TWI620865B - Oil tanker mixed cargo oil conveying method - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種混和貨油輸送方法，係針對油輪的混和貨油輸送方法，透過為將至少一組蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統置換成電動馬達驅動的貨油幫浦系統，並設置輔助鍋爐系統來平衡整體系統，使得在單一次輸送貨油至岸上的流程中，能達成10%~15%燃油的節省。

Description

油輪混和貨油輸送方法

本發明係有關於一種油輪混和貨油輸送方法，係針對油輪的燃油輸送幫浦節省燃油之系統。

長久以來，使用在油輪上輸送貨油(oil cargo)的主要輸送系統皆為應用蒸氣渦輪機作為驅動方式，其主要有兩個原因，其一為蒸氣渦輪機有能力提供貨油幫浦所需之動力，另一是因為蒸氣渦輪機的轉動控制方法相對地簡單，且其可同時提供保持油貨安全所需的鈍氣。

為了達成上述需求，傳統系統之實施方式係為使用全組的蒸氣渦輪機來驅動貨油幫浦，並結合輔助鍋爐系統(auxiliary boiler systems)一齊運轉以供應蒸氣及鈍氣(inert gas)之需求。但由於蒸氣渦輪機的構造以及其運轉所產生的蒸汽量，由蒸氣渦輪機作為動力來驅動貨油幫浦的原動機(prime mover)，需消耗巨量的蒸氣，故需透過輔助鍋爐系統提供額外的蒸氣，才能有彈性地滿足所有的蒸氣需求。此外，當輔助鍋爐系統運轉時，會有更具利用價值的事情發生──輔助鍋爐系統會製造出廢氣，其即為安全管控所需的鈍氣。而鈍氣將被輸送至貨油艙，以維持貨物輸送時或在貨油艙的清潔流程中，能有更安全的環境，以符合法令上的要求。在整體系統自行產生鈍氣的狀況下，可以節省系統中的燃油消耗，因為若是再藉由其他獨立系統來製造該鈍氣，額外的燃油消耗是無可避免的。

在先前技術中，係將與油輪分開的輔助鍋爐系統設置在港邊，以提供額外的蒸氣給油輪上的原動機系統，並設置額外的洗滌器在港邊，來提供所需的鈍氣。此種先前技術的系統可想而知的無法節省整體系統的燃油消耗，並難以在油輪中提供有用的空間。因此，本發明之研究者發展出一種更有效且更節能之系統及方法以替代傳統系統。

為了達成省油與降低二氧化碳的結果，本發明提供一種方法，在一艘油輪上有三或四組或更多的貨油輸送系統時，將至少一組的蒸氣渦輪機驅動的貨油輸送系統置換為電動馬達驅動的貨油輸送系統。此調整可達成更佳的效率，並同時平衡輔助鍋爐系統的鈍氣供給量。

另外，在不同的貨油輸送需求下，以電動馬達驅動的貨油輸送系統已被驗證有較佳的表現，因其可以快速地達到全速運轉，並可根據不同的貨油輸送需求調整。此種功效並無法透過全部貨油輸送系統皆使用蒸氣渦輪機的傳統系統來達成，因為蒸氣渦輪機在達成全速運轉前需要較多的暖機時間。

為了達成如前述對電動馬達的轉速控制，轉速控制系統可以是任何一種可適用的現行控制系統，然而，在綜合考慮轉速控制的彈性和整體系統的效率之下，以功率閘流體(Thyristor)(二極體)來控制電動馬達的轉速，會是在所有常用的控制方法中最好的選擇。

