洋集装箱船，船上不设甲板吊机，主要用于干货集装箱、冷藏集装箱、危险货物集装箱的运输。本船总长188.80 m、型宽32.20 m、型深17.20 m，配置单低速主机、单固定螺旋桨，全铲形舵带扭曲边和舵球，配1台1 200 kW艏侧推。船体线型为直艏、方艉，上建及机舱位于中尾部。

机舱通风系统为机舱内燃烧设备提供必需的燃烧用空气量，带走设备的散热量，为机舱内工作人员创造适宜的环境条件，其是动力装置的一个重要组成部分。船舶通风系统配置是否合理，直接關系到船舶及船舶动力装置能否正常、可靠和安全的运行[1]。

本文主要针对某2 700 TEU集装箱船机舱通风系统的布置及优化展开论述。

2    机舱通风量计算

根据机舱内主要设备的参数与布置，计算机舱的通风量。机舱通风量计算参考国际标准（ISO 8861—1998）推荐的公式和数据进行计算，主要由燃烧、散热两个因素决定的，选取两者之和为所需要的通风总量[2]，且不得小于1.5倍所有设备所需燃烧空气量。据此计算得到其总通风量为285 120 m3/h。

在主甲板上设4个机舱风机室，位于机舱棚的两侧。配置四台风量为78 000 m3/h，静压为600 Pa的轴流送风机，每个风机室布置一台，其中2号、4号两台机舱送风机为可逆风机。

3    机舱通风系统布置

3.1   确定通风方案

根据标准建议，机舱内宜维持正压，但不宜超过50 Pa。为此，本船设计采用机械送风自然回风方式，以利于机舱正压的建立[3]。

主机舱采用机械送风，机舱棚自然回风的通风方案。风机室风口设百叶窗，机舱送风机从风机室通过风道把风送入机舱，1、2号风机负责机舱左侧的送风，3、4号风机负责机舱右侧的送风。在机舱棚的罗经甲板和桥楼甲板上安装排风百叶窗用于自然回风排出。除了主机舱外，还有一些工作舱室，例如焊接区域和分油机区域，在工作时会产生热量、烟尘和油气，为此设有机舱供风和机械排风的通风方案。对于电工间等，采用平衡风管的方式平衡机舱与房间的压强。

3.2   上平台通风布置

机舱上平台的通风布置图如图1所示。

1号送风机负责上平台左侧送风。风道进入机舱后分为两部分，一部分向前进入集控室提供新鲜空气；另一部分向后为发电机区域送风。在每台发电机的尾部布置一根送风管，底面在电球处布置格栅出风口，末端布置调风门。利用风力与机舱棚的回风从发电机尾部吹向首部增压器处，满足发电机运行所需风量。2号送风机主要是从两条途径向下层送风：一部分直接从风道进入下层；另一部分绕到机舱前壁，从机舱前壁的风道进入下层。3号送风机负责上平台右侧的前方送风，其大部分风量供风于主机增压器，少风量送至机舱前壁、电工间和电工物料间。4号送风机负责上平台右侧分油机区域和下层供风。

集控室内布置了一台立式空调，其顶部设出风管，布置于集控室的天花板，天花板上的风口均匀布置，避免局部温度过热。

焊接区域上方布置一个集气罩，通过离心风机将该区域的烟尘排到主甲板以上。分油机区域设机舱供风与机械排风，通过一供一排循环风将该区域底部的油气排到主甲板以上。

机舱两侧各有一个空舱，左空舱可以从机修间的水密门进入，所以左空舱采用了独立的机械送风，自然排风的通风方案。送、排风的风口呈对角布置，便于空气流通。右空舱不能进入，则没有设置通风。

通风筒在主甲板上的布置注意满足《1966年国际载重线公约》中第19条对通风管布置的位置和高度的要求。

3.3   下平台通风布置

下平台的机舱通风布置主要根据设备的布置情况，如图2所示。2号送风机的风从竖直风道进入下平台后分为三部分：向前流向空压机、空气瓶区域，送风口要布置在空压机进气口附近，满足用气设备的使用要求；向后流向机舱尾部，这里主要布置了SCR相关的设备；通过本船特殊的舷墙结构向下层送风。2号送风机的风从机舱前壁的风道进入下平台后，一部分向布置在机舱前壁的设备送风，一部分从风道进入下层。4号送风机的风从风道进入下平台后分为两部分：一部分对这里布置的各类泵浦和板冷送风；另一部分以支管的形式在前后两处通过舷墙结构向下层送风。

