【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）船舶動力裝置節(jié)能降耗技術研究-航海學輪機工程

I 分類號 編號 學 畢 業(yè) 論 文 船舶動力裝置節(jié)能降耗技術研究 請學位： 工學學士 院 系： 海洋學院 專 業(yè)： 輪機工程 姓 名： 學 號： 導老師： xx 學 摘要 船舶動力裝置 (以下簡稱裝置 )作為船舶的一個主要組成部分 ,在提高經濟性方面的新技術也取得較大成就。解決能源的途徑 ， 一是開發(fā)有效的能源 ,二是節(jié)約現(xiàn)有的能源。隨著世界航運市場突飛猛進的發(fā)展 ,船舶運力和運量之間的矛盾日漸突出 ,使得國際航運市場的競爭更加激烈。在地球的能源儲存量日漸減少 ,燃油占船舶運輸成本越來越大和目前航運市場不景氣的情況 ， 進一步做好船舶的節(jié)能工作是降低船舶運輸成本 ,實現(xiàn)增效的有效途徑。面對我國龐大的遠洋運輸船隊 ,解決能源的首要環(huán)節(jié)就是合理的利用能源、節(jié)約能源 ,以提高其 利用率。 關鍵詞： 船舶；柴油機；節(jié)能 to as to a is to by to be s to be in s is 錄 緒論 . 1 . 2 學操作主機，降低船舶消耗 . 2 機選型 . 3 機優(yōu)化選型分析 . 4 航速下所選主機燃油消耗量分析 . 4 2 船舶燃油系統(tǒng)節(jié)能 . 5 舶用油管理節(jié)能 . 5 理節(jié)能 . 5 術節(jié)能 . 6 運節(jié)能 . 7 用重油預處理方案的改進研究 . 8 質器均質 . 8 聲波燃油改質裝置 . 9 油磁化器處理 . 9 3 船舶主機余熱利用 . 10 舶余熱空調系統(tǒng)的可行性和經濟性分析 . 10 行性分析 . 10 舶動力裝置余熱熱能計算 . 10 用溴化鋰吸收式空調制冷裝置的結構形式 . 11 濟性分析 . 11 舶主機余熱利用和節(jié)能新途徑 . 12 油機排氣余熱利用 . 12 油機冷卻水余熱利用 . 13 油機排氣與冷卻水余熱的再利用 . 13 . 13 用主機冷卻水熱損失來加熱日用油柜的燃油 . 14 油機余熱吸附制冷 . 14 4 船舶推進裝置節(jié)能 . 15 力推進的特點 . 15 進器新穎化 . 16 流體推進器 . 16 水推進器 . 17 燃料推進 . 17 合模塊化 . 17 V 結論 . 19 致謝 . 20 參考文獻 . 21 1 緒論 在現(xiàn)代航運業(yè)，航運成本的高低成為衡量一個企業(yè)的重要標準，石油價格的一路飆升，對航運業(yè)提出重大挑戰(zhàn)。因此，如何能有效的節(jié)能降耗成為了個公司和科研機構的課題。下表給出了 1970年到 2002年集裝箱船單位耗油率（ g/箱 n變化。我國能源形勢非常緊張，能源供需矛盾突出，浪費嚴重，節(jié)能已成為我國的長期戰(zhàn)略任務，也是我國的基本國策。 船名 公司 建造年份 載箱數(shù) 機型 功率 日耗油 t/d 航速/ n 對單位 耗油/% 陸 1970 1968 蒸汽輪機 2 44130 244 30 384 431 陸 1980 1678 92170 9 100 日向丸 昭和 1983 1902 69485 進紐約 韓進 1986 2385 72132 2 榮 1986 2900 78941 1 亞 1990 4000 101103 151 河 中遠 1994 3801 94412 125 24 東方海外 1997 5006 128612 勞 2002 7500 68640 250 25 59 2 學操作主機，降低船舶消耗 對于一位具有節(jié)能意識的駕駛員，在本航次啟航之前，應根據各種航行工況，在確保安全的前提下，盡量的降低營運成本，科學的策劃出本航次的最佳航速和正確的操縱主機，已達到節(jié)能增效之目的。 航次最佳航速可以在出航之前由駕駛員確定。