【毕业学位论文】（Word原稿）船舶动力装置节能降耗技术研究-航海学轮机工程

I 分类号 编号 学 毕 业 论 文 船舶动力装置节能降耗技术研究 请学位： 工学学士 院 系： 海洋学院 专 业： 轮机工程 姓 名： 学 号： 导老师： xx 学 摘要 船舶动力装置 (以下简称装置 )作为船舶的一个主要组成部分 ,在提高经济性方面的新技术也取得较大成就。解决能源的途径 ， 一是开发有效的能源 ,二是节约现有的能源。随着世界航运市场突飞猛进的发展 ,船舶运力和运量之间的矛盾日渐突出 ,使得国际航运市场的竞争更加激烈。在地球的能源储存量日渐减少 ,燃油占船舶运输成本越来越大和目前航运市场不景气的情况 ， 进一步做好船舶的节能工作是降低船舶运输成本 ,实现增效的有效途径。面对我国庞大的远洋运输船队 ,解决能源的首要环节就是合理的利用能源、节约能源 ,以提高其 利用率。 关键词： 船舶；柴油机；节能 to as to a is to by to be s to be in s is 录 绪论 . 1 . 2 学操作主机，降低船舶消耗 . 2 机选型 . 3 机优化选型分析 . 4 航速下所选主机燃油消耗量分析 . 4 2 船舶燃油系统节能 . 5 舶用油管理节能 . 5 理节能 . 5 术节能 . 6 运节能 . 7 用重油预处理方案的改进研究 . 8 质器均质 . 8 声波燃油改质装置 . 9 油磁化器处理 . 9 3 船舶主机余热利用 . 10 舶余热空调系统的可行性和经济性分析 . 10 行性分析 . 10 舶动力装置余热热能计算 . 10 用溴化锂吸收式空调制冷装置的结构形式 . 11 济性分析 . 11 舶主机余热利用和节能新途径 . 12 油机排气余热利用 . 12 油机冷却水余热利用 . 13 油机排气与冷却水余热的再利用 . 13 . 13 用主机冷却水热损失来加热日用油柜的燃油 . 14 油机余热吸附制冷 . 14 4 船舶推进装置节能 . 15 力推进的特点 . 15 进器新颖化 . 16 流体推进器 . 16 水推进器 . 17 燃料推进 . 17 合模块化 . 17 V 结论 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 21 1 绪论 在现代航运业，航运成本的高低成为衡量一个企业的重要标准，石油价格的一路飙升，对航运业提出重大挑战。因此，如何能有效的节能降耗成为了个公司和科研机构的课题。下表给出了 1970年到 2002年集装箱船单位耗油率（ g/箱 n变化。我国能源形势非常紧张，能源供需矛盾突出，浪费严重，节能已成为我国的长期战略任务，也是我国的基本国策。 船名 公司 建造年份 载箱数 机型 功率 日耗油 t/d 航速/ n 对单位 耗油/% 陆 1970 1968 蒸汽轮机 2 44130 244 30 384 431 陆 1980 1678 92170 9 100 日向丸 昭和 1983 1902 69485 进纽约 韩进 1986 2385 72132 2 荣 1986 2900 78941 1 亚 1990 4000 101103 151 河 中远 1994 3801 94412 125 24 东方海外 1997 5006 128612 劳 2002 7500 68640 250 25 59 2 学操作主机，降低船舶消耗 对于一位具有节能意识的驾驶员，在本航次启航之前，应根据各种航行工况，在确保安全的前提下，尽量的降低营运成本，科学的策划出本航次的最佳航速和正确的操纵主机，已达到节能增效之目的。 航次最佳航速可以在出航之前由驾驶员确定。