CN104819080B - 一种船舶燃油预热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶燃油预热方法，其特征在于：在储存舱和沉淀柜之间设置燃油预热和输送两条分支管路，主管路共用，在沉淀柜附近分成两条支路，一路设置预热泵，为储存舱提供高温燃油，另一路设置输送泵，将加热的重油输送至沉淀柜，两条支路均设置相应方向的截止止回阀，防止管路方向错位；在储存舱一角设置小隔舱，所述小隔舱中间设置第一隔板，将隔舱X向一分为二，A、B管布置在第一分舱中；第一隔板右上角开孔，第二隔板左下角开孔，两孔呈对角布置；隔板底部开小孔，作扫舱用；隔舱上板设置若干透气孔，以保证产生的蒸汽及时溢出；所述A、B管与所述主管路连通，A、B管路各自设置调节阀。

Description

一种船舶燃油预热方法

技术领域

本发明涉及一种船舶燃油预热系统及预热方法，属于船舶燃油预热技术领域。

背景技术

船舶燃油输送系统中，需要将燃油从储存舱中输送至沉淀柜。储存舱中的燃油一般为重燃油，其粘度随温度不同变化差别极大，温度越高，粘度越低，如某一款重燃油在50℃下粘度为380cSt，而在0℃时接近20000cSt。粘度大会导致输送泵抽吸燃油时阻力大而增加功耗甚至无法泵送，因此有必要对燃油预先进行加热至一定温度以降低粘度再泵送。

目前运营船舶重油的传统加热方式是通过在船两侧的燃油舱内布置加热盘管，通过蒸汽加热重油来达到驳运条件，如图1所示。采用加热盘管来加热重油，达到输运条件后，开启阀门，从吸口往外抽吸燃油。

这种方式缺点明显：1)能量利用率较低。盘管加热的是整舱燃油，而实际中需要泵送的燃油量相对燃油储存舱容积很小，因此相当部分热量被用来加热不必泵送的燃油，而这部分热量易通过舱壁与外界进行热交换而被浪费。2)会产生较大范围高温区。当储存舱邻近压载舱或货舱时，压载舱壁高温会加速腐蚀的发生，同时也会给对温度敏感的货物，比方谷物，煤炭等带来破坏。3)当燃油液位低于加热盘管的时候，暴露在空气中的盘管会加速燃气挥发并形成硬垢。4)加热盘管布置高度不能太低，当燃油液位完全低于加热盘管的时候，燃油将很难被输送，导致了燃油留存。

为了解决燃油输送系统中加热盘管带来的问题，现有技术中也出现了新型燃油转换装置，其主要设计思想是：在燃油储存舱中设置一个小隔舱，隔舱与储存舱相通，首先往小隔舱中泵入沉淀柜中的高温燃油，预热得到一定量的相对高温燃油，达到泵送条件，然后采用燃油输送泵抽吸燃油至沉淀柜，如此往复循环。图2给出的是燃油储存舱中的隔舱方案示意图。隔舱设计的主要目的是使注入的热燃油尽量主要被用来加热局部区域的冷燃油，且控制被加热的燃油不至于太分散，而是集中在小隔舱内，使被抽出燃油均为相对高温燃油，便于泵送。

尽管这种燃油转换装置能较好地避免盘管加热带来的问题，也更节约运营成本，但是也存在缺点——其预热效果的好坏依赖于隔舱方案的设计，不合理的隔舱设计可能导致隔舱内燃油温度分布不均、热油积聚在隔舱上方、冷热油换热不充分、吸口附近油温过低等问题，这将弱化其相对于传统盘管加热方式的优势，运行工况恶化时甚至可能增加运营成本，甚至经济性劣于盘管加热。因此，合理的隔舱方案设计是整个燃油预热系统的关键。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的船舶燃油预热系统中的燃油转换装置的隔舱设计导致隔舱内燃油温度分布不均、热油积聚在隔舱上方、冷热油换热不充分、吸口附近油温过低等问题，运行工况恶化时甚至可能增加运营成本，甚至经济性劣于盘管加热。