1‧‧‧油槽貨倉

10‧‧‧蒸氣渦輪機

11‧‧‧電動馬達

12‧‧‧功率閘流體逆變器系統

13‧‧‧壓艙槽

7-A‧‧‧貨油幫浦系統

7-B‧‧‧貨油幫浦系統

15‧‧‧船底

99‧‧‧油品貨物

100‧‧‧本實施例系統

1000‧‧‧油輪

101‧‧‧蒸氣渦輪機

102‧‧‧蒸氣渦輪機

103‧‧‧電動馬達

104‧‧‧貨油幫浦系統

105‧‧‧貨油幫浦系統

106‧‧‧貨油幫浦系統

107‧‧‧電源變流閘流器系統

108‧‧‧變頻控制裝置

110‧‧‧上層甲板

120‧‧‧引擎室區域

121‧‧‧貨泵室

122‧‧‧居住區

123‧‧‧煙囪區

130‧‧‧油槽貨倉

131‧‧‧油槽貨倉

132‧‧‧油槽貨倉

133‧‧‧壓艙槽

140‧‧‧船外側殼

141‧‧‧船內側殼

147‧‧‧氣體通道

148‧‧‧氣體通道

150‧‧‧氣體通道

160‧‧‧輔助鍋爐系統

162‧‧‧廢氣

163‧‧‧洗滌槽

299‧‧‧氣體通道

302‧‧‧洗滌器

303‧‧‧氣體通道

304‧‧‧灑水

305‧‧‧集水器

306‧‧‧海水供應

311‧‧‧氣體通道

312‧‧‧氣體通道

313‧‧‧氣體通道

S100~S200‧‧‧步驟流程

圖1係為本發明一實施例的側視示意圖，其展示了本發明油輪混和貨油 輸送方法的系統配置。

圖2係為本發明一實施例的上視示意圖，其展示了本發明油輪混和貨油輸送方法的系統配置。

圖3係為本發明一實施例的側視示意圖，其展示了本發明油輪混和貨油輸送方法的系統配置。

圖4係為本發明一實施例的上視示意圖，其展示了本發明油輪混和貨油輸送方法的系統配置。

圖5係為本發明油輪混和貨油輸送方法的步驟流程圖。

以下，將以實施例結合圖式來進一步說明本發明的目的、技術特徵以及優點，應當瞭解，以下實施例係用以解釋而非限制本發明的油輪混和貨油輸送方法，其描述將分別記載於下列段落中。

本發明之一較佳實施例如圖2所示，其中包含了一油輪中的一部分的引擎室區域和貨泵室。貨泵室前側是油槽貨倉1和壓艙槽13，引擎室後側是船尾區域，而引擎室上方是居住區與煙囪區。

圖2中示出了與本發明有關的數個系統：一組電動馬達11，其係用以驅動貨油幫浦系統7-A，兩組蒸氣渦輪機10以及被蒸氣渦輪機10驅動的貨油幫浦系統7-B，上述為於圖2中示出的三組貨油幫浦系統。其中，電動馬達11驅動的貨油幫浦系統需要具備電導或電抗的一功率閘流體逆變器系統12(power thyristor inverter system)，以達成貨油幫浦系統的全轉速域控制。另一方面，兩組蒸氣渦輪機10驅動的貨油幫浦系統具有一輔助鍋爐系統9，輔助鍋爐系統9具有燃油燃燒系統、強制風扇系統(forced fan system)，該強制風扇系統包含冷凝器、冷凝幫浦、進水幫浦，以及具有如CWC與FWC之冷凝水、進水和額外供水的整合控制系統。

另如第1圖所示，其中可見，通過裝設在密封箱的隔離艙壁上的一長潛軸(long diving shaft)，貨油幫浦被原動機所驅動。，其係因為原動機應裝設於引擎室中，而貨油幫浦應另外設置在貨泵室，以利整體系統之安全。

本發明之另一較佳實施例如圖3和4所示，圖3展示了本實施例系統100的側視示意圖，而圖4展示了本實施例系統100的上視示意圖。在圖中可以見到，有兩個蒸氣渦輪機的原動機(101和102)分別被設置以驅動對應的貨油幫浦系統(104和105)，而有另一以電動馬達103被設置以驅動貨油幫浦系統106。

如圖3和4一齊觀看，可清楚地展示油輪1000上層甲板110下的配置要素，引擎室區域120和貨泵室121是油輪1000中最為重要的部分。相鄰於貨泵室121，設置有被壓艙槽133所包圍的三個油槽貨倉(130、131以及132)。而居住區122則係設置於引擎室區域120的上方，係屬於上層甲板110。而煙囪區123的排出部就設置在居住區122旁邊。

