船用轻柴油在船上的应用.pdf

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第27卷第2期2叭O年04月江苏船舶JIANGSUSHIPV01．27No．2Apr．20lO船用轻柴油在船上的应用郑忠，徐鑫(江苏新世纪造船有限公司，江苏靖江214514)摘要：分析了船用轻柴油对主机、辅机及锅炉的影响，重点介绍了如何合理运用和设计船用轻柴油的冷却系统。随着环境保护系统的不断提高，硫化物排放的要求越来越高，船用轻柴油的应用是船舶设计中必须考虑的，是一种趋势。关键词：环境保护；船舶；轻柴油；粘度；冷却器中图分类号：TE626．24文献标识码：BO引言随着环境保护的观念和要求的不断提高，对船舶硫化物的排放要求越来越严格。在欧盟2005／33／EC会议的要求下，2010—0l一0l以后进入欧盟国家港口的所有船舶含硫量的排放要求需在O．1％n∥m以下。为了满足该要求，船舶在航行到该区域时必须燃烧船用轻柴油(MGo)，但是对于原来燃烧重燃油的主机、辅机和锅炉来说，原设计不能满足要求，需要在主机、辅机的燃油系统中增加轻柴油冷却器来提高轻柴油的粘度，满足原设计。1国际海事和欧盟的要求国际海事和欧盟组织、加利福尼亚海域对船用轻柴油的要求分别见表l一表3。SCEA=SulphurEmissionCon昀lArea：含硫量控制区域。表1国际海事组织要求73／78A曲exⅥ生效时间条款海域适用含硫量2005一05一19MARPOLAnnexVI全球主要港所有船型低于4．5％ln／m2006一05一19MARPOLAnnexVI波罗的海(SECA)所有船型低于1．5％ln／m2007一ll一22MARPOLAnnexVI北海(SEcA)所有船型低于1．5％m／m表2欧盟要求2帅5／33／EC生效时间条款海域适用含硫量2006一08一ll2005／33／EC欧盟国家港口客轮(>12人)低于1．5％ln／m2006一吣一ll2005／33／EC波罗的海(SECA)所有船型低于1．5％In／m2007—08一ll2005／33／EC北海(SECA)所有船型低于1．5％In／m2008一Ol—Ol2005／33／EC欧盟国家港口所有船型低于O．1％m／m对MGo2010一Ol一0l2005／33／EC欧盟国家港口所有船型低于O．1％In／m表3加利福尼亚海域的要求(距加利福尼亚海岸24nmne(39km))加利福尼亚空气资源管理生效时间标准区域适用对象含硫量200r7—0l—01CARBCARB区域所有船型低于O．5％In／m对MD0低于O．5％In／m对MD0或2009—0r7一OlCARBCARB区域所有船型低于1．5％ln／m对MG02012一01—01CARBCARB区域所有船型低于0．1％m／m对MD0＆MG0CARB就是加利福尼亚海域。收稿日期：20lO—Ol一傩作者简介：郑忠(1970一)，男，工程师，主要从事船舶轮机设计和研究；徐鑫(19r78一)，男，工程师，主要从事船舶轮机设计。2应对低硫排放要求采取的方法本文以MANB&W主机和YANMAR发电机组为例，介绍应对低硫排放要求采取的方法。由于国 江苏船舶第27卷际海事和欧盟等区域对低硫排放的要求，在船舶航行到该区域时需要更换低硫燃油，而要达到含硫量低于0．1％m／m的要求，必须燃烧船用轻柴油(MGO)。根据IS08217：2005MGO(DMA)的标准，油的粘度最小为1．5CST(理氏粘度)(40℃)，若油的粘度过低会使油泵咬死。按照MANB&w主机的要求：MAN的主机不推荐使用燃油粘度低于2csT的油，和YANMAR发电机组不推荐使用燃油粘度低于1．8CsT的油进行燃烧，主机和辅机不会更改任何设计。鉴于此，需要在燃油系统中增加冷却器来降低油温，从而提高油的粘度大于等于2CST以达到主机和辅机的最低要求。