船舶燃油舱加热系统优化设计
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船舶燃油舱加 热系统优化设计——周志贤 ， 杨令康 ， 吴海荣
果 。为避免这一 情况 的发 生 ， 在燃油输 送泵 的排 出 端设 有一 只弹簧 预压 截 止止 回阀。 因打 开该 阀需 要一定 的压力 ， 当转驳泵排 出的热油 通过 管路到 达
蒸 汽耗 量所对 应 的燃 油消 耗量 ｇ 为
就 加热 过程 而 言 ， 两 种 加 热 方 式 最终 都 是 将 存储 舱 中的所有 燃油 加热 到 可泵 温度 。但 由于 采 用 传统 蒸汽 盘管 加 热 时 ， 燃 油 存 储 舱 中 的燃 油 会
表２ １ ０ ０ ｏ ０ ｔ 重 吊船节能情况 名称 ‘ 耗 能 转 油
ｇ ｋ×（ ｉ —ｉ ）
ｇ —
， ． 、
Ｊ
输送泵的排出端后， 其所剩余的压力将不足以打开 该阀， 从 而达到 阻止热油 回流至沉淀舱 的 目的。
同样 ， 当燃油 输送 泵运 行 时 ， 在 其 吸人端 会产 生 一定 的真 空度 ， 除 了 能够 通 过 吸 人 管从 燃 油 舱 抽 油外 ， 沉 淀舱 中的 油也 有 可 能 经 过 转 驳泵 被 其 吸人 ， 排 回沉 淀舱 。在这种 情 况下 ， 输送 泵从 燃油 存储 舱 中 吸 出的燃 油 就可 能不 满足 日用 系统 的 消 耗 需求 。为 避免 该 情 况 的发 生 ， 在 燃 油 转驳 泵 的 排 出端 也需 设置类 似 的 弹簧预 压截 止止 回阀 。
仇— —燃 油转 换 为蒸 汽 的效率 ， 取０ ． ８ ５ ；
电功率消耗量转换为燃油消耗量 ｇ 为
ｇ ： （ ２ ）
ｐ ——转驳泵的电功率消耗量 ， ｋ Ｗ； ２ 与盘 管加 热 方 式 的 系统 能 量 消耗 式中 ：
及 成 本 对 比
见图 ５ ， 当存储舱采用传统蒸汽盘管加热时 ， 存储 舱 中 的所有 燃 油 将 被 加 热 到 可泵 温 度 ， 加 热
过 程结束 后 再对 其 保 温 ， 然 后 再 通 过 燃 油输 送 泵
ｇ — — 发 电机 组 中 柴 油 机 的 燃 油 消 耗 率 ，
１ ９ ５ （ ｋ Ｗ・ ｈ ） ；
— —
发 电机 效率 ， 取０ ． ９ ５ ；
为便 于 比较 分 析 ， 取 一 个 航 次 内各 个 燃 油 存
燃 孽 油 誓 量 加 热 方 式 下 所 节 省 的７ ． ７ ５ ９ ｋ ｇ ／ ｈ ｏ 一 ． １ ８ ６ ｔ ／ ｄ
．
存在的。因此 ， 相比传统蒸汽盘管加热 ， 转驳加热 系统节省了保温蒸汽 消耗 ， 而其付 出的仅为转驳
泵 电机 的能量 消耗 。
因此 ， 在船舶使用燃油锅炉的工况下 ， 相比传
表 １ ， ２ 。
表 １ 载重 ５ １ ｏ ｏ ０ ｔ 节能情况
蒸 ■ 圆
吸
． 竺 篓圃 ＿
℃） 蒸 汽
ａ ） 燃 油 存储 采 用 传统 蒸 汽盘 加 热
（
能 耗 项
。
． 能 转 鳖 油
油 萋 存 储 瑟 舱 霉 平 均 絷 保 温 蒸 汽 耗 量 燃… ３ １ ６ ｋ ｇ ／ ｈ ２ ３ ｋ ｇ ／ ｈ 转 篓 驳 泵 的 銎 电 机 功 率 单 台 燃 油 ４ 。 ｋ Ｗ …一 ０ ． ８ ２ １ ｋ ｇ ／ ｈ
通过舱的表面向周 围环境 中散失热量 ， 其加热相
同量 的燃 油 需 要 比转 驳 加 热 系 统 消 耗 更 多 的 蒸 汽； 且存 储 舱 中的温 度在 达到 可泵 温度 后 ， 还需 要 消 耗 一 定 量 的 蒸 汽 对 存 储 舱 中 的 燃 油 进 行 保 温 ］ ， 而 这部 分能 量 消 耗 在转 驳 加 热 系统 中是 不