電動馬達103驅動的貨油幫浦系統106及另外兩組蒸氣渦輪機原動機(101和102)驅動的貨油幫浦系統(104和105)是被準備來處理三種不同等級的油品貨物。其中，電動馬達103應與具有電導或電抗的功率閘流體逆變器系統107相連接，才能彈性地對貨油幫浦系統106實施全轉速域控制(all revolution range control)。而蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統104和105具有一輔助鍋爐系統160，其具有燃油燃燒系統、強制風扇系統，該 強制風扇系統包含冷凝器、冷凝幫浦、進水幫浦，以及控制上述系統的整合控制系統。

通過裝設在密封箱的隔離艙壁上的一長潛軸(long diving shaft)，貨油幫浦系統(104、105和106)的原動機101、102和電動馬達103的原動機被驅動。其係因為原動機(101、102和103)應裝設於引擎室區域120中，而貨油幫浦系統(104、105和106)應分開設置在貨泵室121，以利系統之安全。

輔助鍋爐系統160係用以提供蒸氣渦輪機驅動的原動機(101和102)需要的蒸氣，而其排出之氣體將被送入洗滌器302以被淨化為安全需求的鈍氣，鈍氣將被提供給儲存有三種不同等級的油品貨物的三個油槽貨倉(130、131以及132)。

其中，電動馬達103與一變頻控制裝置108連接，用以在鈍氣回充時以及在貨倉中的鈍氣平衡控制時，控制貨油幫浦產能的等值(pump capacity equivalence)。三個油槽貨倉(130、131以及132)係透過複數氣體通道與輔助鍋爐系統160連接，所述各該氣體通道係為圖3中的147、148、150以及圖4中的299、303、311、312、313。

輔助鍋爐系統160產生蒸氣提供給蒸氣渦輪機驅動的原動機(101和102)，而洗滌器302透過淨化輔助鍋爐系統160排出之氣體產生鈍氣。氣體通道(147、148)係用以連接氣體通道161與洗滌器302，而氣體通道(311、312以及313)係用以連結油槽貨倉(130、131以及132)與洗滌器302。其中，在具有相等的幫浦效能表現時，輔助鍋爐系統160的容積小於蒸氣渦輪機驅動的的貨物幫浦系統(104、105)的容積。

在洗滌器302中，係以海水供應306透過灑水器303來灑水304淨化輔助鍋爐系統160排出之氣體，以產生鈍氣。鈍氣自洗滌器302的上部輸送至油槽貨倉(130、131以及132)的上部，而在洗滌器302下部蒐集的液體則被集水器305送至冷凝器。

如上所述之系統，該電動馬達103驅動的貨油幫浦系統106，以速度控制方法在全力運作模式下，輔助鍋爐系統160將具有足夠產能(capacity)來提供鈍氣，以充滿油槽貨倉(以油槽貨倉131來說)。另外，若要以蒸氣渦輪機驅動的貨物幫浦系統(104、105)提供鈍氣充滿油槽貨倉(以油槽貨倉130、132來說)，其步驟如圖5所示。

圖5係為本發明油輪混和貨物輸送方法的步驟流程圖，包含兩步驟：第一步驟S100：蒸氣渦輪機啟動步驟，以及第二步驟S200：電動馬達運作步驟。

以上述的實施例詳細解釋圖5的步驟來說，第一步驟S100包含下列步驟：1.啟動以蒸氣渦輪機的(101、102)驅動的貨物幫浦系統(104、105)，以將輔助鍋爐系統160以最低量負載量運轉製造的蒸氣排出；以及2.當輔助鍋爐系統排出之氣體被淨化為鈍氣的量超過了充滿油槽貨倉(130、132)的最低需求門檻值時，操作以電動馬達103驅動的貨物幫浦系統106，其中，蒸氣渦輪機的原動機(101、102)驅動貨物幫浦系統(104、105)，而以電動馬達103驅動的貨物幫浦系統106其轉速係由變頻控制方法所控制，以避免超出負載平 衡，其可能消耗分配給與蒸氣渦輪機系統(101、102)相關的油槽貨倉(130、132)的鈍氣。