本发明采取以下技术方案：

一种船舶燃油预热系统，在储存舱和沉淀柜之间设置燃油预热和输送两条分支管路，主管路共用，在沉淀柜附近分成两条支路，一路设置预热泵，为储存舱提供高温燃油，另一路设置输送泵，将加热的重油输送至沉淀柜，两条支路均设置相应方向的截止止回阀，防止管路方向错位；在储存舱一角设置小隔舱，所述小隔舱中间设置第一隔板2，将隔舱X向一分为二，A、B管布置在第一分舱1中；第一隔板右上角开孔，第二隔板左下角开孔，两孔呈对角布置；隔板底部开小孔，作扫舱用；隔舱上板设置若干透气孔，以保证产生的蒸汽及时溢出；所述A、B管与所述主管路连通，A、B管路各自设置调节阀。

本技术方案对现有技术的种燃油转换装置进行优化设计，采用第一隔板将小隔舱X向一分为二，在第一隔板右上角和第二隔板的左下角开设小孔，目的是在采用体积尽可能小的小隔舱，提高热利用效率的前提下，尽可能提高燃油在小隔舱内移动轨迹的距离，从而提高换热效率，根据高温燃油具有向上流动、低温燃油具有向下流动的特性，油管A、B的出口接近底部，而，第一分舱的出油孔位于右上角，第二分舱的出油孔位于左下角，从而增加热油行走距离，提升冷热油在小隔舱内的换热效果和均匀程度。设置A、B两根油管可交替使用，单根管路的燃油预热系统并不能取得良好的预热效果，原因在于刚被注入的高温燃油来不及与冷油热交换就被抽出，导致随后吸口附近的燃油温度急剧下降，达不到泵送条件。而使用双管路设计能有效解决该问题。

进一步的，A、B管在第一分舱1中，沿X方向居中布置。

进一步的，在热油不至于损坏舱底的情况下管口可尽量接近舱底，但不能太近，以免流动阻力过大。

进一步的，所述A、B管路管口在小隔舱中的高度相同。

一种船舶燃油预热方法，采用上述的船舶燃油预热系统，包括以下步骤：

A)由预热泵经油管B往小隔舱注入t1时间的温度为T的高温燃油流量Qv1；

B)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

C)由预热泵经油管A往隔舱注入t3时间温度为T的高温燃油，流量Qv2；

D)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

E)以t3+t2为周期，循环步骤C)-D)。

管路的选择通过调节阀的启闭来实现，抽注时间的配比根据流量和燃油温度选定。

步骤A和步骤B的作用是刚启动时，及时将小隔舱油管B附近的燃油初步预热，因为刚启动时油管A附近的燃油还来不及被加热，待这A、B两个步骤完成后，就可往复进行步骤C和步骤D。

本发明的有益效果在于：

1)绿色节能，降低营运成本。由于只加热部分燃油，且热量被有效利用，与外界热交换减少，符合绿色节能理念，并能有效降低船舶营运成本。

2)避免了由加热盘管带来的结垢、蒸汽泄漏、燃油留存等问题，且免于盘管加热系统的安装、维护。

3)不会因为燃油储存舱温度高而损坏邻近货物，也不会造成压载舱的腐蚀。

4)不同于盘管加热整舱燃油，本设计只需加热局部区域冷油，故比盘管方式加热速度更快，且系统简单、稳定、易操作。

5)对比现有技术中的燃油转换装置，双管设计能有效延长冷热重油热交换时间，得到更多符合泵送条件的燃油，可提高热量的利用率。

6)双管隔舱设置。隔舱能使热量被主要用于加热隔舱内冷油，使被加热油仍相对集中于隔舱内，便于输送；

7)两根油管的交替使用及注排方案。经数值计算发现，单根管路的燃油预热系统并不能取得良好的预热效果，原因在于刚被注入的高温燃油来不及与冷油热交换就被抽出，导致随后吸口附近的燃油温度急剧下降，达不到泵送条件。而使用双管路设计能有效解决该问题。

8)隔板中通孔的对角布置。可以较好解决热油存在于死区问题，有效增加了冷热油热交换行程及延长热油滞留隔舱时间，强化换热效果。

附图说明

图1是现有技术采用盘管加热的燃油预热系统的示意图。

图2是现有技术采用燃油转换装置的燃油预热系统的示意图。

图3是本发明船舶燃油预热系统的示意图的流程图。

图4是本发明船舶燃油预热系统的小隔舱设计示意图。

图中，1.第一分舱，2.第一隔板，3.第二分舱，4.第二隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

