“東潤”輪熱能轉(zhuǎn)換改造項目

王建軍

摘要：船舶啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時產(chǎn)生大量的廢氣排放。針對這一問題，通過反復(fù)探討和借鑒一些相關(guān)技術(shù)，“東潤”輪停用燃油鍋爐，加裝三組電加熱器替代燃油鍋爐的功能。從而達(dá)到船舶節(jié)能減排、降低營運成本的效果。

關(guān)鍵詞：“東潤”輪;熱能轉(zhuǎn)換;改造

一、項目提出的背景和意義

節(jié)能減排，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、低碳環(huán)保是世界各國的共同戰(zhàn)略，也是我們每一個地球人的責(zé)任。對此，我們國家不僅向全世界做出了鄭重承諾，而且制訂了各項法律法規(guī)并出臺了一些嚴(yán)厲的管控措施。作為航運業(yè)，國際海事組織的MARPOL附則VI生效后，對船舶的排放也提出了更高、更嚴(yán)格的要求。中大航運公司在這方面一直走在時代的前列，幾年來先后采取了多種節(jié)能減排措施，取得了豐碩的成果。但我們不會停留在以往的功勞簿上，還需要進(jìn)一步開發(fā)新的項目，努力爭取更大的成績。

多年來，航運市場持續(xù)低迷不振，為了降低營運成本，提高船舶的市場競爭力，各家船東公司都在千方百計地想辦法、找措施，由于輕、重燃油的差價大，目前船舶柴油機(jī)大部分都使用了重質(zhì)燃料油（簡稱重油），而重油品質(zhì)相對較差，它在進(jìn)機(jī)前必須加熱到一定的溫度并進(jìn)行分離處理才能滿足柴油機(jī)的工況要求。對于加熱的熱源，現(xiàn)在船上基本采用的是鍋爐加熱方式，即：航行中使用廢氣鍋爐加熱，而船舶進(jìn)、出港口以及?？看a頭和錨泊期間就需要啟用燃油鍋爐為發(fā)電柴油機(jī)和主推進(jìn)柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)加熱，還要為一些輔助設(shè)備提供加熱熱源。當(dāng)前一些新型節(jié)能船舶，在經(jīng)濟(jì)航速以下運行時，通常也會存在廢氣鍋爐產(chǎn)生熱源不足的現(xiàn)象，這時就需要啟用燃油鍋爐增加熱源。對于雜貨船和散裝船舶而言，船舶每年進(jìn)出港口、錨泊和在港的時間約占30-40%，燃油鍋爐年使用率通常在30-50%甚至更長的時間。

啟用燃油鍋爐要額外消耗掉大量的燃油，同時產(chǎn)生大量的廢氣排放。為了解決這一問題，通過反復(fù)探討和借鑒一些相關(guān)技術(shù)，建議公司采用“自動控制電加熱”的方式替代燃油鍋爐，從而達(dá)到船舶節(jié)能減排、降低營運成本的效果。

二、項目實施方案

1、船舶設(shè)施情況

“東潤”輪57000 載重噸，散裝貨船;

主機(jī)一臺，8280kw，消耗重油;

副機(jī)三臺，570kw X 3，主要消耗重油，另外消耗少量輕油;

組合式鍋爐一臺（廢氣鍋爐一臺/燃油鍋爐一臺），主要消耗重油，另外消耗少量輕油。燃油鍋爐的使用率較高，查看前期維護(hù)保養(yǎng)記錄，維護(hù)費用比較高;

燃油情況：主機(jī)燃用180cst重質(zhì)燃料油;副機(jī)和鍋爐燃用180cst重質(zhì)燃料油及少量輕油;

航線：中國國內(nèi)南北航線。

2、項目基本數(shù)據(jù)來源

1）依據(jù)“東潤”輪2016年1-12月份船舶消耗、設(shè)備管理分析總結(jié)報告及船上報告，該輪全年航行時間為2319.26小時（約為97天）;非營運時間約268天;副機(jī)運行7057.65小時（約294天），重油油耗約1.404噸/臺/天;燃油鍋爐運行時間為4926.84小時（約206天），油耗（重油216.7噸，輕油3.86噸），鍋爐年使用率達(dá)到50%以上，同時，燃油鍋爐的運行要消耗電能并需付出一定的維護(hù)費用。

2）燃油價格依據(jù)2017年8月28日上海市對外貿(mào)易浦東有限公司油品報價單。

3）為了準(zhǔn)確分析，再取用“中大航運2015年節(jié)能降耗總結(jié)”數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。2015年“東潤”輪1-12月份，主機(jī)運行 3756.29小時（約157天）;非營運時間約208天;輔機(jī)運行9043.53小時，重油油耗約1.795噸/臺/天;燃油鍋爐運行4097.26小時（約171天），油耗（重油409.726噸，輕油約3.2噸）;鍋爐年使用率達(dá)46.8%。