眾所周知，船舶航行時的燃料消耗量漁船速近似三次方關系。降低航速必然達到降低燃油費用之目的。但是，船舶營運總成本不僅僅取決于燃油費用，還與人工費用及運輸總實踐所確定的相關費用等因素有關，并不是船速越低越好。降低船速受到以下幾個因素制約： 1）降速航行，必須是發(fā)動機轉速與燃油耗油率曲線相適應。如果航速太低，使發(fā)動機長期在低負荷下工作，將會導致發(fā)動機霧化質量下降，是發(fā)動機耗油率增加，維修費用提高。理論推倒和實踐證明，減速航行使主機使用功率的下限應為主機最大持續(xù)功率的50%。 2)降速航行必須考慮到本航次的航行時限。因為調度需要考慮貨主對事件的需求，港口泊位狀況等因素，最佳航速必須定在本航次最長航行實踐所對應的航速之上，否則會影響公司的整體效益。 3）內河傳播降速航行，必須充分考慮水流和天氣對本航次的影響，要留有余地。 最佳航速應盡量接近經濟航速 。設傳播航行每天的費用為： C=F+ （ 1） F 為每天固定費用； K 船舶動力系數(shù)； 速，單位 ：節(jié) 設航行一海里所需費用是： )(24124 K V （ 2） 該費用將在下述情況下達到最大值： 3 2 （ 3） 濟航速（節(jié)）。經過簡單的代換，我們可以得到每海里的最低費用 Cn( 3 22161( m （ 4） 當我們根據計算公式計算出經濟航速以后，在給局以上的幾個約束因素，確定出本航次的最佳航速。當最佳航速確定之后，我們就可以根據該航速去操 縱主機了。 然而內河航運有別于遠洋航運，逐級不可能長時間在一個速度下運行。內河航行由于航道窄、船多，主機操縱頻繁。因此，科學的操縱主機對船舶航運經濟性影響很大。 在經濟，安全的雙重要求呼喚下，遠洋船舶大多數(shù)都充分考慮了主機操縱對節(jié)能的影響。近些年來，利用計算機技術在之際遙控系統(tǒng)中增加了以節(jié)能，安全為目的的功能模塊。如：臨街轉速自動避讓功能，加速速率限制功能，負荷程序功能等。用硬件確保了駕駛員對主機的科學操縱，相比之下，我國內河船舶主機遙控基本停留在隨動的基礎上。因此， 3 駕駛員必須掌握科學的操縱方法才能達到節(jié)能 增效的目的。 我們知道，到主機負荷超過 30%以后，對主機加速速率就必須進行限制。否則就會超熱負荷，導致霧化質量下降，磨損加劇。當主機負荷超過 70%以后，對加速速率必須進一步的予以限制。通常我們把 30%到 70%負荷區(qū)稱為加速速率限制區(qū)。我 70%到 100%負荷區(qū)稱為程序負荷區(qū)。由于我國內河產波主機遙控系統(tǒng)未設加速速率限制環(huán)節(jié)和程序負荷環(huán)節(jié)，這些功能必須由駕駛員手動操作予以完成。在駕駛實踐中通常采取以下步驟： 1)在車鐘上，將主機轉速分為三個區(qū)間： 30%以下； 30%到 70%； 70%到 100%。并用醒目的顏色予以標 出。 2)標注出臨街轉速區(qū)將 30%到 70%負荷區(qū)分為三檔，每檔 13%左右，相鄰兩檔之間停留 3 分鐘。這樣從 30%到 70%加速時間保證在 6 分鐘以上，以防止加速過快而導致炒熱負荷。 3)70%到 100%也分為三個檔，每檔 10%，類似于加速速率限制環(huán)節(jié)，不同的是，兩相鄰間隔時間 10 分鐘以上。這樣，主機從 70%到 100%加速時間至少 20 分鐘以上。目前，遠洋船舶程序負荷分為慢程序和塊程序，慢程序為 60 分鐘，快程序為 30 分鐘。鑒于內河船舶主機功率較小且機動性很大，實行 20 分鐘程序負荷比較符合實際。 4)當主機加速或減速通 過臨界轉速區(qū)時，應盡快通過，否則不僅會嚴重傷害主機，也可能導致中打機損事故。 我國內河船舶基本上都是采用主機通過齒輪箱和螺旋槳相連，通常是輪機員將主機起動后，再將控制權交給駕駛員，這樣，對于主機起動，慢轉起動等駕駛員勿須顧及。順便提及的是，主機剛剛起動后，不要加負荷過快。這是駕駛員在操縱主機時應該注意的問題 。駕駛員發(fā)出備車令時應該和輪機員協(xié)商確定一個最佳時間，這樣，一方面可以盡量減少主機的空轉，另一方面又不會使主機加負荷過急。