[實用新型]強制對流換熱的船舶燃油預熱系統

有效

• 申請號: 201520655674.5
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN204900113U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 王文中;黃信男;黃海嘯;范世寅
• 申請（專利權）人: 上海船舶研究設計院
• 主分類號: F02M31/16
• 分類號: F02M31/16;F02M37/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

技術領域

本實用新型涉及一種強制對流換熱的船舶燃油預熱系統，屬于船舶燃油預熱技術領域。

背景技術

船舶燃油輸送系統中，需要將燃油從儲存艙中輸送至沉淀柜。儲存艙中的燃油一般為重燃油，其粘度隨溫度不同變化差別極大，溫度越高，粘度越低，如某一款重燃油在50℃下粘度為380cSt，而在0℃時接近20000cSt。粘度大會導致輸送泵抽吸燃油時阻力大而增加功耗甚至無法泵送，因此有必要對燃油預先進行加熱至一定溫度以降低粘度再泵送。目前運營船舶重油的傳統加熱方式是通過在船兩側的燃油艙內布置加熱盤管，通過蒸汽加熱重油來達到駁運條件，如圖1所示。采用加熱盤管來加熱重油，達到輸運條件后，開啟閥門，從吸口往外抽吸燃油。這種方式缺點明顯：1)能量利用率較低。盤管加熱的是整艙燃油，而實際中需要泵送的燃油量相對燃油儲存艙容積很小，因此相當部分熱量被用來加熱不必泵送的燃油，而這部分熱量易通過艙壁與外界進行熱交換而被浪費。2)會產生較大范圍高溫區。當儲存艙鄰近壓載艙或貨艙時，壓載艙壁高溫會加速腐蝕的發生，同時也會給對溫度敏感的貨物，比方谷物，煤炭等帶來破壞。3)當燃油液位低于加熱盤管的時候，暴露在空氣中的盤管會加速燃氣揮發并形成硬垢。4)加熱盤管布置高度不能太低，當燃油液位完全低于加熱盤管的時候，燃油將很難被輸送，導致了燃油留存。

為了解決燃油輸送系統中加熱盤管帶來的問題，現有技術中也出現了新型燃油轉換裝置，其主要設計思想是：在燃油儲存艙中設置一個小隔艙，隔艙與儲存艙相通，首先往小隔艙中泵入沉淀柜中的高溫燃油，預熱得到一定量的相對高溫燃油，達到泵送條件，然后采用燃油輸送泵抽吸燃油至沉淀柜，如此往復循環。圖2給出的是燃油儲存艙中的隔艙方案示意圖。隔艙設計的主要目的是使注入的熱燃油盡量主要被用來加熱局部區域的冷燃油，且控制被加熱的燃油不至于太分散，而是集中在小隔艙內，使被抽出燃油均為相對高溫燃油，便于泵送。盡管這種燃油轉換裝置能較好地避免盤管加熱帶來的問題，也更節約運營成本，但是也存在缺點——其預熱效果的好壞依賴于隔艙方案的設計，不合理的隔艙設計可能導致隔艙內燃油溫度分布不均、熱油積聚在隔艙上方、冷熱油換熱不充分、吸口附近油溫過低等問題，這將弱化其相對于傳統盤管加熱方式的優勢，運行工況惡化時甚至可能增加運營成本，甚至經濟性劣于盤管加熱。因此，合理的隔艙方案設計是整個燃油預熱系統的關鍵。

公布日2015年8月5日，公布號為CN104819080A，名稱為《一種船舶燃油預熱系統及預熱方法》公開了一種船舶燃油預熱系統，該方案采用了“小隔艙”的形式，對小隔艙內的燃油進行預熱，其存在的問題是：

1)燃油預熱不均勻：其預熱泵和輸送泵時交替開啟的，當預熱泵關停后，輸送泵開啟，根據熱油向上，冷油向下的原理，此時熱油位于小隔艙的上部，抽吸輸送時，流入管路A中的油溫是不穩定的，而且隨著時間推移，流入管路A中的油溫會有所下降，即使嚴格控制輸送泵和預熱泵開啟的時間長度，也難以確保油溫的穩定性。

2)熱油和冷油僅僅依靠熱擴散進行換熱，換熱的效果不佳，油溫的控制難度較大。

3)輸送泵開啟后隨著油溫降低，粘度增大，功率會有一個逐漸增大的過程，導致電機功率不穩定，壽命受到影響。

4)輸送泵和預熱泵需按照設定程序交替開啟，熱油輸送的工作效率較低。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題是：現有的采用小隔艙進行船舶燃油預熱的方案，燃油預熱不均勻；換熱的效果不佳，油溫的控制難度較大；泵的電機功率不穩定，壽命受到影響；輸送泵和預熱泵需按照設定程序交替開啟，熱油輸送的工作效率較低。

本實用新型采取以下技術方案：

一種強制對流換熱的船舶燃油預熱系統，在儲存艙和沉淀柜之間設置燃油預熱和輸送兩條管路，一路設置預熱泵，為儲存艙提供高溫燃油，另一路設置輸送泵，將加熱的重油輸送至沉淀柜，兩條支路均設置相應方向的截止止回閥，防止管路方向錯位；在儲存艙一角設置小隔艙，所述小隔艙中間設置第一隔板2，將隔艙Y向一分為二，B管布置在第一分艙1中，A管布置在第二分艙3中；第一隔板2右上角開孔hole2，第二隔板4左下角開孔hole1，兩孔呈對角布置，所述A管與預熱泵所在管路連通，所述B管與輸送泵所在管路連通，A、B管路各自設置調節閥；所述A管的下部設有彎頭，使其出油口正對第二隔板4左下角的孔hole1，所述第二隔板4左下角的孔hole1的孔徑大于A管的出油口；所述B管的流量大于A管的流量；所述管A與管B之間通過設有帶截止閥的連通管C。

本技術方案對現有技術的帶小隔艙的燃油預熱系統進行優化設計：