统 的蒸汽 盘管 加 热 ， 采 用 转 驳 加热 系统 能 够 节 省 船 舶 的燃 油消 耗量 。
１ ０９
第 ６期
船
海
工
程
第４ ２ 卷
油 存 储 舱 平 均 保 温 蒸 慧 汽 耗 量 燃１ … １ ７ ． 一 ９ ｋ ｇ ／ ｈ ８ 一 ． ５ ８ ｋ ｇ ／ ｈ
转 驳 泵 的 銎 电 机 功 率 单 台 燃 油 ４ ｋ ・ Ｗ ０ 一 ． ８ ２ １ ｋ ｇ ／ ｈ
壮
储舱保温蒸汽消耗量的加权平均值作为单个燃油
存储 舱 的平 均保 温 蒸 汽 耗 量 ， 并 将 蒸 汽 消耗 量 转
化 为锅 炉 的燃油 消耗 量 。
将存储舱中的燃油输送至沉淀舱供系统使用 。当
燃 油存储 舱 采用 转 驳 加 热 时 ， 存 储 舱 中只有 吸 口 周 围 的燃 油 被混合 加 热 。
蚌
ｂ １ 燃 油存 储 采用 转 驳 加热
图 ５ 两 种 加 热 方 式 下 燃 油 舱 加 热 流 程
２ ． １ 能量 消耗对 比
Fra Baidu bibliotek
燃 孽 油 譬 量 加 热 方 式 下 所 节 省 的２ ２ ． … １ ７ ９ ｋ ｇ ／ ｈ ｏ … ． ５ ３ 一 ２ ｔ ／ ｄ
．
舱 中所 有 燃 油 加热 一保 温 （ ５ ＂ Ｃ ４ ５ ℃） （ ４ ５ ℃） 加 热 一保 温 （ ４ ５ ￣ Ｃ－ －６ ０ ￣ Ｃ ） （ ６ ０ ￣ Ｃ ）
以载重 ５ １ ０ ０ ０ ｔ 散 货船 和 １ ０ ０ ０ ０ ｔ 重 吊船 为 例， 分析 对 比两种 加热 方式 下 的能 量消耗 ， 结 果见
式中 ： ｇ —— 保 温蒸 汽耗 量 ， ｋ ｇ ／ ｈ ；
．
７ Ｍ Ｐ ａ下饱 和蒸 汽 的焓 值 ＿ ３ Ｊ ， 取ｉ ＝ ０℃饱 和 水 的焓 值 ， 取２ ５ ０ ｋ Ｊ ；
２ ７ ５ ２ ｋ Ｊ ；
ＭＩ
．
—
—
燃 油 的低发 热值 ， 取４ ０ ３ ４ ９ ｋ Ｊ ；
果 。为避免这一 情况 的发 生 ， 在燃油输 送泵 的排 出 端设 有一 只弹簧 预压 截 止止 回阀。 因打 开该 阀需 要一定 的压力 ， 当转驳泵排 出的热油 通过 管路到 达
蒸 汽耗 量所对 应 的燃 油消 耗量 ｇ 为
就 加热 过程 而 言 ， 两 种 加 热 方 式 最终 都 是 将 存储 舱 中的所有 燃油 加热 到 可泵 温度 。但 由于 采 用 传统 蒸汽 盘管 加 热 时 ， 燃 油 存 储 舱 中 的燃 油 会
表２ １ ０ ０ ｏ ０ ｔ 重 吊船节能情况 名称 ‘ 耗 能 转 油
ｇ ｋ×（ ｉ —ｉ ）
ｇ —
， ． 、
Ｊ
输送泵的排出端后， 其所剩余的压力将不足以打开 该阀， 从 而达到 阻止热油 回流至沉淀舱 的 目的。
同样 ， 当燃油 输送 泵运 行 时 ， 在 其 吸人端 会产 生 一定 的真 空度 ， 除 了 能够 通 过 吸 人 管从 燃 油 舱 抽 油外 ， 沉 淀舱 中的 油也 有 可 能 经 过 转 驳泵 被 其 吸人 ， 排 回沉 淀舱 。在这种 情 况下 ， 输送 泵从 燃油 存储 舱 中 吸 出的燃 油 就可 能不 满足 日用 系统 的 消 耗 需求 。为 避免 该 情 况 的发 生 ， 在 燃 油 转驳 泵 的 排 出端 也需 设置类 似 的 弹簧预 压截 止止 回阀 。
仇— —燃 油转 换 为蒸 汽 的效率 ， 取０ ． ８ ５ ；
电功率消耗量转换为燃油消耗量 ｇ 为
ｇ ： （ ２ ）
ｐ ——转驳泵的电功率消耗量 ， ｋ Ｗ； ２ 与盘 管加 热 方 式 的 系统 能 量 消耗 式中 ：
及 成 本 对 比
见图 ５ ， 当存储舱采用传统蒸汽盘管加热时 ， 存储 舱 中 的所有 燃 油 将 被 加 热 到 可泵 温 度 ， 加 热