導致主機超熱負荷和機械負荷。 總之，駕駛員掌握著主機操縱大權，當然也 負有船舶界呢的重要責任，必須科學的操縱主機，從而提高船舶營運經濟性。 機選型 主機選型設計是根據設計任務書中的技術要求以及船體資料進行 。 它與螺旋槳的設計、推進裝置設備選型等密切相關 ,是通過船、機、槳匹配計算分析 ,選定螺旋槳的參數(shù)和主機的型號 ,在滿足設計任務書中的技術要求 (如航速、槳徑、轉速、功率 ) 的基礎上 ,同時考慮主機重量、尺寸、油耗、造價、可靠性、可維修度、使用壽命、吊缸高度、振動等前提條件下 ,選擇一套從主機到螺旋槳的推進裝置 , 使船舶在營運中具有最佳的經濟性 . 近年來 ,船舶柴油機發(fā)展很快 。 世界 上 與 所謂減額輸出柴油機即主機廠對同一型號 (同一缸徑、同一沖程 ) 的柴油機調整其排氣齒輪定時、壓縮比以及增壓器匹配 ,保持最高燃燒壓力 而使最高燃燒壓力與平均有效壓力 加 ,可以在主機減額輸出區(qū)選擇不同的主機減額輸出點 ,給螺旋槳的配置提供了較大的靈活性 ,并滿足等航速的要求 ,獲得良好的性能及較低的油耗率 ， 由于減額輸出柴油機的出現(xiàn) ,為動力裝置主機選型設計提供了新的思路 ,改善動力裝置的經濟性 ,已成為設計成敗 的關鍵性技術之一 。 4 機優(yōu)化選型分析 主機優(yōu)化選型是在滿足船舶技術要求 ,即船、機、槳合理匹配的基礎上 ,使選擇主機的燃油消耗最低 ,同時降低主機功率 ,盡可能選小一檔功率主機 ,降低整個推進裝置的成本 , 使船舶營運綜合經濟性最好 。 主機選型的方法步驟 1） 計算與選定參考設計點 從船、機、槳匹配能量傳遞公式 : 00 （ 5） 從式 5中 知 ,當船舶在某一航速下有效功率一定 ,只要使 就可選小一檔功率的柴油機 。 只要選 就可獲得燃油耗油率低的主機 . 因此 ,首先是優(yōu)化螺旋槳 , 獲得最優(yōu)的螺旋槳敞水效率時的槳的主要參數(shù) (如 : 槳徑、盤面比、螺距比等 ),然后確定主機的功率與轉速 。 2） 繪制等航速線 根據船體資料及不同槳徑計算等航速下的功率與轉速的變化關系 ,根據 6） 計算出功率變化因數(shù) A。 3） 初選主機標定功率及減額功率 (經濟功率 )輸出區(qū) 4） 選擇每種機型的標定功率輸出點 ( C,整個減額功率區(qū)的任何一點均可作標定工況點 ,所選標定點轉速愈低 ,愈能節(jié)省等航速所需功率 ,但設計槳徑就愈大 , 受船體尾部線型與吃水的限制 。 5） 經濟論證分析選出最經濟的主機 計算各主機在整個等航速區(qū)內燃油消耗量、推進設備造價等并通過經濟論證分析選定最佳參考點 ,通過比較 ,選出最優(yōu)主機 。 航速下所選主機燃油消耗量分析 對于 柴油機的燃油消耗率 可用下式表示 : )1(（ 7） 式中 : b 為柴油機營運點燃油消耗率 , g/(h) ； P 為柴油機營運點的功率 , n 為柴油機營運點的轉速 , r/ 柴油機標定輸出功率 , 柴油機標定輸出轉速 , r/ g/(h)； 5時適用 除 ,0時適用 除 及 ,5時適用 對 等燃油消耗率曲線呈放射型 ,難以用公式表示 ,由燃油消耗率曲線查找 , 其它機型也可從燃油消耗率曲線中查找 。 通過求出營運點的燃油消耗率 ,求出營運點的功率 ,求得營運點的燃油消耗量 ,即可對所選主機進行比較 。 5 2 船舶燃油系統(tǒng)節(jié)能 舶用油管理節(jié)能 據統(tǒng)計，燃油成本約占航運企業(yè)成本的 20 40，油料價格的波動直接關系到航運企業(yè)的效益。近幾年來，油價的連 續(xù)大幅上揚，導致了航運企業(yè)運輸成本大幅增加，油價持續(xù)飚升已越來越成為各家航運企業(yè)難以承受的成本之痛。 近幾年來，各家航運企業(yè)在船舶節(jié)能方面可以說是想盡辦法、挖盡潛力，節(jié)能措施林林總總，節(jié)能手段層出不窮，但總的來說，不外乎三個方面，即管理節(jié)能，技術節(jié)能和營運節(jié)能。 