众所周知，船舶航行时的燃料消耗量渔船速近似三次方关系。降低航速必然达到降低燃油费用之目的。但是，船舶营运总成本不仅仅取决于燃油费用，还与人工费用及运输总实践所确定的相关费用等因素有关，并不是船速越低越好。降低船速受到以下几个因素制约： 1）降速航行，必须是发动机转速与燃油耗油率曲线相适应。如果航速太低，使发动机长期在低负荷下工作，将会导致发动机雾化质量下降，是发动机耗油率增加，维修费用提高。理论推倒和实践证明，减速航行使主机使用功率的下限应为主机最大持续功率的50%。 2)降速航行必须考虑到本航次的航行时限。因为调度需要考虑货主对事件的需求，港口泊位状况等因素，最佳航速必须定在本航次最长航行实践所对应的航速之上，否则会影响公司的整体效益。 3）内河传播降速航行，必须充分考虑水流和天气对本航次的影响，要留有余地。 最佳航速应尽量接近经济航速 。设传播航行每天的费用为： C=F+ （ 1） F 为每天固定费用； K 船舶动力系数； 速，单位 ：节 设航行一海里所需费用是： )(24124 K V （ 2） 该费用将在下述情况下达到最大值： 3 2 （ 3） 济航速（节）。经过简单的代换，我们可以得到每海里的最低费用 Cn( 3 22161( m （ 4） 当我们根据计算公式计算出经济航速以后，在给局以上的几个约束因素，确定出本航次的最佳航速。当最佳航速确定之后，我们就可以根据该航速去操 纵主机了。 然而内河航运有别于远洋航运，逐级不可能长时间在一个速度下运行。内河航行由于航道窄、船多，主机操纵频繁。因此，科学的操纵主机对船舶航运经济性影响很大。 在经济，安全的双重要求呼唤下，远洋船舶大多数都充分考虑了主机操纵对节能的影响。近些年来，利用计算机技术在之际遥控系统中增加了以节能，安全为目的的功能模块。如：临街转速自动避让功能，加速速率限制功能，负荷程序功能等。用硬件确保了驾驶员对主机的科学操纵，相比之下，我国内河船舶主机遥控基本停留在随动的基础上。因此， 3 驾驶员必须掌握科学的操纵方法才能达到节能 增效的目的。 我们知道，到主机负荷超过 30%以后，对主机加速速率就必须进行限制。否则就会超热负荷，导致雾化质量下降，磨损加剧。当主机负荷超过 70%以后，对加速速率必须进一步的予以限制。通常我们把 30%到 70%负荷区称为加速速率限制区。我 70%到 100%负荷区称为程序负荷区。由于我国内河产波主机遥控系统未设加速速率限制环节和程序负荷环节，这些功能必须由驾驶员手动操作予以完成。在驾驶实践中通常采取以下步骤： 1)在车钟上，将主机转速分为三个区间： 30%以下； 30%到 70%； 70%到 100%。并用醒目的颜色予以标 出。 2)标注出临街转速区将 30%到 70%负荷区分为三档，每档 13%左右，相邻两档之间停留 3 分钟。这样从 30%到 70%加速时间保证在 6 分钟以上，以防止加速过快而导致炒热负荷。 3)70%到 100%也分为三个档，每档 10%，类似于加速速率限制环节，不同的是，两相邻间隔时间 10 分钟以上。这样，主机从 70%到 100%加速时间至少 20 分钟以上。目前，远洋船舶程序负荷分为慢程序和块程序，慢程序为 60 分钟，快程序为 30 分钟。鉴于内河船舶主机功率较小且机动性很大，实行 20 分钟程序负荷比较符合实际。 4)当主机加速或减速通 过临界转速区时，应尽快通过，否则不仅会严重伤害主机，也可能导致中打机损事故。 我国内河船舶基本上都是采用主机通过齿轮箱和螺旋桨相连，通常是轮机员将主机起动后，再将控制权交给驾驶员，这样，对于主机起动，慢转起动等驾驶员勿须顾及。顺便提及的是，主机刚刚起动后，不要加负荷过快。这是驾驶员在操纵主机时应该注意的问题 。