3、項目設(shè)計簡介

停用燃油鍋爐，加裝三組電加熱器替代燃油鍋爐的功能。各組電加熱器可以自動控制溫度和手動設(shè)定加熱范圍。需要改進(jìn)的工程如下：

1）主機(jī)燃油系統(tǒng)：在主機(jī)供油單元并聯(lián)加裝一只18kw的電加熱器，PID智能自動調(diào)溫?？烧{(diào)負(fù)荷范圍0-18kw，實際需要工作負(fù)荷12kw足夠;

2）副機(jī)燃油系統(tǒng)：在副機(jī)供油單元并聯(lián)加裝一只18kw電加熱器，PID智能自動調(diào)溫。可調(diào)負(fù)荷范圍0-18kw。實際需要的工作負(fù)荷：單臺副機(jī)工作需要6kw，兩臺副機(jī)需要10kw;

加裝以上兩個電加熱器后，可以實現(xiàn)對主、副機(jī)燃油加熱，滿足主機(jī)重油系統(tǒng)130oC加熱，副機(jī)重油系統(tǒng)115oC加熱，同時可兼顧主副機(jī)燃油日用柜80oC的保溫要求。

3）主機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)：“東潤”輪原設(shè)計蒸汽加熱淡水為主機(jī)暖缸，可在該系統(tǒng)并聯(lián)加裝一組4x8kw的電加熱器組，智能數(shù)控，實際需要的工作負(fù)荷不足18kw，可手動設(shè)定加熱范圍0-100oC，保障船舶停航期間冷卻水保溫在60-65OC。

4）中央空調(diào)系統(tǒng)也可加裝一組電加熱器，保證船員冬季取暖的需要。但因整個冬季開啟空調(diào)約需2個多月時間，綜合比較安裝加熱器的費用與使用燃油鍋爐耗油費用相差無幾，因此，不打算進(jìn)行該項工作，也就是說，在寒冷冬季的非航行期間需要開啟燃油鍋爐以保證供暖需求。

中央空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)前采用的加熱源：航行中使用廢氣鍋爐，錨泊和在港以及進(jìn)出港口時使用燃油鍋爐。

4、項目分析

眾所周知，蒸汽鍋爐是熱效率比較低的設(shè)備，熱損耗大，用于主副機(jī)燃油、燃油日用柜、燃油沉淀柜、重油分油機(jī)、滑油分油機(jī)、燃油大艙及中央空調(diào)系統(tǒng)等的加熱?？梢栽O(shè)想改造如下：

1）停止運行燃油鍋爐，停泊期間副機(jī)由使用重油改換成使用輕油，“東潤”輪按照目前180cst重油與輕油的差價，從經(jīng)濟(jì)性來講，讓副機(jī)使用重油與輕油相比較費用基本相當(dāng)，全年僅多花費5092元燃油費用，可是，副機(jī)使用輕油，不僅可以減少因使用重油對副機(jī)產(chǎn)生的種種不利影響，而且還可節(jié)省大量備件、物料并可減少人力付出。然而，因燃油鍋爐停用，主機(jī)進(jìn)出港時亦需要換用輕油，如此操作，因輕油價格較高，總體費用會比較大。

2）如果副機(jī)在停泊期間使用輕油，主機(jī)進(jìn)出港時不進(jìn)行換輕油操作，這樣，主機(jī)暖缸、主副機(jī)日用柜保溫等仍需要開啟燃油鍋爐提供必要的熱源，總體核算不可取。

3）停止運行燃油鍋爐，同時改進(jìn)燃油加熱系統(tǒng)來滿足船舶設(shè)備所需要的熱能，保持設(shè)備全部使用重油，不使用或盡可能少使用輕油。該項設(shè)想對比如下：

從上表可以看出，“東潤”輪燃油加熱系統(tǒng)改進(jìn)后停泊時每天能節(jié)省重油約0.8086噸，每天重油能節(jié)約費用約2187元。按2016年全年以停泊天數(shù)268天計算，全年可以節(jié)省重油約176.5噸，節(jié)省輕油約3.86噸，共可節(jié)約費用約606574元。該節(jié)能效果還是比較明顯的。

再按照“中大航運2015年節(jié)能降耗總結(jié)”報告內(nèi)容進(jìn)行比較，全年總航行天數(shù)157天，總停泊天數(shù)208天，按上面方法計算對比可以測算出“東潤”輪燃油加熱系統(tǒng)改進(jìn)后停泊時每天能節(jié)省重油約1.82噸，每天重油能節(jié)約費用約6042元。按2015年全年以停泊天數(shù)208天計算，全年可以節(jié)省重油約378.56噸，節(jié)省輕油約3.2噸，共可節(jié)約費用約1273780元。