理節(jié)能 管理工作具有很大的彈性，同一樣工作，粗放化管理與精益管理所產生的效果大相徑庭。燃油管理更是一項涉及面廣、環(huán)節(jié)多、過程長的系統(tǒng)性工程，做好管理節(jié)能要把握好以下幾點： 通過宣傳教育強化全員的節(jié)能意識。 船舶節(jié)能工作是一全員 工程，然而在日常工作中，一些員工甚至個別領導對船舶節(jié)能認識上存有偏差，主要有三種表現(xiàn)：第一種表現(xiàn)是，認為船舶節(jié)能是船舶和管船部門的職能工作，不愿參與；第二種表現(xiàn)是，認為船舶節(jié)能是專業(yè)性工作，想參與也無能為力；還有一種表現(xiàn)是，由于宣傳不到位和考核機制方面的原因，沒有成本指標的職能部門和船舶，感受不到燃油成本帶來的經營壓力，對船舶節(jié)能積極性不高，被動參與。因此在實際節(jié)能過程中往往出現(xiàn)參與度不夠、冷熱不均現(xiàn)象。解決這個問題要從宣傳教育著手，讓每位員工、每個崗位都深刻感受到燃油成本帶來的壓力，形成部門之間的聯(lián)動、船 岸之間的聯(lián)動。 通過完善規(guī)章制度使節(jié)能工作有章可循、有標可參。 一個航運企業(yè)，各條船舶的具體情況不盡相同，因此船舶節(jié)能離不開規(guī)章制度來保障和規(guī)范?？梢栽诔浞终{研的基礎上，結合船岸實際，對陸地機關、船舶一線都制定相應的節(jié)能管理辦法和獎懲措施并納入公司體系文件，使節(jié)約、節(jié)能工作有章可循，有標可參，最大程度減少不正常消耗現(xiàn)象的發(fā)生；可以根據各船船況和航線特點制定船舶燃潤油消耗定額制度，規(guī)范細化船舶燃潤油申報制度，對超額船舶實施跟蹤監(jiān)控和技術指導，確保船舶燃潤油消耗控制在定額標準范圍之內；可以建立節(jié)能責任制度，讓職 能部門、船舶和航線調度都有節(jié)能指標，使節(jié)能工作每個環(huán)節(jié)都有人負責；還可以探索節(jié)能考評制度，月度、季度、年度都有統(tǒng)計、有考核、有評比、有獎懲。 通過建立科學的獎懲機制激發(fā)員工節(jié)能主動性、積極性和創(chuàng)造性。 對船舶節(jié)能工作要獎有罰，物質刺激和精神鼓勵并舉，對節(jié)能工作的考核既要有具體指標，也要有科學的考核手段，例如，對成本控制職能部門的節(jié)能考核，可以分月度、季度、年度從整個船隊耗油總量控制情況進行考核，可以在綜合考慮航線和運能變化因素的前提下，通過同比、環(huán)比等分析比較，分出船隊總量節(jié)能的優(yōu)劣；對船舶的考核可以在確定 燃油定額的情況下考核具體節(jié)油量，對比同類型船、同航線船耗油情況，獎優(yōu)懲劣；對船舶調度部門可以從船舶效能的角度進行考核，如：船舶航行過程中經濟航速使用比例， 6 船舶航行率，航路的選擇，乘潮發(fā)航情況等。船舶節(jié)能工作還要廣泛發(fā)揮員工的創(chuàng)造潛能，可以嘗試建立船舶節(jié)能獎勵基金，對員工在節(jié)油方面的金點子、好建議，小發(fā)明、小創(chuàng)造、小革新進行物質激勵，鼓勵船舶技術部門在節(jié)能方面的科技攻關，加強節(jié)能技術的改造和應用。船舶節(jié)能管理工作以激勵為主，同時也要運用懲處手段，特別是對個別船舶、個別員工盜賣燃油的情況，要加大處罰力度，增加違 規(guī)成本，殺一儆百。 通過優(yōu)化工作流程實現(xiàn)對燃油的采購、用油、退油的全程監(jiān)控。 對船舶油料的過程監(jiān)控首先是把好油料的采購關，采購人員要與調度密切聯(lián)系，掌握船舶的準確動態(tài)及船上各種油料的存量和合理消耗量，在確保油料質量的前提下，努力確保在油價最便宜的港口加油。油料采購部門還可以在認真分析燃油市場走勢、準確判斷油價起伏的前提下，選擇市場低點批量采購。