船用泵降低船舶能耗

　　著名的船用泵及海洋平臺(tái)用泵制造商代斯米與船舶設(shè)計(jì)公司Carl Bro及板式換熱器制造商APV開展了為期數(shù)年的緊密合作，以滿足日益增加的對(duì)環(huán)境中CO₂減排的需求。該研究項(xiàng)目的目標(biāo)是優(yōu)化船用輔助服務(wù)系統(tǒng)，減少泵的電力消耗，從而減少CO2的排放量。

　　該項(xiàng)目首先將減排目標(biāo)集中在海水冷卻系統(tǒng)，因?yàn)樗�是普通中央冷卻系統(tǒng)的一部分。選擇大家都熟悉的散貨船為對(duì)象，因此該研究的結(jié)論可以方便地應(yīng)用到現(xiàn)有的以及新建的船舶項(xiàng)目中。

　　在本研究中，通過優(yōu)化管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和泵及換熱器的選型，水泵的電機(jī)功率從29.09kW下降到2.69kW，燃油消耗量從57.7噸/年下降到5.33噸/年，CO₂排放量可從179.6噸/年下降到16.6噸/年，下降比率為91%。

海水冷卻系統(tǒng)描述

　　三臺(tái)海水泵并聯(lián)安裝，兩用一備，每臺(tái)泵的設(shè)計(jì)流量為系統(tǒng)流量的50%。水泵通過共用管線從地位通海閥箱和高位通海閥箱抽海水，泵送出的海水通過兩個(gè)并聯(lián)的換熱器后排回海里。

　　兩用一備的三臺(tái)泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)是最常見的設(shè)計(jì)方法，主要是因?yàn)檫@樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能保證系統(tǒng)運(yùn)行靈活、可靠。

案例分析及比較

　　運(yùn)行條件：所有方案基于相同的運(yùn)行條件，例如， 相同的海水溫度、管徑、設(shè)備位置等。

◆ 方案1：

　　在海水冷卻系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)時(shí)，水泵流量和揚(yáng)程來自船舶建造說明書中陳述的初步參數(shù)。在采購(gòu)時(shí)，采用初設(shè)階段的水泵參數(shù)作為最終的設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　每臺(tái)換熱器根據(jù)總傳熱量需求的65%進(jìn)行選型，每臺(tái)換熱器在選型時(shí)，增加了15%的安區(qū)系數(shù)。

　　水泵在系統(tǒng)壓力下運(yùn)行，水泵運(yùn)行在性能曲線的末端，大約在流量321m³/h，揚(yáng)程2.4barg,功率29.09kW。

設(shè)備參數(shù)：

　　水泵： 3臺(tái)，流量230m³/h，揚(yáng)程3barg

　　換熱器：2臺(tái)，4251kW熱交換器

　　流量：230m³/h，流阻：0.87 bar

◆ 方案2：

　　總制冷量從2×65%降到2×50%。總制冷量降低后，每臺(tái)換熱器熱傳導(dǎo)系數(shù)仍然有15%的余量。

　　設(shè)計(jì)者、船廠和船東擬定換熱器技術(shù)參數(shù)所用的方法導(dǎo)致了換熱器具有兩倍的安區(qū)系數(shù)。

設(shè)備參數(shù)：

　　水泵：3臺(tái)，流量205m³/h，揚(yáng)程0.9barg，功率6.80kW

　　換熱器：2臺(tái)，3270kW熱交換器

　　流量：205m³/h，流阻：0.69bar

◆ 方案3：

　　通過降低換熱器的壓降，進(jìn)一步優(yōu)化換熱器的選型。

設(shè)備參數(shù)：

　　水泵：3臺(tái)，流量180m³/h，揚(yáng)程0.4barg，功率2.69kW

　　換熱器：2臺(tái)，3270 kW熱交換器

　　流量：180m³/h，流阻：0.2bar

圖1. 典型的輕型散貨船海水冷卻系統(tǒng)圖

比較與結(jié)論

　　從表1可以看出，CO2排放量可從179.6噸/年下降到16.1噸/年，下降比率為91%，CO₂減排效果十分顯著。換熱器的壓降對(duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的，通過降低換熱器的壓降，采用高效水泵，可以達(dá)到優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)綠色船舶的設(shè)計(jì)理念。