船舶空調(diào)冷凝水的回收利用探索獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

船舶空調(diào)冷凝水的回收利用探索獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：船舶空調(diào)是船舶的必需設(shè)備。船舶空調(diào)在使用的過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水。將冷凝水進(jìn)行收集應(yīng)用到鍋爐上是個(gè)創(chuàng)新型思路。本文簡(jiǎn)述了冷凝水回收利用裝置的創(chuàng)意，該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船空調(diào)冷凝水的回收利用，減少船舶機(jī)艙的艙底水產(chǎn)生量，降低對(duì)海洋環(huán)境的影響，在應(yīng)用實(shí)踐上做出了有益的探索。

關(guān)鍵詞：空調(diào)裝置;冷凝水;鍋爐水;應(yīng)用實(shí)踐

引言

日常生活中，空調(diào)裝置是很常見(jiàn)的設(shè)備，空調(diào)在制冷模式下工作會(huì)有冷凝水產(chǎn)生，冷凝水會(huì)被直接排放大自然中。在船舶上，工作人員也需要適宜的工作及休息環(huán)境，特別是在環(huán)境較熱的情況下，船舶空調(diào)使用制冷模式，將環(huán)境溫度控制在理想范圍。這與人們?cè)谌粘Ｉ钪锌吹降目照{(diào)裝置工況類(lèi)似。船舶空調(diào)與岸上空調(diào)，在冷凝水處理方式上，因?yàn)榄h(huán)境不同而有所區(qū)別。

1船舶空調(diào)冷凝水的現(xiàn)狀

1.1船舶空調(diào)水的產(chǎn)生

現(xiàn)代的船舶，船舶空調(diào)是船舶輪機(jī)設(shè)備中必需的組成部分。船舶空調(diào)在使用的過(guò)程中，空調(diào)裝置的蒸發(fā)器處通常會(huì)有大量的冷凝水產(chǎn)生。冷凝水產(chǎn)生的機(jī)理都是相同的，冷凝水是從空調(diào)蒸發(fā)器下面的集水盤(pán)流出的。它的流量一般與空氣的含濕量，露點(diǎn)溫度，室溫等有關(guān)。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝水的兩個(gè)主要地方一是蒸發(fā)器，二是加濕式風(fēng)機(jī)盤(pán)管等空調(diào)末端。蒸發(fā)器和空調(diào)末端分別是為了干燥新風(fēng)和消除室內(nèi)濕負(fù)荷而產(chǎn)生冷凝水。蒸發(fā)器產(chǎn)生冷凝水的原因在于，當(dāng)室外空氣或新風(fēng)與回風(fēng)混合后，與蒸發(fā)器的表面進(jìn)行熱交換冷卻除濕空氣時(shí)，因蒸發(fā)器的外壁面溫度低于室外空氣或混合風(fēng)露點(diǎn)溫度，室外空氣或混合風(fēng)所含的水蒸氣在蒸發(fā)器壁面析出而結(jié)露，當(dāng)露珠增大到一定程度會(huì)滑落到蒸發(fā)器下方的冷凝水盤(pán)，從而形成了冷凝水?？照{(diào)裝置的冷凝水來(lái)自于空氣中的水蒸汽，屬于不含鹽分的水。

1.2船舶空調(diào)冷凝水處理及帶來(lái)的相關(guān)問(wèn)題

船舶空調(diào)冷凝水的處理的常見(jiàn)方法有限，即在冷凝水盤(pán)處接冷凝水管將冷凝水就近排到合適的地方。目前對(duì)船舶空調(diào)冷凝水的處理，根據(jù)船舶空調(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)及安裝位置而定。有的直接通向甲板，有的將冷凝水管通向機(jī)艙，通往機(jī)艙的水會(huì)成為機(jī)艙艙底水的一部分。

船舶空調(diào)冷凝水通往甲板時(shí)，可以直接到甲板的泄水孔入海。

通往機(jī)艙的冷凝水成為機(jī)艙艙底水后，按照目前的海洋防污染法規(guī)，機(jī)艙艙底水不能直接排到舷外。根據(jù)海洋防污公約，航行在特殊區(qū)域以外的船舶排放污水應(yīng)船舶正在途中航行，必須通過(guò)油水分離設(shè)備或過(guò)濾設(shè)備。

1.3船舶空調(diào)冷凝水的應(yīng)用

冷凝水作為空調(diào)正常運(yùn)行的副產(chǎn)品，常規(guī)都是直接或間接排海。目前看到的應(yīng)用是有些鉆井船將其收集起來(lái)作為工業(yè)淡水的補(bǔ)充部分。