對船舶用油方面，要對船舶輕、重油使用情況跟蹤管理，在船況允許的條件下，合理確定船舶進、出港口時輕、重油轉換節(jié)點，盡量縮短使用輕油的時間，鼓勵有條件的船舶盡量使用價格相 對便宜的 180#、 380# 重質油，推行擴大輕、重油混燒，改善機器工況，用足船舶輔機負荷，有條件的船舶還要最大限度使用軸帶發(fā)電機。最后要把好退油關，嚴堵漏洞，當前油價持續(xù)飆升，難免個別船員、個別船舶，特別是期租，在利益的誘惑下挺而走險，在清退廢污油過程中把好油作廢油處理，損公肥私。對于船舶清退廢污油的工作可以建立嚴格的申請審批制度，細化退廢流程，有條件的可以派人現(xiàn)場監(jiān)督退廢過程。場監(jiān)督退廢過程。 術節(jié)能 機電設備是船舶油料最直接的消耗者，因此抓好機電設備的維護保養(yǎng)，確保機電設備工況，突出技術 管理，充分挖掘節(jié)能降耗潛力，是船舶節(jié)能的關鍵途徑。 保持柴油機良好的工作狀態(tài)。 可以從十個方面著手：（一）調整最佳噴油提前角。每一種柴油機都有一個最佳噴油提前角，在維護保養(yǎng)時，要注意檢查和調整各缸的供油提前角，使其處于最佳供油位置，提前角過大、過小都會引起滯燃期延長，熱效率低，油耗增大。 （二）保持進排氣系統(tǒng)的通暢，定期調整氣閥間隙。進、排氣系統(tǒng)堵塞，氣流不通暢時，耗油量將增加 2% 3%或更多；氣閥間隙過大，換氣質量惡化，增大油耗。過小，關閉不嚴，壓縮壓力下降，燃燒工況惡化，也會增加油耗。 （三）定期檢查調 整供油定時和噴油壓力，確保其在規(guī)定范圍內。柴油機在使用過程中，油泵傳動件、柱塞偶件、噴油器彈簧、針閥偶件因為磨損使定時會延后和壓力變小，嚴重增加油耗。 （四）保持燃燒室組件之間的適宜間隙。例如：氣缸、活塞與活塞環(huán)嚴重磨損而漏氣時，耗油率會顯著增加。 （五）保持潤滑系統(tǒng)的順暢。潤滑系統(tǒng)不順暢會使機械磨損增加，會增加油耗。 （六）適當提高柴油機的冷卻水溫度。柴油機的正常出水溫度為 65 90，而在一些輪機管理人員中，存在著水溫越接近下限機器越保險的認識誤區(qū)，其實，水溫過低，燃油不能完全燃燒，耗油多；機油黏度大 ，零件運動磨擦阻力大，油耗高。 （七）保證足夠的新鮮空氣供給量?，F(xiàn)代柴油機大都采用廢氣渦輪增壓，若空氣通道堵塞，如臟污、結炭、變形等，都會因流阻增大，使增壓壓力下降，影響掃氣效果，導致 7 燃燒不良油耗增加，嚴重時還會引起喘振。 （八）保持操作系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)處于良好技術狀態(tài)，將大大提高機械效率，從而節(jié)約油耗。 （九）根據燃油品種，選擇合適的添加劑，并按要求的比例投放，均勻混合，以改善燃油著火性能，最大程度地利用燃油的熱能。 （十）保持機器不漏油，特別是輸、回油管接頭易漏油，增設柴油回收裝置以便節(jié)油。 運節(jié)能 通過研究和實踐，技術節(jié)能有效降低船舶燃油消耗，已被大家所認同，并已廣泛應用在船舶節(jié)能工作中。近年來，隨著燃油成本壓力的持續(xù)增加，如何在原有基礎上進一步挖掘潛力，營運節(jié)能越來越被航運企業(yè)所重視和應用。船舶營運節(jié)能可以從以下幾個方面研究： 盡量使用經濟航速。 燃油的消耗量與航速的關系并不是一般的線性比例關系一般來說，航速的變化與主機功率及燃油消耗量呈三次方關系。也就是說若航速減慢 10% 則燃油消耗可減少 30%。盡管有的航運界人士對此不太認同，認為刻意減速，不符合市場要求，且船舶使用率降低，但眾多航運 企業(yè)還是在船期允許的條件下盡量選擇最經濟的航速。使用經濟航速不單單是船舶的事，需要船舶和調度部門的聯(lián)動，調度部門要綜合考慮班期、港口裝卸效率、港口擁擠情況和航次裝貨量，科學調度船舶，保證船舶到港即靠，盡量減少船舶到港等泊時間，把時間留給船舶開經濟航速。船舶要根據氣象條件和潮、流等因素，靈活使用航速，在保證班期條件下，全程或部分航程使用經濟航速。 