本发明具体设计方案如图3所示：在燃油储存舱和燃油沉淀舱之间设置燃油预热和输送两条管路，主要管路共用，在沉淀舱附近分成两条支路，一路设置燃油预热泵，为储存舱提供高温燃油，一路设置燃油输送泵，将加热的重油输送至沉淀柜，两条支路均设置相应方向的截止止回阀，防止管路方向错位。为配合隔舱方案，使隔舱具有更好的燃油预热效果，本设计在小隔舱设置相同高度的两条管路，并各配置调节阀。

隔舱方案设计如图4所示：在燃油储存舱一角，邻近无压载舱、货舱等易受高温影响处所，设置小隔舱，其体积大小取决于预热泵排量和柴油机燃油耗量；中间设置一隔板，将隔舱一分为二，A、B管布置在第一分舱中，沿X方向居中布置，沿Y方向四等分处附近布置，在热油不至于损坏舱底的情况下管口可尽量接近舱底，但不能太近，以免流动阻力过大；第一隔板右上角开孔，第二隔板左下角开孔，即呈对角布置；隔板底部开小孔，孔径较小，作扫舱用(图中未标出)；隔舱上板设置若干透气孔(图中未标出)，以保证产生的蒸汽及时溢出。

具体操作步骤为：

A)由预热泵经油管B往隔舱注入t1时间的高温燃油，流量Qv1；

B)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

C)由预热泵经油管A往隔舱注入t3高温燃油，流量Qv2；

D)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

E)以t3+t2为周期，循环布置C-D。

管路的选择通过调节阀的启闭来实现，抽注时间的配比与流量和燃油温度相关。

本发明的目的在于使注入的热油与冷油热交换得到符合泵送条件的相对高温燃油，本设计以燃油t＝40℃作为适合输送标准。因此，如何使热油和冷油充分热交换得到尽可能多的相对高温燃油，以及如何使热量被主要用于加热某区域内的燃油就显得十分重要。鉴于此，本发明的关键点为：

双管隔舱设置。隔舱能使热量被主要用于加热隔舱内冷油，使被加热油仍相对集中于隔舱内，便于输送；而双管及隔板布置的合理与否会影响燃油预热效果。

两根油管的交替使用及注排方案。经数值计算发现，单根管路的燃油预热系统并不能取得良好的预热效果，原因在于刚被注入的高温燃油来不及与冷油热交换就被抽出，导致随后吸口附近的燃油温度急剧下降，达不到泵送条件。而使用双管路设计能有效解决该问题。

隔板中通孔的对角布置。可以较好解决热油存在于死区问题，有效增加了冷热油热交换行程及延长热油滞留隔舱时间，强化换热效果。

Claims (4)

1.一种船舶燃油预热方法，其特征在于：

燃油预热系统为：在储存舱和沉淀柜之间设置燃油预热和输送两条分支管路，主管路共用，在沉淀柜附近分成两条支路，一路设置预热泵，为储存舱提供高温燃油，另一路设置输送泵，将加热的重油输送至沉淀柜，两条支路均设置相应方向的截止止回阀，防止管路方向错位；在储存舱一角设置小隔舱，所述小隔舱中间设置第一隔板(2)，将小隔舱X向一分为二，A、B管布置在第一分舱(1)中；小隔舱上与第一隔板平行的侧板为第二隔板，第一隔板右上角开孔，第二隔板左下角开孔，两孔呈对角布置；第一隔板底部开小孔，作扫舱用；小隔舱上板设置若干透气孔，以保证产生的蒸汽及时溢出；所述A、B管与所述主管路连通，A、B管路各自设置调节阀；

所述船舶燃油预热方法包括以下步骤：

A)由预热泵经油管B往小隔舱注入t1时间的温度为T的高温燃油流量Qv1；

B)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

C)由预热泵经油管A往小隔舱注入t3时间温度为T的高温燃油，流量Qv2；

D)由输送泵经油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持续时间为t2，流量Qv1；

E)以t3+t2为周期，循环步骤C)-D)。

管路的选择通过调节阀的启闭来实现，抽注时间的配比根据流量和燃油温度选定。

2.如权利要求1所述的船舶燃油预热方法，其特征在于：A、B管在第一分舱(1)中，沿X方向居中布置。

3.如权利要求1所述的船舶燃油预热方法，其特征在于：在热油不至于损坏舱底的情况下管口尽量接近舱底，但不能太近，以免流动阻力过大。

4.如权利要求1所述的船舶燃油预热方法，其特征在于：所述A、B管路管口在小隔舱中的高度相同。