驾驶员发出备车令时应该和轮机员协商确定一个最佳时间，这样，一方面可以尽量减少主机的空转，另一方面又不会使主机加负荷过急。导致主机超热负荷和机械负荷。 总之，驾驶员掌握着主机操纵大权，当然也 负有船舶界呢的重要责任，必须科学的操纵主机，从而提高船舶营运经济性。 机选型 主机选型设计是根据设计任务书中的技术要求以及船体资料进行 。 它与螺旋桨的设计、推进装置设备选型等密切相关 ,是通过船、机、桨匹配计算分析 ,选定螺旋桨的参数和主机的型号 ,在满足设计任务书中的技术要求 (如航速、桨径、转速、功率 ) 的基础上 ,同时考虑主机重量、尺寸、油耗、造价、可靠性、可维修度、使用寿命、吊缸高度、振动等前提条件下 ,选择一套从主机到螺旋桨的推进装置 , 使船舶在营运中具有最佳的经济性 . 近年来 ,船舶柴油机发展很快 。 世界 上 与 所谓减额输出柴油机即主机厂对同一型号 (同一缸径、同一冲程 ) 的柴油机调整其排气齿轮定时、压缩比以及增压器匹配 ,保持最高燃烧压力 而使最高燃烧压力与平均有效压力 加 ,可以在主机减额输出区选择不同的主机减额输出点 ,给螺旋桨的配置提供了较大的灵活性 ,并满足等航速的要求 ,获得良好的性能及较低的油耗率 ， 由于减额输出柴油机的出现 ,为动力装置主机选型设计提供了新的思路 ,改善动力装置的经济性 ,已成为设计成败 的关键性技术之一 。 4 机优化选型分析 主机优化选型是在满足船舶技术要求 ,即船、机、桨合理匹配的基础上 ,使选择主机的燃油消耗最低 ,同时降低主机功率 ,尽可能选小一档功率主机 ,降低整个推进装置的成本 , 使船舶营运综合经济性最好 。 主机选型的方法步骤 1） 计算与选定参考设计点 从船、机、桨匹配能量传递公式 : 00 （ 5） 从式 5中 知 ,当船舶在某一航速下有效功率一定 ,只要使 就可选小一档功率的柴油机 。 只要选 就可获得燃油耗油率低的主机 . 因此 ,首先是优化螺旋桨 , 获得最优的螺旋桨敞水效率时的桨的主要参数 (如 : 桨径、盘面比、螺距比等 ),然后确定主机的功率与转速 。 2） 绘制等航速线 根据船体资料及不同桨径计算等航速下的功率与转速的变化关系 ,根据 6） 计算出功率变化因数 A。 3） 初选主机标定功率及减额功率 (经济功率 )输出区 4） 选择每种机型的标定功率输出点 ( C,整个减额功率区的任何一点均可作标定工况点 ,所选标定点转速愈低 ,愈能节省等航速所需功率 ,但设计桨径就愈大 , 受船体尾部线型与吃水的限制 。 5） 经济论证分析选出最经济的主机 计算各主机在整个等航速区内燃油消耗量、推进设备造价等并通过经济论证分析选定最佳参考点 ,通过比较 ,选出最优主机 。 航速下所选主机燃油消耗量分析 对于 柴油机的燃油消耗率 可用下式表示 : )1(（ 7） 式中 : b 为柴油机营运点燃油消耗率 , g/(h) ； P 为柴油机营运点的功率 , n 为柴油机营运点的转速 , r/ 柴油机标定输出功率 , 柴油机标定输出转速 , r/ g/(h)； 5时适用 除 ,0时适用 除 及 ,5时适用 对 等燃油消耗率曲线呈放射型 ,难以用公式表示 ,由燃油消耗率曲线查找 , 其它机型也可从燃油消耗率曲线中查找 。 通过求出营运点的燃油消耗率 ,求出营运点的功率 ,求得营运点的燃油消耗量 ,即可对所选主机进行比较 。 5 2 船舶燃油系统节能 舶用油管理节能 据统计，燃油成本约占航运企业成本的 20 40，油料价格的波动直接关系到航运企业的效益。近几年来，油价的连 续大幅上扬，导致了航运企业运输成本大幅增加，油价持续飚升已越来越成为各家航运企业难以承受的成本之痛。 