燃油均質機在船舶節(jié)能減排中的應用范文
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重質燃油（以下簡稱重油）具有高發(fā)熱值，安全的儲運性能，無后處理排放的特征，對于船舶航運業(yè)來說，隨著船舶體量越來越龐大，燃油消耗成本在船舶營運成本中占比已經超過了50%，在競爭激烈的航運業(yè)，為降低能耗成本，重油在船舶中的使用越來越廣泛，重油已經成為中低轉速船舶柴油機和燃油鍋爐的主要燃料。重油是以原油提煉而剩下的殘留油為主，再添加適量輕質油調配達到所需要的黏度，所以不僅瀝青等大分子結團含量特別高，而且雜質多。隨著煉油技術的日益進步，船用重油的品質卻是越來越差，船舶燃用這種密度高、瀝青多、油泥多的重油，正面臨著越來越多的棘手的問題：
1.1重油預處理和凈化處理困難船用重油的預處理和凈化處理主要通過沉降、離心分離和過濾等方法脫除燃油中的水分和固態(tài)物質，燃油的高密度以及大量存在的瀝青、雜質等給船舶分油機的凈化分離帶來越來越多的困難，不僅使雜質、淤渣未能有效分離，還大大提高分油機的故障率，增加濾器負擔；同時重油在船舶儲油柜沉積形成大量的油泥沉淀，并使分油機、過濾器等處產生大量污垢，甚至堵塞，造成燃油駁運困難。
1.2燃油燃燒不完全影響柴油機工況重油中存在大量瀝青質等絮凝物質，不利于燃油霧化，且因黏度不一使得霧化程度不一致，造成燃燒不完全。未完全燃燒的碳顆粒常常是引起有關機件發(fā)生異常磨損的原因，尤其是殘留在油品中的催化劑微粒細小，既硬又脆，進入燃油系統(tǒng)后會對高壓油泵柱塞和套筒造成異常磨損甚至咬死，還會使噴油器異常磨損，造成噴油霧化不良，缸套、活塞環(huán)等磨損加劇。同時不完全燃燒的熱效率低，增加船舶能耗，造成資源浪費。
1.3船舶廢氣排放污染嚴重船舶柴油機燃燒的重油由于存在著大量的瀝青質而產生了大量的CO2，同時為了改善柴油機燃燒工況而加大空氣供給量，又增大氮氧化物的排放，這些廢氣的排放對環(huán)境造成了嚴重的污染。根據IMO73/78防污染公約附則Ⅵ防止船舶造成空氣污染規(guī)則要求，船舶必須節(jié)能減排。為了解決船舶燃用密度高、瀝青多、油泥多的重油帶來的以上種種問題，燃油均質機（以下簡稱均質機）這種在重油凈化處理系統(tǒng)中的輔助設備，其作用日益突顯。
2均質機的工作原理及其實船應用
2.1工作原理以目前應用比較廣泛的葉輪式均質機為例，其工作原理是：通過電機帶動其腔體內的DS葉輪和HT葉輪高速旋轉，產生高線速度和高頻機械效應，對流經的重油進行處理，使重油在兩片葉輪的高速相對運動中，受到強烈的切割、攪拌、研磨、離心撞擊等綜合作用，并在腔體內的某些區(qū)域形成極大地真空，通過渦空能量的作用把瀝青質等大分子軟性淤渣均勻乳化、分散，降低燃油表面張力，使燃油更加細微均勻，如此循環(huán)往復，最終得到高品質的燃油。
2.2船舶實船安裝位置均質機根據其安裝的位置不同，所起的作用也有所差別，一般船舶都選擇安裝在如下兩個位置：
2.1.1安裝在燃油凈化系統(tǒng)中，即燃油沉淀柜與分油機之間，有利于提高分油機的分離效率，降低排渣量。分油機主要是通過離心力的作用，將燃油中密度大于油的固體顆粒、水等成分進行分離去除。重油經過均質機處理后，機械顆粒等雜質迅速從以其為結晶核心的淤渣團中剝離出來，使分油機更容易將其分離，提高了分油機的分離效果，從而減少發(fā)動機部件的磨損和故障。另一方面瀝青質等可燃燒的大分子淤渣團因其比重較大而被分油機分離出來形成油渣，均質機能有效的將這些大分子淤渣研磨至小于5μm并均勻乳化，避免分油機將其分離，從而降低了分油機的排渣量，大大提高了燃油的利用效率，從而有效地降低船舶能耗。
2.1.2安裝在燃油供應系統(tǒng)中，即進柴油機（主機、副機）前，有利于改善燃燒工況，降低排放。經過分油機分離后的燃油進入燃油日用柜后，由于燃油的不穩(wěn)定性，被粉碎的瀝青質等大分子淤渣團，一段時間后可能重新凝聚，產生“二次淤渣”。在燃油日用柜后進柴油機前安裝均質機能將燃油中的“二次淤渣”進一步被粉碎、溶解，使燃油更加細化均勻，提高柴油機的噴油霧化程度，使燃油燃燒更加充分，減少CO2、NOX等有害氣體和固體顆粒物排放，減少了環(huán)境污染。同時也減少了柴油機相關零部件磨損，使其使用壽命延長，降低了柴油機的維護成本。
3均質機實船使用效果分析
船舶安裝均質機后能從多個方面提高經濟效益并減少對環(huán)境的污染。某54500DWT散貨船，國內南北航線，2013年6月安裝了3臺均質機：處理量為8m3/h的均質機2臺，分別安裝在分油機前以及主機供油單元燃油循環(huán)泵后（進主機前）；處理量為4m3/h的均質機1臺安裝在副機供油單元燃油循環(huán)泵后（進副機前）。通過兩年多實船使用證明，在以下幾個方面得到了較為明顯的改善：3.1對比安裝均質機前后的分油機拆洗情況，發(fā)現原有的膠質垃圾基本不見，人工清洗時間由2天延長至一個航次；同時分油機出渣率由1%降低為0.5%，排渣量每航次約減少2m3，一定程度上降低了船舶能耗。
3.2對比船舶煙囪排煙情況，原先排煙煙色發(fā)黑，偶有火花、碳粒，船舶后甲板處有明顯的黑色煙灰痕跡。安裝均質機后排煙煙色變淡，無明顯黑煙，后甲板處黑色煙灰痕跡消失。
3.3對比各管路燃油濾器拆洗情況，原先打開濾器時濾芯表面幾乎全部是又黑又粘的垃圾，安裝均質機后，濾器打開時濾芯表面是相對干凈的，金屬的本色能看到，只有燃油中的顆粒垃圾。
3.4主機燃油反沖濾器和應急濾器內壁垃圾、雜質極少，反沖濾器沖洗時間設定由30min調至1h，延長一倍；油排及高壓油泵活絡無卡阻，燃油黏度計使用正常，清洗次數明顯減少。
3.5通過吊缸對比均質機安裝前后的柴油機工況，發(fā)現缸套磨損明顯減少，預計可以延長缸套的使用壽命，降低缸套更換的頻率；同時燃油系統(tǒng)部件，如高壓油泵、油頭等磨損情況也有所減少，提高了設備的可靠性。
作者：宋波 單位：寧波海運股份有限公司