[實用新型]基于套管形式的船舶燃油預熱系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN204984655U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 李路;王文中;黃信男;黃海嘯
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶研究設計院
• 主分類號: F02M31/16
• 分類號: F02M31/16;F02M37/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

技術(shù)領域

本實用新型涉及一種基于套管形式的船舶燃油預熱系統(tǒng)，屬于船舶燃油預熱技術(shù)領域。

背景技術(shù)

船舶燃油輸送系統(tǒng)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(tǒng)加熱方式是通過在船兩側(cè)的燃油艙內(nèi)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(chǎn)生較大范圍高溫區(qū)。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(fā)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(fā)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(tǒng)中加熱盤管帶來的問題，現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了新型燃油轉(zhuǎn)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(huán)。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(qū)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(nèi)，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(zhuǎn)換裝置能較好地避免盤管加熱帶來的問題，也更節(jié)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(nèi)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(tǒng)盤管加熱方式的優(yōu)勢，運行工況惡化時甚至可能增加運營成本，甚至經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)及預熱方法》公開了一種船舶燃油預熱系統(tǒng)，該方案采用了“小隔艙”的形式，對小隔艙內(nèi)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(jù)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(nèi)容

本實用新型需要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)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(wěn)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(shù)方案：

一種基于套管形式的船舶燃油預熱系統(tǒng)，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；燃油預熱管路比燃油輸送管路直徑小，位于儲存艙內(nèi)部的一段燃油預熱管路B位于對應的燃油輸送管路A之內(nèi)，A、B管路各自設置調(diào)節(jié)閥；所述A管路的流量大于B管路的流量；所述管路A與管路B之間設有帶截止閥的連通管C。

本技術(shù)方案對現(xiàn)有技術(shù)的帶小隔艙的燃油預熱系統(tǒng)進行優(yōu)化設計：

在儲存艙內(nèi)部的注油管B管口位于抽油管A的內(nèi)部，兩者同軸，在管口處熱油與冷油發(fā)生強對流換熱，充分混合，且抽油管A的流量大于注油管B，熱油基本被冷油包絡，使得熱量不容易擴散浪費，高溫燃油攜帶的熱量能充分有效用來加熱儲存艙內(nèi)抽油管A管口的冷油，能量利用率提高。