不斷優(yōu)化航線。 在航行中，特別是遠洋航行，航線的優(yōu)劣對提高經濟效益有重大的影響?？茖W、經濟的航線，可以有效降低燃油成本。因此航運公司在布局航線時，要統(tǒng)籌考慮航道特點 、所投船舶的適航能力、海洋水文、氣象條件、貨流情況，盡可能優(yōu)化運輸路線，縮短航距。船舶在保證安全、遵循航道規(guī)則的前提下盡可能提高行船技術，走經 的前提下盡可能提高行船技術，走經濟航線，減少不必要繞航。 合理利用自然條件。 風、流、潮、涌等許多自然現(xiàn)象對船舶航行都有著重要影響。遠洋航行的船舶可以合理利用洋流，減速航行。夏季，遠洋和近海航行船舶還要尤其關注臺風情況，合理避風，盡量減少迎風、頂風航行。長江航行的非班輪船舶可以探索和利用潮汐法航行，上行船在平潮或漲潮時發(fā)航，乘整潮，遇到落潮時拋錨等下次漲潮后再起錨續(xù)航 。如果多次利用漲潮航行，上行船就可將逆流航行變?yōu)轫樍骱叫?。與此相反，下行船在遇到漲潮流時，則會使順流航行變?yōu)槟媪骱叫?，降低了航行速度，可拋錨等落潮后再起錨續(xù)航，以避開漲潮流對船舶航行速度的不利影響。 提高貨物對流系數(shù)。 做好貨物的雙向平衡，減少船舶單向空載率，也是船舶節(jié)能的重要影響因素，這種因素對班輪的影響尤為明顯。提高貨物對流系數(shù)，要根據航線貨源特點，投入不同的攬貨力量，盡量保證貨流的相對平衡。同時利用聯(lián)盟關系互租艙位，減少運力密集投入也可以有 8 效節(jié)能。在攬貨過程中要合理攬取冷藏貨，冷藏貨需要消耗船上能量， 根據船上發(fā)電機的功率，科學裝載冷藏貨對船舶節(jié)能很有講究。一位船舶電機員曾這么算過一筆細帳：如果船上開一臺輔機，滿負荷時能滿足 10個冷箱用電，那么當裝載第 11個、 12個冷箱時，不得不開啟第二臺輔機，從經濟學角度出發(fā)，第 11個、 12個冷藏箱完全可以不裝，因為兩個冷箱的全部運費可能也抵不了一臺輔機所耗燃油的費用。船舶節(jié)能對航運企業(yè)來說是一項只有起點沒有終點的長期工作。有條件的企業(yè)可以考慮成立常設機構，集油料采購、船舶節(jié)能管理、廢殘油料處理功能于一體，形成一個完整的控制鏈，配備商務、海務、機務等專業(yè)人才，專職研究節(jié) 約燃油成本問題，即使以節(jié)約 1% 3%的最保守測算，對年耗幾十億人民幣燃油的船公司來講，也將是一筆不菲的成本節(jié)支 。 用重油預處理方案的改進研究 目前市場上船用燃油硫分高、粘度高、灰分高、機械雜質多、殘灰多、比重大、瀝青含量高 ,造成柴油機磨損快、腐蝕強、碳垢多、故障多、壽命短。而且 , 在對劣質燃油進行凈化處理時 ,其高粘度、高瀝青含量、高密度常使凈化裝置運行困難。瀝青成分高的燃油中含有不易燃燒的成分且瀝青顆粒較大 ,并懸浮分散在油中 ,即使將其加熱至較高的溫度 ,也不可能將其打碎 ,也很難從燃油中將其分離出來 ,導 致滯燃期變長、燃燒不良、產生后燃 ,從而使柴油機熱負荷增大、排溫升高、耗油率增加。隨著劣質燃油的質量日趨劣化 ,其粘度和加熱溫度的關系不規(guī)則 ,不易獲得利于燃燒的最佳粘度。 采用新的方法加強對劣質燃油預處理 ,新的燃油預處理方法用來加強對劣質燃油的預處理 ,并彌補常規(guī)處理方法對燃油中瀝青質處理的不足。 質器均質 利用燃油均質器的高頻率的擠壓、剪切作用將劣質燃油中的顆粒狀及片狀雜質 (包括水、瀝青、砂、催化劑微粒等 ) 碾壓成為約 5 微米左右或更小的粉末 ,使燃油變成更為高度分散和均質化的小顆粒 , 燃油中的水分也 與燃油均勻混合、均勻地分布于燃油中 , 從而改善了劣質燃油的燃燒性能。燃油在均勻器中受到強烈的擾動 ,因此均質器也可作為加強混合的工具使用 ,如作油水乳化、輕油與重油的混合等。由于把原作為垃圾丟棄的瀝青等部分加以利用 , 故這種處理方法有一定的節(jié)能作用。我國在實船上應用的燃用國產 250號劣質燃油并摻水改進燃燒的燃油預處理系統(tǒng)中以均質器 + 磁性濾器代替離心分離機 ,其中均質器起均質及油滲水乳化、混合作用 ,而磁性濾器能吸附燃油中鐵質粒子及對燃油進行磁化處理。