透過本發明之方法，貨物幫浦系統的總體熱效率能被最佳化，在一次油輪靠岸並將油品貨物輸送至岸上的流程中，約可達成10%~15%燃油的節省，另外也意味著本發明比傳統系統更節省油耗預算，也降低排放二氧化碳至大氣中的量。

另外，透過本發明之方法，使油輪的貨油幫浦動力來源同時有蒸汽與電力兩種，更有著另外的優點，即係如果蒸氣驅動的貨油幫浦系統發生問題，電子驅動的貨油幫浦系統仍能不受影響地提供動力。

另外，以電動馬達驅動貨油幫浦系統的優點係可以很容易地調整其在全轉速域間的轉速。

應當瞭解，對本發明實施例所作的改良或改動，皆應包含在本發明的保護範圍中。

Claims (5)

1. 一種油輪混和貨油輸送方法，係應用於油輪上，其係將該油輪的所有貨油幫浦系統的其中至少一組貨油幫浦系統中，以一電動馬達來替換蒸氣渦輪機作為驅動系統，該電動馬達提供了全轉速域的轉速控制，且包含下列步驟：啟動該油輪上以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統，以提供蒸氣，以將該油輪上的輔助鍋爐系統以最低量負載量運轉製造的蒸氣排出；當輔助鍋爐系統排出之氣體被淨化成鈍氣的量超過了充滿該油輪上的複數個油槽貨倉的最低需求門檻值時，操作以該電動馬達驅動的貨油幫浦系統；以及其中，以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統和以該電動馬達驅動的貨油幫浦系統一齊受變頻控制方法操作，以避免超出該油輪上的各該油槽貨倉中的鈍氣平衡。
2. 一種油輪混和貨物輸送方法，係應用於攜帶至少三種油品等級的油輪上，其包含將該油輪上的所有貨油幫浦系統的其中至少一組貨油幫浦系統中，以一電動馬達來替換蒸氣渦輪機作為驅動系統，該電動馬達之轉速係受變頻控制方法的控制，該油輪混和貨物輸送方法更包含：該油輪上以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統具有相同的產能，而輔助鍋爐系統為蒸氣渦輪機產生額外蒸氣，輔助鍋爐系統排出的氣體受淨化之後的鈍氣將被送至該油輪上用以儲存至少三種油品 等級的複數油槽貨倉；以及其中，以該電動馬達驅動的貨油幫浦系統包含有一變頻控制裝置，該變頻控制裝置係用以控制所屬貨油幫浦系統的產能，以在該油輪上的各該油槽貨倉被鈍氣充滿後來控制鈍氣平衡。
3. 如申請專利範圍第2項中所述之油輪混和貨物輸送方法，更包含：在該油輪上設置一洗滌器以將輔助鍋爐系統排出的氣體淨化為鈍氣；設置一氣體通道連結輔助鍋爐系統與煙囪空間；設置一氣體通道連結該洗滌器與煙囪空間；以及設置至少一氣體通道連結該洗滌器與各該油槽貨倉；其中，在達到相等的幫浦效能表現時，輔助鍋爐系統的容積小於其他以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統。
4. 如申請專利範圍第2項所述之油輪混和貨油輸送方法，其中，在以該電動馬達驅動的貨油幫浦系統受變頻控制方法操作，且與以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統協同的運作模式下，輔助鍋爐系統具有足夠的產能來提供鈍氣充滿各該油槽貨倉。
5. 如申請專利範圍第3項所述之油輪混和貨油輸送方法，其中，在以該電動馬達驅動的貨油幫浦系統受變頻控制方法操作，且與以蒸氣渦輪機驅動的貨油幫浦系統協同的運作模式下，輔助鍋爐系統具有足夠的產能來提供鈍氣充滿各該油槽貨倉。