近几年来，各家航运企业在船舶节能方面可以说是想尽办法、挖尽潜力，节能措施林林总总，节能手段层出不穷，但总的来说，不外乎三个方面，即管理节能，技术节能和营运节能。 理节能 管理工作具有很大的弹性，同一样工作，粗放化管理与精益管理所产生的效果大相径庭。燃油管理更是一项涉及面广、环节多、过程长的系统性工程，做好管理节能要把握好以下几点： 通过宣传教育强化全员的节能意识。 船舶节能工作是一全员 工程，然而在日常工作中，一些员工甚至个别领导对船舶节能认识上存有偏差，主要有三种表现：第一种表现是，认为船舶节能是船舶和管船部门的职能工作，不愿参与；第二种表现是，认为船舶节能是专业性工作，想参与也无能为力；还有一种表现是，由于宣传不到位和考核机制方面的原因，没有成本指标的职能部门和船舶，感受不到燃油成本带来的经营压力，对船舶节能积极性不高，被动参与。因此在实际节能过程中往往出现参与度不够、冷热不均现象。解决这个问题要从宣传教育着手，让每位员工、每个岗位都深刻感受到燃油成本带来的压力，形成部门之间的联动、船 岸之间的联动。 通过完善规章制度使节能工作有章可循、有标可参。 一个航运企业，各条船舶的具体情况不尽相同，因此船舶节能离不开规章制度来保障和规范。可以在充分调研的基础上，结合船岸实际，对陆地机关、船舶一线都制定相应的节能管理办法和奖惩措施并纳入公司体系文件，使节约、节能工作有章可循，有标可参，最大程度减少不正常消耗现象的发生；可以根据各船船况和航线特点制定船舶燃润油消耗定额制度，规范细化船舶燃润油申报制度，对超额船舶实施跟踪监控和技术指导，确保船舶燃润油消耗控制在定额标准范围之内；可以建立节能责任制度，让职 能部门、船舶和航线调度都有节能指标，使节能工作每个环节都有人负责；还可以探索节能考评制度，月度、季度、年度都有统计、有考核、有评比、有奖惩。 通过建立科学的奖惩机制激发员工节能主动性、积极性和创造性。 对船舶节能工作要奖有罚，物质刺激和精神鼓励并举，对节能工作的考核既要有具体指标，也要有科学的考核手段，例如，对成本控制职能部门的节能考核，可以分月度、季度、年度从整个船队耗油总量控制情况进行考核，可以在综合考虑航线和运能变化因素的前提下，通过同比、环比等分析比较，分出船队总量节能的优劣；对船舶的考核可以在确定 燃油定额的情况下考核具体节油量，对比同类型船、同航线船耗油情况，奖优惩劣；对船舶调度部门可以从船舶效能的角度进行考核，如：船舶航行过程中经济航速使用比例， 6 船舶航行率，航路的选择，乘潮发航情况等。船舶节能工作还要广泛发挥员工的创造潜能，可以尝试建立船舶节能奖励基金，对员工在节油方面的金点子、好建议，小发明、小创造、小革新进行物质激励，鼓励船舶技术部门在节能方面的科技攻关，加强节能技术的改造和应用。船舶节能管理工作以激励为主，同时也要运用惩处手段，特别是对个别船舶、个别员工盗卖燃油的情况，要加大处罚力度，增加违 规成本，杀一儆百。 通过优化工作流程实现对燃油的采购、用油、退油的全程监控。 对船舶油料的过程监控首先是把好油料的采购关，采购人员要与调度密切联系，掌握船舶的准确动态及船上各种油料的存量和合理消耗量，在确保油料质量的前提下，努力确保在油价最便宜的港口加油。油料采购部门还可以在认真分析燃油市场走势、准确判断油价起伏的前提下，选择市场低点批量采购。对船舶用油方面，要对船舶轻、重油使用情况跟踪管理，在船况允许的条件下，合理确定船舶进、出港口时轻、重油转换节点，尽量缩短使用轻油的时间，鼓励有条件的船舶尽量使用价格相 对便宜的 180#、 380# 重质油，推行扩大轻、重油混烧，改善机器工况，用足船舶辅机负荷，有条件的船舶还要最大限度使用轴带发电机。