3.4   双层底通风布置

从下平台进入双层底的四路风管分别布置在机舱的四角，负责双层底的通风，如图3所示。机舱尾部线型收缩严重，空间狭小，所以风口的布置尽量向尾部延伸，避免因空气不流通造成局部高温，保证轴系中间轴承散热。左侧首部一根风管延伸到花钢板下，并设置一个出风口送风，当花钢板下聚集的油气、CO2过多时，也可以开启2号送风机逆转排出。

4    机舱通风系统优化

按照机舱通风布置图在三维软件进行建模，通过建模，可以发现其存在的问题，优化机舱通风系统。

4.1   发电机区域优化

发电机区域的通风关系到发电机能否正常运行，应是重点关注对象。本船的发电机从左到右的编号依次为1～4号，从图1可以看出，1号发电机采用的通风方案是以支管的形式穿过辅机滑油储存舱的上方给1号发电机送风。通过三维建模发现，上平台的层高为5.3 m，舱的高度为3.8 m，由于这个位置上方堆放集装箱导致结构大梁高达0.7 m，导致可以穿行风管的高度仅为0.8 m，而这里风管的设计尺寸为1000 mmx500 mm，布置空间不够。此外，2-4号发电机的通风方案是从艉部吹向艏部，风口位置距离增压器进气口较远，不能直接为增压器供风，不利发电机运行。

发电机区域的送风主要是针对增压器和电球，需围绕这两个部位进行通风方案的优化，如图4所示。将1号发电机的一根送风管拆分为两根送风管，分别向增压器和电球送风。一根从辅机滑油储存舱的上方穿过给电球送风，一根穿过机修间给增压器送风。拆分后，每根风管内承载的风量减少，风管的尺寸相应减小以便布置。2-4号发电机电球处的送风口保持不变，将艉部吹向增压器的风口延伸至增压器附近，保证设备的使用要求，降低后期风险。

4.2   机舱前壁结构风道优化

2号机舱送风机的一部分风量是通过机舱前壁的结构风道向下层输送的，风道之间需要风管来连接，如图2所示。在平面图上，风管的布置与主机行车的吊装范围已有一部分重合。主机行车的最低安装高度须满足主机吊缸的高度，若风管能够布置在主机行车上则不会影响主机行车的吊装范围。在三维建模时发现，将风管布置在能布置的最高处，主机行车布置在满足要求的最低处两者依旧处于差不多的高度，无法错开，影响了主机行车的吊装范围。

风管的走向已基本确定，没有优化的空間，于是优化机舱前壁的结构风道来避开主机行车的吊装范围。结构风道依附在机舱前壁和逃口侧壁上，风管只能90°转弯与结构风道相接。将结构风道延长到依附在逃口外壁上，风管则可以45°转弯与结构风道相接，避开主机行车，如图5所示。结构风道转弯处做斜切角处理，有利于风道内的导流和主机行车导轨的安装。

4.3   分油机区域排风优化

分油机区域的送、排风口应尽量远离，形成区域循环，有利于油气的排出。本船分油机区域的排风靠近空舱布置，离心风机将油气通过通风筒排到露天甲板。

优化通风筒位置有两个方案：一是将通风筒布置在楼梯下隐藏，不占用通道；二是将通风筒布置在空舱上，尽量靠近上建的柱子，留出通道。通风筒在主甲板上的位置应为“位置1” ，其围板在甲板以上的高度应至少为900 mm[4]。由于该通风筒尺寸较大，满足法规“位置1”相关要求，导致该通风筒的高度约为1.8 m。在第一种方案中，楼梯下的三角空间有限，布置不下该通风筒，故采用第二种方案，如图6所示。具体优化方案是修改分油机区域离心风机的旋向，使排风口朝向空舱，在空舱内做一条竖直向上通向主甲板的结构风道，通风筒就可以布置在空舱上了，如图7所示。

5    结束语

本文简要介绍2 700 TEU集装箱船机舱通风系统的布置及优化设计。通过利用风管的拆分优化发电机区域的通风，利用结构风道优化分油机区域的通风和机舱前壁的通风，改善通风效果，保证机舱布置空间，为相关机舱通风系统的优化设计提供新的思路。

参考文献

[1]曾宏强，周新.船舶机舱通风系统设计方法对比分析研究[J].中国造船， 2016 （02）.

[2]上海振华重工（集团）股份有限公司.自升式风电安装船技术与应用 [M].上海：上海科学技术出版社， 2019.

[3]李爱华，施晓波，黄影.多用途重吊船机舱通风系统设计[J].船舶与海洋工程， 2013 （04）.

[4]1966年国际载重线公约[S].北京：中国船级社， 2013.

作者简介：蔡凯华（1991- ），男，助理工程师。主要从事船舶轮机设计工作。

刘  倩（1994- ），女，工程师。主要从事船舶轮机设计工作。

收稿日期：2022-11-09