5、可靠性和安全性

電加熱器的使用，完全可以保障主副機(jī)燃油系統(tǒng)的加熱需求和主副機(jī)燃油日用柜的保溫，同時可以滿足船舶停航時對主機(jī)的暖車要求。

因電加熱器并聯(lián)在燃油系統(tǒng)中，整個管系始終充滿著燃油，因此，正常操作下不存在安全隱患。加熱器若安裝在油柜中，因要求的加熱溫度較高，當(dāng)油位較低時，加熱管裸露時，油氣濃度一定時，達(dá)到爆炸范圍和極限便會有爆炸的可能。

6、注意事項

1）船舶錨泊前或到港前，需保持主副機(jī)重油日用柜和沉淀柜有最大的存油量（主機(jī)日用柜艙容20立方，副機(jī)日用柜艙容19立方，主機(jī)深沉柜艙容23立方，副機(jī)沉淀柜艙容21立方），以保證停泊期間用油的需要，避免或減少啟用燃油鍋爐造成額外的浪費。

2）安裝電加熱器后，在通常情況下，重油沉淀柜、重油分油機(jī)和燃油大艙在船舶停航時不需要加熱，只有當(dāng)錨泊或在港時間超過10天時，才需要啟用燃油鍋爐給沉淀柜加熱很短的時間以保持正常用油之需求。

3）安裝電加熱器后，鍋爐雖然基本不用，但必須保證其基本功能完好，作為備用加熱設(shè)備隨時準(zhǔn)備投入使用，必須保證順利通過船舶檢驗。

4）燃油鍋爐停止運行可減少27.95kw負(fù)荷（包括鍋爐風(fēng)機(jī)5.5kw，燃油鍋爐燃燒器3kw，鍋爐燃油供給泵1.5kw，鍋爐給水泵鍋2.2kw，鍋爐轉(zhuǎn)杯電機(jī)0.75kw，鍋爐預(yù)加熱器15kw），而電加熱設(shè)備的投入使用會使副機(jī)負(fù)荷有所增加，但副機(jī)增加的電負(fù)荷與停用鍋爐所降低的電負(fù)荷基本相當(dāng);

三、項目實施及費用

1）需要定購滿足船級社檢驗標(biāo)準(zhǔn)的電加熱設(shè)備和自動控制裝置;

2）需要鋪設(shè)安裝電加熱器相關(guān)的電纜、接頭、高溫管等輔料;

3）需要改裝暖缸水管系和燃油管系并購置管子和相關(guān)材料;

4）項目從設(shè)計到完成預(yù)計需要30天，根據(jù)船舶運輸任務(wù)在方便港口完成安裝和調(diào)試;

5）預(yù)計總費用約：15萬元人民幣，包括施工費、設(shè)計人工費和交通運輸?shù)荣M用及其它費用。

四、項目總結(jié)

該項目實施后，船舶在錨泊和靠泊以及進(jìn)出港和通過狹窄航道時，可以不啟用燃油鍋爐（鍋爐作為備用設(shè)備）。建議航運公司綜合考慮各方面情況，采納并實施此節(jié)能減排方案。

如果該項目得以實施，因燃油鍋爐基本停用，不僅在節(jié)能減排、降低船舶營運成本等方面有明顯效果，而且有利于船舶管理，主要有以下特點：

1）節(jié)省能耗降低排放

A、該輪按2016年情況分析，全年可節(jié)約重油176.5噸，節(jié)省輕油3.86噸，大大降低了燃油的消耗，每年最低直接節(jié)約60萬元;

B、該輪鍋爐燃用180cst重質(zhì)燃料油及少量輕油，每年可減少排放：SO2-10335kg;CO-7396kg;NOX-9907kg;

2）降低了使用鍋爐的風(fēng)險，減輕了船員的勞動強(qiáng)度;

3）減少了對鍋爐的日常管理和定期維護(hù)，大大節(jié)省了維護(hù)費和配件費;

4）項目投入成本較低，操作及維護(hù)簡單;

5）安全可靠，可以滿足船舶各設(shè)備設(shè)施加熱的基本需求;

6）可節(jié)約大量淡水。

同時該項目：

1）緊緊圍繞國家“一帶一路”關(guān)于建設(shè)綠色節(jié)能環(huán)保船舶的發(fā)展規(guī)劃;

2）緊密配合山東港口環(huán)保節(jié)能工作重點;

3）全力應(yīng)對日益嚴(yán)峻的“限制區(qū)域”的嚴(yán)格規(guī)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李碧英.航運業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀及其低碳發(fā)展的途徑[J].工程研究-跨學(xué)科視野中的工程，2012，4（3）：260-269.