該系統(tǒng)消除了瀝青質的影響 ,獲得的氣缸磨損率在正常的范圍之內 ,并取 得了較好的節(jié)省燃料的效果。但均質器均質只是把燃油中的磨損性顆粒碾細而不是將其清除 ,因此其處理效果不如離心分油機的處理效果。英國石油公司曾在實船上用 1臺 6缸低速柴油機作過比較試驗 ,結果見表 1。由表中可見對磨損性顆粒 ,即使采用均質器將其碾得很細小 , 但還是會造成柴油機有關部件的異常磨損。因此 ,應該將均質器與離心分離機配合使用 , 以確保取得最好的處理效果。 9 表 1 燃油處理方式 氣缸套磨耗率 平均 最大 活塞 環(huán)磨耗率 平均 最大 磨式均質器處理 離機分離處理 超聲波燃油改質裝置 超聲波燃油改質裝置利用超聲波振蕩產生的強烈的壓力波將劣質燃油中的油泥及瀝青質擊碎使其成為極細的微粒 ,處理后的劣質燃油中的大于 5微米以上的金屬粒子、砂粒、催化劑碎未等被細目濾器濾出清除。高瀝青成分的劣質重油經這種改質處理后其中的油泥及瀝青質被破壞成極細的微粒 ,能在柴油機中充分、完全地燃燒。在 燃油中殘渣和燃油的比重差小而給離心分離造成困難時 ,用超聲波處理燃油能有效地消除油中殘渣對柴油機燃燒的影響。但這種處理方法并不能除去燃油中的水分和大量的機械雜質 ,還需離心分離配合使用 ,并且其正常運行受離心分離效果影響。我國某船使用超聲波燃油改質裝置處理劣質燃油 (供中速發(fā)電柴油機 (2600720r/用的實踐證明 ,中速輔機燃用經超聲波改質的劣質燃油對主要機件的影響不大 ,獲得的氣缸套磨損率與使用輕油相當 , 參見表 2 表 2 輔機機號 1 2 3 總運轉時間 h 29028 31255 26910 上次大修后運轉時間 h 4900 4300 4100 缸套磨損率油磁化器處理 燃油是由碳氫化合物組成的。當燃油以一定流速通過強磁場間隙 , 垂直切割磁力線時 , 受到磁場的磁化作用 ,產生附加磁力矩 ,在磁場中取向排列。結果使燃油中的分子排列發(fā)生變化 ,改變了原來分子間的結合狀態(tài) ,使分子間距離增大 ,粘度下降 ,油滴變小 ,從而使其具有新的特性 ,改善霧化、充分燃燒、 提高燃燒效率。經磁處理后燃料油的粘度下降一般在10%以上 ， 其熱值上升 ,燃燒產物中可燃成分下降 ,二氧化碳含量上升。磁處理時還對油中的鐵磁性雜質有吸附作用。用這種方法處理燃油有一定的節(jié)油效果 ,一般可節(jié)油 3% 5%。 綜上所述 ,目前廣泛使用的沉淀 +離心分離 +過濾的凈化方案 ,能有效地清除燃油中的水分和雜質 ,但據此組成的燃油預處理系統(tǒng)不易消除劣質燃油中的的瀝青質的影響 , 未能滿足處理質量日趨劣化的劣質燃油所要達到的對燃油中灰分、機械雜質、瀝青等成分的預處理要求。若將原有的凈化方案改進為沉淀 +離心分離 +改質 (均質 )+過 濾，則可有效地消除劣質燃油中的瀝青質的不良影響 ,并可獲得一定的節(jié)能和環(huán)保效果。 10 3 船舶主機余熱利用 舶余熱空調系統(tǒng)的可行性和經濟性分析 眾所周知，現(xiàn)代商用船舶動力裝置的燃油熱量綜合利用率在 50%左右，還有 50%左右的熱量成為廢熱。如果充分利用，無論從經濟上或環(huán)保方面都具有重大價值。在科學技術日新月異的今天，充分應用科技新成果，挖掘廢熱潛能，不斷提高船舶動力裝置的綜合效率已不再是夢想。溴化鋰吸收式空調系統(tǒng)在船舶上的應用，就是一項比較可行的技術措施。下面對這一課題的可行性和經濟性進行必要的分析論證。 行性分析 1溴化鋰吸收式制冷（熱）系統(tǒng)具有下列特點 （ 1）以水作制冷劑，溴化鋰作吸收劑，它無臭、無味、無毒，對人體無危害。 （ 2）對熱源的要求不高。一般的低壓蒸汽（ 上 )或 75 以上的熱水均能滿足要求，特別適用于有廢氣、廢熱水可利用的場合。有利于熱源的綜合利用。