經(jīng)過(guò)研究分析，空調(diào)冷凝水來(lái)源于空氣中的水蒸氣，冷凝后雖含有少量雜質(zhì)，不及普通純凈淡水，但是作為船舶淡水的補(bǔ)充是可行的。船舶淡水的來(lái)源有兩個(gè)，即碼頭補(bǔ)充和船舶造水機(jī)制造。這種不含鹽分的空調(diào)冷凝水，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后，符合船舶鍋爐的使用要求。因此，將空調(diào)冷凝水收集后作為鍋爐補(bǔ)給水來(lái)利用，不僅解決了機(jī)艙艙底水的問(wèn)題，而且節(jié)約了海水淡化的成本，可極大地提升船舶運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

2船舶鍋爐水使用要求

船舶無(wú)論是蒸汽機(jī)船還是汽輪機(jī)船內(nèi)燃機(jī)船，都設(shè)有鍋爐。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于推動(dòng)主輔機(jī)或者加溫燃油，化學(xué)品船舶還用蒸汽加熱海水或淡水，對(duì)貨艙進(jìn)行清洗。鍋爐用水不當(dāng)，會(huì)造成一系列的問(wèn)題，甚至造成不同程度的破壞。

鍋爐水的供水質(zhì)量要求包括懸浮物、堿度、硬度、含鹽量、導(dǎo)電率、溶解氧、氯根等。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)懸浮物、堿度、硬度、含鹽量這些指標(biāo)進(jìn)行控制。

未經(jīng)處理或處理不當(dāng)?shù)乃哂幸欢ǖ挠捕炔⒑袣怏w等雜質(zhì)，其造成的危害有生成水垢、腐蝕鍋爐、汽水共沸。溶解于水中的鹽分積累到一定程度，就會(huì)從水中析出，沉積在鍋爐水管以及容器壁上。這種固體沉積物俗稱(chēng)水銹或水垢。另外，析出物還可以形成疏松的懸浮物，沉積在鍋底或下聯(lián)箱底部，這些沉淀物就是泥渣。水垢影響熱傳遞，導(dǎo)熱系數(shù)為鋼材的1/10，傳熱不良會(huì)引起局部過(guò)熱，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致管子鼓泡、燒彎、燒裂，甚至使得爐膽及燃燒室頂燒塌。

另外有了水垢，就必須經(jīng)常清洗鍋爐。清洗鍋爐，不僅影響船舶運(yùn)行，還增加洗爐時(shí)的人力物力。而且對(duì)鍋爐本身的敲鏟、酸洗，也會(huì)影響鍋爐使用壽命。

空調(diào)裝置的冷凝水可以作為船舶淡水，同時(shí)由于不含鹽分，因此可以考慮用到鍋爐上。

3船舶空調(diào)冷凝水的應(yīng)用設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)完整的冷凝水回收再利用管系設(shè)備布置方案，便于對(duì)冷凝水進(jìn)行儲(chǔ)存、處理和輸送，最終按鍋爐水的要求，完成對(duì)鍋爐的給水補(bǔ)充。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前的船舶上沒(méi)有這樣的裝置。這與實(shí)際在船工作時(shí)見(jiàn)到的現(xiàn)狀一致。因此所研制的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將空調(diào)冷凝水變廢為寶的效果。

3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1、對(duì)空調(diào)蒸發(fā)器進(jìn)行相關(guān)研究，分析冷凝水在不同環(huán)境下的產(chǎn)生量和水質(zhì);

2、根據(jù)冷凝水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套能夠完成對(duì)冷凝水的儲(chǔ)存、過(guò)濾和輸送的系統(tǒng);

3、設(shè)計(jì)一套自動(dòng)控制方案，完成對(duì)冷凝水儲(chǔ)存狀態(tài)的監(jiān)控報(bào)警和對(duì)鍋爐水狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐水的自動(dòng)補(bǔ)給。

3.2設(shè)計(jì)路線(xiàn)：

加裝冷凝水儲(chǔ)水柜，與鍋爐相關(guān)的管路，閥門(mén)等，完成系統(tǒng)硬件連接;給冷凝水儲(chǔ)水柜配備液位傳感器，設(shè)定高位、高位、低位報(bào)警;設(shè)計(jì)一套自動(dòng)控制功能，使系統(tǒng)完成冷凝水的自動(dòng)回收、液位監(jiān)控、自動(dòng)輸送等功能。相關(guān)管路上適當(dāng)位置上安裝濾器，避免空調(diào)處的雜物進(jìn)入儲(chǔ)水柜后堵塞管路或者被泵吸入。

4船舶空調(diào)冷凝水的應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)

根據(jù)應(yīng)用設(shè)計(jì)，完成了裝置的部件安裝，實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用功能。同時(shí)，本裝置屬于創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，申請(qǐng)并獲得了相關(guān)專(zhuān)利。船用空調(diào)在使用的過(guò)程中，產(chǎn)生的冷凝水冷凝水，基本沒(méi)有鹽分，對(duì)改善鍋爐水質(zhì)具有很大現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值，也可以向船舶進(jìn)行推廣。該應(yīng)用具有如下創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：