过 程结束 后 再对 其 保 温 ， 然 后 再 通 过 燃 油输 送 泵
ｇ — — 发 电机 组 中 柴 油 机 的 燃 油 消 耗 率 ，
１ ９ ５ （ ｋ Ｗ・ ｈ ） ；
— —
发 电机 效率 ， 取０ ． ９ ５ ；
为便 于 比较 分 析 ， 取 一 个 航 次 内各 个 燃 油 存
燃 孽 油 誓 量 加 热 方 式 下 所 节 省 的７ ． ７ ５ ９ ｋ ｇ ／ ｈ ｏ 一 ． １ ８ ６ ｔ ／ ｄ
．
存在的。因此 ， 相比传统蒸汽盘管加热 ， 转驳加热 系统节省了保温蒸汽 消耗 ， 而其付 出的仅为转驳
泵 电机 的能量 消耗 。
因此 ， 在船舶使用燃油锅炉的工况下 ， 相比传
表 １ ， ２ 。
表 １ 载重 ５ １ ｏ ｏ ０ ｔ 节能情况
蒸 ■ 圆
吸
． 竺 篓圃 ＿
℃） 蒸 汽
ａ ） 燃 油 存储 采 用 传统 蒸 汽盘 加 热
（
能 耗 项
。
． 能 转 鳖 油
油 萋 存 储 瑟 舱 霉 平 均 絷 保 温 蒸 汽 耗 量 燃… ３ １ ６ ｋ ｇ ／ ｈ ２ ３ ｋ ｇ ／ ｈ 转 篓 驳 泵 的 銎 电 机 功 率 单 台 燃 油 ４ 。 ｋ Ｗ …一 ０ ． ８ ２ １ ｋ ｇ ／ ｈ
通过舱的表面向周 围环境 中散失热量 ， 其加热相
同量 的燃 油 需 要 比转 驳 加 热 系 统 消 耗 更 多 的 蒸 汽； 且存 储 舱 中的温 度在 达到 可泵 温度 后 ， 还需 要 消 耗 一 定 量 的 蒸 汽 对 存 储 舱 中 的 燃 油 进 行 保 温 ］ ， 而 这部 分能 量 消 耗 在转 驳 加 热 系统 中是 不
统 的蒸汽 盘管 加 热 ， 采 用 转 驳 加热 系统 能 够 节 省 船 舶 的燃 油消 耗量 。
１ ０９
第 ６期
船
海
工
程
第４ ２ 卷
油 存 储 舱 平 均 保 温 蒸 慧 汽 耗 量 燃１ … １ ７ ． 一 ９ ｋ ｇ ／ ｈ ８ 一 ． ５ ８ ｋ ｇ ／ ｈ
转 驳 泵 的 銎 电 机 功 率 单 台 燃 油 ４ ｋ ・ Ｗ ０ 一 ． ８ ２ １ ｋ ｇ ／ ｈ
壮
储舱保温蒸汽消耗量的加权平均值作为单个燃油
存储 舱 的平 均保 温 蒸 汽 耗 量 ， 并 将 蒸 汽 消耗 量 转
化 为锅 炉 的燃油 消耗 量 。
将存储舱中的燃油输送至沉淀舱供系统使用 。当
燃 油存储 舱 采用 转 驳 加 热 时 ， 存 储 舱 中只有 吸 口 周 围 的燃 油 被混合 加 热 。
蚌
ｂ １ 燃 油存 储 采用 转 驳 加热
图 ５ 两 种 加 热 方 式 下 燃 油 舱 加 热 流 程
２ ． １ 能量 消耗对 比
Fra Baidu bibliotek
燃 孽 油 譬 量 加 热 方 式 下 所 节 省 的２ ２ ． … １ ７ ９ ｋ ｇ ／ ｈ ｏ … ． ５ ３ 一 ２ ｔ ／ ｄ
．
舱 中所 有 燃 油 加热 一保 温 （ ５ ＂ Ｃ ４ ５ ℃） （ ４ ５ ℃） 加 热 一保 温 （ ４ ５ ￣ Ｃ－ －６ ０ ￣ Ｃ ） （ ６ ０ ￣ Ｃ ）
以载重 ５ １ ０ ０ ０ ｔ 散 货船 和 １ ０ ０ ０ ０ ｔ 重 吊船 为 例， 分析 对 比两种 加热 方式 下 的能 量消耗 ， 结 果见
式中 ： ｇ —— 保 温蒸 汽耗 量 ， ｋ ｇ ／ ｈ ；
．
７ Ｍ Ｐ ａ下饱 和蒸 汽 的焓 值 ＿ ３ Ｊ ， 取ｉ ＝ ０℃饱 和 水 的焓 值 ， 取２ ５ ０ ｋ Ｊ ；
２ ７ ５ ２ ｋ Ｊ ；
ＭＩ
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燃 油 的低发 热值 ， 取４ ０ ３ ４ ９ ｋ Ｊ ；