隨著地熱和太陽能的開發(fā)利用，它將具有更加廣泛的前途； （ 3）整臺裝置基本上是熱交換器的組合體，因除泵以外沒有其它運動部件，所以振動、噪聲都很小，運轉平穩(wěn)，對基建的要求不高，可在露天甚至樓頂安裝，尤其適用于艦船、醫(yī)院、賓館 等場合； （ 4）結構簡單，制造方便； （ 5）裝置處于真空下運行，無爆炸危險； （ 6）操作簡單，維護保養(yǎng)方便，易于實行自動化運行； （ 7）能在 10% 100%的范圍內進行制冷量的自動無級調節(jié)，而且在部分負荷時機組的熱力系數(shù)并不明顯下降； （ 8）溴化鋰溶液對金屬，尤其對黑色金屬有強烈的腐蝕性，特別在有空氣存在的情況下更為嚴重，因而機組應保持很好地密封； （ 9）由于系統(tǒng)以熱能作為補償，加上溴化鋰溶液的吸收過程是放熱過程，故對外界的排熱量大（通常比活塞式制冷機大一倍 )，冷卻水消耗量大。但它允許有較高的冷卻水溫度升高 。冷卻水可采用串聯(lián)流動方式，以減少冷卻水的消耗量； （ 10）因用水作制冷劑，故一般只能制取 5 以上的冷水，多用于空氣調節(jié)及一些生產工藝用冷凍水； （ 11）熱力系數(shù)較低； （ 12）溴化鋰價格較貴，機組充灌量大，初投資較高； 基于以上特點，采用溴化鋰機組、利用船舶動力裝置的余熱作為補償能源的空調系統(tǒng)是完全可行的。船舶動力裝置可利用的余熱形式有兩種：一是柴油主機的氣缸冷卻水帶走的熱能；另一種是柴油主機的廢氣熱能。 舶動力裝置余熱熱能計算 由柴油機的熱平衡分析可知，燃料在柴油機氣缸中燃燒所放出的熱量大約 有 30 55%轉化為有效功， 25 40%為排氣帶走的熱量， 10 30%為冷卻介質帶走的熱量。以某 35000t 11 級散貨船為例，進行余熱熱能計算。該船主機型號： 7定功率： 7718定工況下燃油消耗率： 氣溫度： t=400。排煙的熱能為： 718/5030%=4630.8 0%被廢氣渦輪增壓器利用， 80%通過廢氣鍋爐加以利用，目前廢氣鍋爐熱能的利用率為 40%左右，即可產生水蒸汽的熱能為： 80%40%=1482較適合于作為雙效溴化鋰吸收式制冷機的熱源，雙效溴化鋰吸收式制冷機熱力系數(shù)一般可達到 1，而通常的 35000t 級散貨船空調所需制冷量一般為 100右，只用到廢氣鍋爐產生水蒸汽熱能的 7%，對其他設備使用蒸汽熱能不受影響。因此，利用主機廢氣余熱作為空調制冷的能源是完全可行的。 船舶柴油機燃油燃燒產生的熱量中大約 40轉化為柴油機的輸出功，其余通過排氣、冷卻水等排放到船外。目前，柴油機排氣余熱的利用，主要是通過廢氣渦輪增壓器將廢氣能量轉換成掃氣空氣的壓力來提高柴油機的功率和效率。利用廢 氣鍋爐產生的飽和蒸汽來滿足船員的日常雜用及油艙的加熱保溫，有的大型船舶還將蒸汽過熱后驅動透平發(fā)電機進行余熱發(fā)電。冷卻水的余熱利用主要是作為海水淡化裝置的熱源。因此對柴油機余熱的充分利用要做好三個方面的工作：第一要精心維護廢氣渦輪增壓器，定期清潔增壓器壓氣機進氣濾器，定期對廢氣鍋爐進行吹灰，航行中還要定期沖洗增壓器壓氣機端、廢氣渦輪端。第二要保持廢氣鍋爐高效工況。作為一種節(jié)能裝置，廢氣鍋爐不僅節(jié)約燃油，還能起到柴油機排氣消音器的作用。有資料顯示， 1萬噸級船舶，利用廢氣鍋爐后每 1萬噸級船舶，利用廢氣鍋爐后每天可 節(jié)約 1 噸多燃油。對廢氣鍋爐的保養(yǎng)要定期對爐水水質進行化驗和處理，及時清除鍋爐內部水垢，及時清除廢氣鍋爐管壁上的積灰等等。第三要保證海水淡化裝置正常運行，遠洋船舶一般采用真空沸騰式海水淡化裝置，用柴油機缸套冷卻水作為熱源，如果管理得當，其產水量可完全滿足機械設備及船員衛(wèi)生洗滌用水。 用溴化鋰吸收式空調制冷裝置的結構形式 1、改造工程量最小?，F(xiàn)代的船舶幾乎都設置有廢氣鍋爐蒸汽系統(tǒng)，正常航行時產生的蒸汽量作為空調制冷綽綽有余。因此不需要增設蒸汽產生裝置，而增加改造難度和投資； 2可以直接應用陸上蒸汽 加熱式溴化鋰吸收式制冷裝置的成熟技術和生產工藝。對陸用蒸汽加熱式溴化鋰吸收式制冷裝置只要從結構方面進行適當改進，防止因船舶搖晃對制冷裝置性