船用轻柴油在不同温度下的粘度值见表4。表4船用轻柴油在不同温度下的粘度值I温度最小枯度约22℃约2℃l在40℃}MA船用轻柴叫1．5CST达到2CST达到3c”冷却介质的选用：冷却介质一般选取海水、低温淡水(36℃)、制冷剂(氟利昂)等。海水：燃油泄漏后会流人海里，从而污染海洋，故海水不应当作为轻柴油冷却器的冷却介质；淡水：低温淡水温度为36℃。若选用淡水冷却介质，需要将轻柴油(MGO)冷却至20—22℃，在实际操作时无法达到，所以单单仅用低温淡水冷却不能达到要求；制冷剂(氟利昂R404a)：不推荐直接使用制冷剂来冷却轻柴油，原因有以下几个：①由于制冷压缩机最多运行8—10h和压缩机最小排量25％的限制，故不可能很好地控制燃油温度；②一旦蒸发器发生泄漏，制冷剂将强制进入燃油管路并在燃油管路中迅速膨胀产生高压使管路突然破裂、迅速膨胀引起气穴毁坏油泵。根据以上对冷却介质的分析，仅仅用单一的冷却介质不能满足冷却的要求，MANB＆W主机也不推荐。鉴于此，需采用冷凝系统，通常叫CHILLEDSYsTEM。简单地说：即先用冷凝机组制冷剂冷却低温淡水使之成为冷媒水，控制温度在5～18℃，再用冷媒水冷却船用轻柴油以达到需要的温度和粘度使主机、辅机正常运行。3轻柴油冷却系统的设计和实船的应用以114000DWT成品油船实船的使用为例。3．1主要参数全长船宽型深结构吃水主机发电机组3．2使用原因一250m44m2lm14．8mMANB&W7S160MC—C7YANMAR8N21L—EV①规定区域硫化物的排放对所有船进入的限制；②低硫、低粘度的柴油对主机、辅机油泵容易造成咬死的状况；③船东强烈要求。3．3实际使用轻柴油冷却器换热量的计算见表5。表5轻柴油冷却器的换热量的计算计算项目计算内容主机型号7960MC一(了IMO—NOxTierl的要求主机功率15820kW标准油耗170．Og／kwh燃油消耗3．02m3／hMG0在日用舱的温度45℃MGo从主机返回的温度加℃MG0在2CsT时的温度22℃MGO在15℃时的密度890．Okg／m3MGo标准热系数2．Okj／kg℃供给泵的排量4．Om3／h循环泵的排量7．9m3／hMGo从主机返回的量4．88m3／hMG0冷却器换热量76kWMG0流进冷却器的量7．9m，／hMGO进人冷却器的温度42℃冷却介质流进MGo冷却器的量计算确定冷却介质流进MG0冷却器的温度18℃表5内的数值仅仅作为参考，需要根据实际进行校核。确保2cSTMGo冷却器布置在主机、辅机的进油口的管路上。MGO冷却器布置图如图1所示。由于低粘度的轻柴油用36℃的低温淡水可能无法达到冷却要求，故采用一种叫“CHIUJER”的冷却系统来满足其要求。详细布置的原理图如图2所示。 第2期郑忠等：船用轻柴油在船上的应用图lMGO冷却器布置图转换系统(起、停、准备)轻柴油进轻柴油出L————一一J冷却水系统图2“CHILLER”冷却系统原理图该系统的设计关键点是MGo冷却器的选型和2℃／IIlin，需要能够做到自动控制温度的变化，这一温度控制点的设定。一般MGo冷却器按照计算结点非常重要。而且由于日用舱的舱容的限制，在转果放lO％的余量，温度设定点的设置在达到2CST换时间上需要很好地控制。的点上下降20左右，最好按照粘度点进行控制。重点关注的是，由于重油温度高、轻柴油温度低，重油转换成轻柴油或者轻柴油转换重油时，两者转换混合后需要控制温度和粘度的波动变化，整个程序需要很小心地监测温度和粘度的变化。在转换过程中为了保护燃油设备避免热震荡冲击造成阻塞，转换过程中的温度变化(升高或降低)不能超过4结语以上是在特定的区域，为满足新的排放规则要求必须安装轻柴油冷却系统的介绍和实际设计的应用。随着环保意识的增强，控制船舶的排放是必然趋势，今后在所有船上均需要安装，系统将越来越完善和成熟。