最后要把好退油关，严堵漏洞，当前油价持续飙升，难免个别船员、个别船舶，特别是期租，在利益的诱惑下挺而走险，在清退废污油过程中把好油作废油处理，损公肥私。对于船舶清退废污油的工作可以建立严格的申请审批制度，细化退废流程，有条件的可以派人现场监督退废过程。场监督退废过程。 术节能 机电设备是船舶油料最直接的消耗者，因此抓好机电设备的维护保养，确保机电设备工况，突出技术 管理，充分挖掘节能降耗潜力，是船舶节能的关键途径。 保持柴油机良好的工作状态。 可以从十个方面着手：（一）调整最佳喷油提前角。每一种柴油机都有一个最佳喷油提前角，在维护保养时，要注意检查和调整各缸的供油提前角，使其处于最佳供油位置，提前角过大、过小都会引起滞燃期延长，热效率低，油耗增大。 （二）保持进排气系统的通畅，定期调整气阀间隙。进、排气系统堵塞，气流不通畅时，耗油量将增加 2% 3%或更多；气阀间隙过大，换气质量恶化，增大油耗。过小，关闭不严，压缩压力下降，燃烧工况恶化，也会增加油耗。 （三）定期检查调 整供油定时和喷油压力，确保其在规定范围内。柴油机在使用过程中，油泵传动件、柱塞偶件、喷油器弹簧、针阀偶件因为磨损使定时会延后和压力变小，严重增加油耗。 （四）保持燃烧室组件之间的适宜间隙。例如：气缸、活塞与活塞环严重磨损而漏气时，耗油率会显著增加。 （五）保持润滑系统的顺畅。润滑系统不顺畅会使机械磨损增加，会增加油耗。 （六）适当提高柴油机的冷却水温度。柴油机的正常出水温度为 65 90，而在一些轮机管理人员中，存在着水温越接近下限机器越保险的认识误区，其实，水温过低，燃油不能完全燃烧，耗油多；机油黏度大 ，零件运动磨擦阻力大，油耗高。 （七）保证足够的新鲜空气供给量。现代柴油机大都采用废气涡轮增压，若空气通道堵塞，如脏污、结炭、变形等，都会因流阻增大，使增压压力下降，影响扫气效果，导致 7 燃烧不良油耗增加，严重时还会引起喘振。 （八）保持操作系统和传动系统处于良好技术状态，将大大提高机械效率，从而节约油耗。 （九）根据燃油品种，选择合适的添加剂，并按要求的比例投放，均匀混合，以改善燃油着火性能，最大程度地利用燃油的热能。 （十）保持机器不漏油，特别是输、回油管接头易漏油，增设柴油回收装置以便节油。 运节能 通过研究和实践，技术节能有效降低船舶燃油消耗，已被大家所认同，并已广泛应用在船舶节能工作中。近年来，随着燃油成本压力的持续增加，如何在原有基础上进一步挖掘潜力，营运节能越来越被航运企业所重视和应用。船舶营运节能可以从以下几个方面研究： 尽量使用经济航速。 燃油的消耗量与航速的关系并不是一般的线性比例关系一般来说，航速的变化与主机功率及燃油消耗量呈三次方关系。也就是说若航速减慢 10% 则燃油消耗可减少 30%。尽管有的航运界人士对此不太认同，认为刻意减速，不符合市场要求，且船舶使用率降低，但众多航运 企业还是在船期允许的条件下尽量选择最经济的航速。使用经济航速不单单是船舶的事，需要船舶和调度部门的联动，调度部门要综合考虑班期、港口装卸效率、港口拥挤情况和航次装货量，科学调度船舶，保证船舶到港即靠，尽量减少船舶到港等泊时间，把时间留给船舶开经济航速。船舶要根据气象条件和潮、流等因素，灵活使用航速，在保证班期条件下，全程或部分航程使用经济航速。 不断优化航线。 在航行中，特别是远洋航行，航线的优劣对提高经济效益有重大的影响。科学、经济的航线，可以有效降低燃油成本。因此航运公司在布局航线时，要统筹考虑航道特点 、所投船舶的适航能力、海洋水文、气象条件、货流情况，尽可能优化运输路线，缩短航距。船舶在保证安全、遵循航道规则的前提下尽可能提高行船技术，走经 的前提下尽可能提高行船技术，走经济航线，减少不必要绕航。 