強制對流換熱的船舶燃油預熱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]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】
[0002]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°C下粘度為380cSt，而在(TC時接近20000cSt。粘度大會導致輸送栗抽吸燃油時阻力大而增加功耗甚至無法栗送，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栗送。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，而實際中需要栗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栗送的燃油，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。
[0003]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，首先往小隔艙中栗入沉淀柜中的高溫燃油，預熱得到一定量的相對高溫燃油，達到栗送條件，然后采用燃油輸送栗抽吸燃油至沉淀柜，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，便于栗送。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，但是也存在缺點一一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。
[0004]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:
[0005]I)燃油預熱不均勻:其預熱栗和輸送栗時交替開啟的，當預熱栗關停后，輸送栗開啟，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，即使嚴格控制輸送栗和預熱栗開啟的時間長度，也難以確保油溫的穩定性。
[0006]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。
[0007]3)輸送栗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。
[0008]4)輸送栗和預熱栗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】
[0009]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；栗的電機功率不穩定，壽命受到影響；輸送栗和預熱栗需按照設定程序交替開啟，熱油輸送的工作效率較低。
[0010]本實用新型采取以下技術方案:
[0011]—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，一路設置預熱栗，為儲存艙提供高溫燃油，另一路設置輸送栗，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I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holel，兩孔呈對角布置，所述A管與預熱栗所在管路連通，所述B管與輸送栗所在管路連通，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holel，所述第二隔板4左下角的孔holel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。
[0012]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:
[0013]熱油注入管A管口對準冷油補充孔holel。熱油注入與冷油補充反向，在開孔處冷熱油能充分混合，發生強制對流換熱，且注入管口徑相對于開孔要小很多，熱油基本被冷油包絡，使得熱量不容易擴散至基本為低溫重油的大艙區，高溫燃油攜帶的熱量能充分有效用來加熱小隔艙內冷油，能量利用率提高。
[0014]燃油注抽同時進行。冷油、高溫燃油及被加熱的燃油三者都處于運動狀態，對流換熱占據主流，而現存燃油預熱方案基本以熱擴散為主，對流換熱強度和速度要大大高于熱擴散，因此，換熱效率和程度要明顯提高，且經數值模擬驗證，待系統穩定運行后，被抽出燃油的溫度基本維持在相對較小的范圍內，能更好地符合燃油輸運條件。
[0015]進一步的，第一、第二隔板底部開小孔，作掃艙用；小隔艙上板設置若干透氣孔，以保證產生的蒸汽及時溢出。
[0016]進一步的，A、B管分別在第二分艙3和第一分艙I中，沿Y方向居中布置。
[0017]進一步的，在熱油不至于損壞艙底的情況下A、B管口可盡量接近艙底，但不能太近，以免流動阻力過大。
[0018]—種強制對流換熱的船舶燃油方法，采用上述的船舶燃油預熱系統，包括以下步驟:
[0019]A)連通管C上的截止閥打開，由預熱栗經管B往小隔艙注入tl時間的溫度為T的高溫燃油流量Qvl ;
[0020]B)由輸送栗經油管B抽吸燃油送至沉淀柜，持續時間為t2，流量Qvl ;
[0021]C)連通管C上的截止閥關閉，預熱栗開啟，同時輸送栗開啟，A、B管路同時運行。
[0022]本實用新型的有益效果在于:
[0023]I)綠色節能，降低營運成本。由于只加熱部分燃油，且熱量被有效利用，與外界熱交換減少，符合綠色節能理念，并能有效降低船舶營運成本。
[0024]2)避免了由加熱盤管帶來的結垢、蒸汽泄漏、燃油留存等問題，且免于盤管加熱系統的安裝、維護。
[0025]3)不會因為燃油儲存艙溫度高而損壞鄰近貨物，也不會造成壓載艙的腐蝕。
[0026]4)不同于盤管加熱整艙燃油，本設計只需加熱局部區域冷油，故比盤管方式加熱速度更快，且系統簡單、穩定、易操作。
[0027]5)對比公布號為CN1