合理利用自然条件。 风、流、潮、涌等许多自然现象对船舶航行都有着重要影响。远洋航行的船舶可以合理利用洋流，减速航行。夏季，远洋和近海航行船舶还要尤其关注台风情况，合理避风，尽量减少迎风、顶风航行。长江航行的非班轮船舶可以探索和利用潮汐法航行，上行船在平潮或涨潮时发航，乘整潮，遇到落潮时抛锚等下次涨潮后再起锚续航 。如果多次利用涨潮航行，上行船就可将逆流航行变为顺流航行。与此相反，下行船在遇到涨潮流时，则会使顺流航行变为逆流航行，降低了航行速度，可抛锚等落潮后再起锚续航，以避开涨潮流对船舶航行速度的不利影响。 提高货物对流系数。 做好货物的双向平衡，减少船舶单向空载率，也是船舶节能的重要影响因素，这种因素对班轮的影响尤为明显。提高货物对流系数，要根据航线货源特点，投入不同的揽货力量，尽量保证货流的相对平衡。同时利用联盟关系互租舱位，减少运力密集投入也可以有 8 效节能。在揽货过程中要合理揽取冷藏货，冷藏货需要消耗船上能量， 根据船上发电机的功率，科学装载冷藏货对船舶节能很有讲究。一位船舶电机员曾这么算过一笔细帐：如果船上开一台辅机，满负荷时能满足 10个冷箱用电，那么当装载第 11个、 12个冷箱时，不得不开启第二台辅机，从经济学角度出发，第 11个、 12个冷藏箱完全可以不装，因为两个冷箱的全部运费可能也抵不了一台辅机所耗燃油的费用。船舶节能对航运企业来说是一项只有起点没有终点的长期工作。有条件的企业可以考虑成立常设机构，集油料采购、船舶节能管理、废残油料处理功能于一体，形成一个完整的控制链，配备商务、海务、机务等专业人才，专职研究节 约燃油成本问题，即使以节约 1% 3%的最保守测算，对年耗几十亿人民币燃油的船公司来讲，也将是一笔不菲的成本节支 。 用重油预处理方案的改进研究 目前市场上船用燃油硫分高、粘度高、灰分高、机械杂质多、残灰多、比重大、沥青含量高 ,造成柴油机磨损快、腐蚀强、碳垢多、故障多、寿命短。而且 , 在对劣质燃油进行净化处理时 ,其高粘度、高沥青含量、高密度常使净化装置运行困难。沥青成分高的燃油中含有不易燃烧的成分且沥青颗粒较大 ,并悬浮分散在油中 ,即使将其加热至较高的温度 ,也不可能将其打碎 ,也很难从燃油中将其分离出来 ,导 致滞燃期变长、燃烧不良、产生后燃 ,从而使柴油机热负荷增大、排温升高、耗油率增加。随着劣质燃油的质量日趋劣化 ,其粘度和加热温度的关系不规则 ,不易获得利于燃烧的最佳粘度。 采用新的方法加强对劣质燃油预处理 ,新的燃油预处理方法用来加强对劣质燃油的预处理 ,并弥补常规处理方法对燃油中沥青质处理的不足。 质器均质 利用燃油均质器的高频率的挤压、剪切作用将劣质燃油中的颗粒状及片状杂质 (包括水、沥青、砂、催化剂微粒等 ) 碾压成为约 5 微米左右或更小的粉末 ,使燃油变成更为高度分散和均质化的小颗粒 , 燃油中的水分也 与燃油均匀混合、均匀地分布于燃油中 , 从而改善了劣质燃油的燃烧性能。燃油在均匀器中受到强烈的扰动 ,因此均质器也可作为加强混合的工具使用 ,如作油水乳化、轻油与重油的混合等。由于把原作为垃圾丢弃的沥青等部分加以利用 , 故这种处理方法有一定的节能作用。我国在实船上应用的燃用国产 250号劣质燃油并掺水改进燃烧的燃油预处理系统中以均质器 + 磁性滤器代替离心分离机 ,其中均质器起均质及油渗水乳化、混合作用 ,而磁性滤器能吸附燃油中铁质粒子及对燃油进行磁化处理。该系统消除了沥青质的影响 ,获得的气缸磨损率在正常的范围之内 ,并取 得了较好的节省燃料的效果。但均质器均质只是把燃油中的磨损性颗粒碾细而不是将其清除 ,因此其处理效果不如离心分油机的处理效果。英国石油公司曾在实船上用 1台 6缸低速柴油机作过比较试验 ,结果见表 1。由表中可见对磨损性颗粒 ,即使采用均质器将其碾得很细小 , 但还是会造成柴油机有关部件的异常磨损。因此 ,应该将均质器与离心分离机配合使用 , 以确保取得最好的处理效果。 9 表 1 燃油处理方式 气缸套磨耗率 平均 最大 活塞 环磨耗率 平均 最大 磨式均质器处理 离机分离处理 超声波燃油改质装置 超声波燃油改质装置利用超声波振荡产生的强烈的压力波将劣质燃油中的油泥及沥青质击碎使其成为极细的微粒 ,处理后的劣质燃油中的大于 5微米以上的金属粒子、砂粒、催化剂碎未等被细目滤器滤出清除。高沥青成分的劣质重油经这种改质处理后其中的油泥及沥青质被破坏成极细的微粒 ,能在柴油机中充分、完全地燃烧。在 燃油中残渣和燃油的比重差小而给离心分离造成困难时 ,用超声波处理燃油能有效地消除油中残渣对柴油机燃烧的影响。但这种处理方法并不能除去燃油中的水分和大量的机械杂质 ,还需离心分离配合使用 ,并且其正常运行受离心分离效果影响。我国某船使用超声波燃油改质装置处理劣质燃油 (供中速发电柴油机 (2600720r/用的实践证明 ,中速辅机燃用经超声波改质的劣质燃油对主要机件的影响不大 ,获得的气缸套磨损率与使用轻油相当 , 参见表 2 表 2 辅机机号 1 2 3 总运转时间 h 29028 31255 26910 上次大修后运转时间 h 4900 4300 4100 缸套磨损率油磁化器处理 燃油是由碳氢化合物组成的。当燃油以一定流速通过强磁场间隙 , 垂直切割磁力线时 , 受到磁场的磁化作用 ,产生附加磁力矩 ,在磁场中取向排列。结果使燃油中的分子排列发生变化 ,改变了原来分子间的结合状态 ,使分子间距离增大 ,粘度下降 ,油滴变小 ,从而使其具有新的特性 ,改善雾化、充分燃烧、 提高燃烧效率。经磁处理后燃料油的粘度下降一般在10%以上 ， 其热值上升 ,燃烧产物中可燃成分下降 ,二氧化碳含量上升。磁处理时还对油中的铁磁性杂质有吸附作用。用这种方法处理燃油有一定的节油效果 ,一般可节油 3% 5%。 综上所述 ,目前广泛使用的沉淀 +离心分离 +过滤的净化方案 ,能有效地清除燃油中的水分和杂质 ,但据此组成的燃油预处理系统不易消除劣质燃油中的的沥青质的影响 , 未能满足处理质量日趋劣化的劣质燃油所要达到的对燃油中灰分、机械杂质、沥青等成分的预处理要求。若将原有的净化方案改进为沉淀 +离心分离 +改质 (均质 )+过 滤，则可有效地消除劣质燃油中的沥青质的不良影响 ,并可获得一定的节能和环保效果。 10 3 船舶主机余热利用 舶余热空调系统的可行性和经济性分析 众所周知，现代商用船舶动力装置的燃油热量综合利用率在 50%左右，还有 50%左右的热量成为废热。如果充分利用，无论从经济上或环保方面都具有重大价值。在科学技术日新月异的今天，充分应用科技新成果，挖掘废热潜能，不断提高船舶动力装置的综合效率已不再是梦想。溴化锂吸收式空调系统在船舶上的应用，就是一项比较可行的技术措施。下面对这一课题的可行性和经济性进行必要的分析论证。 行性分析 1溴化锂吸收式制冷（热）系统具有下列特点 （ 1）以水作制冷剂，溴化锂作吸收剂，它无臭、无味、无毒，对人体无危害。 （ 2）对热源的要求不高。一般的低压蒸汽（ 上 )或 75 以上的热水均能满足要求，特别适用于有废气、废热水可利用的场合。有利于热源的综合利用。随着地热和太阳能的开发利用，它将具有更加广泛的前途； （ 3）整台装置基本上是热交换器的组合体，因除泵以外没有其它运动部件，所以振动、噪声都很小，运转平稳，对基建的要求不高，可在露天甚至楼顶安装，尤其适用于舰船、医院、宾馆 等场合； （ 4）结构简单，制造方便； （ 5）装置处于真空下运行，无爆炸危险； （ 6）操作简单，维护保养方便，易于实行自动化运行； （ 7）能在 10% 100%的范围内进行制冷量的自动无级调节，而且在部分负荷时机组的热力系数并不明显下降； （ 8）溴化锂溶液对金属，尤其对黑色金属有强烈的腐蚀性，特别在有空气存在的情况下更为严重，因而机组应保持很好地密封； （ 9）由于系统以热能作为补偿，加上溴化锂溶液的吸收过程是放热过程，故对外界的排热量大（通常比活塞式制冷机大一倍 )，冷却水消耗量大。但它允许有较高的冷却水温度升高 。冷却水可采用串联流动方式，以减少冷却水的消耗量； （ 10）因用水作制冷剂，故一般只能制取 5 以上的冷水，多用于空气调节及一些生产工艺用冷冻水； （ 11）热力系数较低； （ 12）溴化锂价格较贵，机组充灌量大，初投资较高； 基于以上特点，采用溴化锂机组、利用船舶动力装置的余热作为补偿能源的空调系统是完全可行的。船舶动力装置可利用的余热形式有两种：一是柴油主机的气缸冷却水带走的热能；另一种是柴油主机的废气热能。 舶动力装置余热热能计算 由柴油机的热平衡分析可知，燃料在柴油机气缸中燃烧所放出的热量大约 有 30 55%转化为有效功， 25 40%为排气带走的热量， 10 30%为冷却介质带走的热量。以某 35000t 11 级散货船为例，进行余热热能计算。该船主机型号： 7定功率： 7718定工况下燃油消耗率： 气温度： t=400。排烟的热能为： 718/5030%=4630.8 0%被废气涡轮增压器利用， 80%通过废气锅炉加以利用，目前废气锅炉热能的利用率为 40%左右，即可产生水蒸汽的热能为： 80%40%=1482较适合于作为双效溴化锂吸收式制冷机的热源，双效溴化锂吸收式制冷机热力系数一般可达到 1，而通常的 35000t 级散货船空调所需制冷量一般为 100右，只用到废气锅炉产生水蒸汽热能的 7%，对其他设备使用蒸汽热能不受影响。因此，利用主机废气余热作为空调制冷的能源是完全可行的。 船舶柴油机燃油燃烧产生的热量中大约 40转化为柴油机的输出功，其余通过排气、冷却水等排放到船外。目前，柴油机排气余热的利用，主要是通过废气涡轮增压器将废气能量转换成扫气空气的压力来提高柴油机的功率和效率。利用废 气锅炉产生的饱和蒸汽来满足船员的日常杂用及油舱的加热保温，有的大型船舶还将蒸汽过热后驱动透平发电机进行余热发电。冷却水的余热利用主要是作为海水淡化装置的热源。因此对柴油机余热的充分利用要做好三个方面的工作：第一要精心维护废气涡轮增压器，定期清洁增压器压气机进气滤器，定期对废气锅炉进行吹灰，航行中还要定期冲洗增压器压气机端、废气涡轮端。第二要保持废气锅炉高效工况。作为一种节能装置，废气锅炉不仅节约燃油，还能起到柴油机排气消音器的作用。有资料显示， 1万吨级船舶，利用废气锅炉后每 1万吨级船舶，利用废气锅炉后每天可 节约 1 吨多燃油。对废气锅炉的保养要定期对炉水水质进行化验和处理，及时清除锅炉内部水垢，及时清除废气锅炉管壁上的积灰等等。第三要保证海水淡化装置正常运行，远洋船舶一般采用真空沸腾式海水淡化装置，用柴油机缸套冷却水作为热源，如果管理得当，其产水量可完全满足机械设备及船员卫生洗涤用水。 用溴化锂吸收式空调制冷装置的结构形式 1、改造工程量最小。现代的船舶几乎都设置有废气锅炉蒸汽系统，正常航行时产生的蒸汽量作为空调制冷绰绰有余。因此不需要增设蒸汽产生装置，而增加改造难度和投资； 2可以直接应用陆上蒸汽 加热式溴化锂吸收式制冷装置的成熟技术和生产工艺。对陆用蒸汽加热式溴化锂吸收式制冷装置只要从结构方面进行适当改进，防止因船舶摇晃对制冷装置性