船用油载热体辅助锅炉的应用研究

摘要：在现代船舶中主要以柴油机作为船舶推进的主要动力输出装置，辅锅炉所输出的蒸汽量和蒸汽压力要比主锅炉减少很多，蒸汽主要用于管路加热，海水净化除盐等用途，一般应用还用月船员舱室取暖、厨房和主机设备等。蒸汽是船用动力设备的良好传热工质，在蒸汽作为推进动力的船舶上，装备同类型的原动机提供推进和辅助设备的动力是非常合理的。但是就内燃机船而言仍以蒸汽锅炉作为船用设备的主要热源的设计就有些不太合理了。对比蒸汽锅炉与油载热体锅炉的优缺点，得出油载锅炉更优越的结论。

关键词：油载热体 船舶应用 辅助锅炉

在现代船舶中主要以柴油机作为船舶推进的主要动力输出装置，辅锅炉所输出的蒸汽量和蒸汽压力要比主锅炉减少很多，蒸汽主要用于管路加热，海水净化除盐等用途，一般应用还用月船员舱室取暖、厨房和主机设备等。蒸汽是船用动力设备的良好传热工质，在蒸汽作为推进动力的船舶上，装备同类型的原动机提供推进和辅助设备的动力是非常合理的。但是就内燃机船而言仍以蒸汽锅炉作为船用设备的主要热源的设计就有些不太合理了。但是就内燃机船而言仍以蒸汽锅炉作为船用设备的主要热源的设计就有些不太合理了。为了更好的利用能源，提高效率和经济性能，船用油载热体辅助锅炉在船舶上得到了越来越广泛的应用。

蒸汽辅助锅炉设备的主要缺点是其必需备有循环水处理装置。这就使锅炉设备复杂化，需要增加化学药剂投放系统、凝结水回收系统、回路系统及排污设备等。即便循环水处理装置全部自动化也还需要一定的人工管理，此外蒸汽锅炉还需要安装循环水储藏设备。另外所有热交换器、管路和附件都需要承受一定的工作压力，锅炉停止运行时，由于压力变化会引起部分管路处于负压状态，这可能导致给水污染事故发生，造成耗费性损失。在冗长的循环水管路中容易引发的凝结水阻塞事故也是蒸汽辅助锅炉的一个缺点。为了提高蒸汽系统的热效率，必须安装附加设备，这就导致投资增加，锅炉结构复杂和失去有价值的机舱容积。

近年来，船舶上用蒸汽来加热燃油，提供机舱辅助设备动力和膳宿取暖的传统方式越来越多的被油载热体加热方式所取代。研究任何一种加热系统优劣时，均应考虑到可靠性、热效率和成本等重要因素。实践证明，油载热体加热器和有关辅助设备比蒸汽锅炉具有以下优势。在与热交换器和输送热量回路的连接方式上，油载热体系统基本上类似蒸汽系统。但是因为油载热体系统是由单流程回路管道组成，且没有凝结水回收系统，它就比蒸汽系统简单很多。油载热体在通过锅炉的加热系统时保持液态，且温度给定在320℃以上，循环所需压头只用于克服工质流动中的产生的摩擦阻力，工作压力（一般1巴—3巴之间）比蒸汽系统低很多。所以油载热体锅炉采用单级离心泵提供工作循环压头就以足够。在整个锅炉系统的最高处设置冷却膨胀箱，油载热体在其内进行膨胀，这就不会在停机时在管路中引起负压。即使盘管处发生故障，由高度产生压头也可防止杂质渗入。油载热体由于其自身性质原因一般不会在锅炉和管路中引起水垢和发生腐蚀、冻结，这意味着油载热体系统维修少，可利用率高。如果在清舱或防冻等用途需要新蒸汽时，可在油—水热交换器里间接产生蒸汽（油载热体加热循环水），由于水不经过锅炉管路，这时水质只要考虑适应用途要求即可，无需考虑锅炉要求的水质。虽然油载热体的初步投资成本比水贵，但可持续使用几年，从长远观点看，平均成本要比需要储藏和化学水处理的蒸汽系统便宜很多。实际应用中，如果需要多种工作温度的流体，可以用安装辅助泵泵入低温油来稀释环形总管的高温流体的方法来调节流体的工作温度。

油载热体辅锅炉具有结构紧凑，简单，耐用等优点，还比大多数现代总装式蒸汽锅炉具有更高的燃烧效率和更低的散热损失。维护费用低，维修操作简便，通常只有燃烧器和循环泵需要定期维修。油载热体系统的热量损失一般只有官道和加热器的烟气损失和散热损失，而蒸汽系统还要有排污、闪发蒸汽和凝结水损失，所以油载热体系统总效率远比蒸汽系统高。理论上来说，蒸汽系统的热量传递是在恒温状态下进行的，且内部传热系数较高，但在加热粘性流体时传热总系数却由外部传热系数主导。因此，在同种情况下，采用油载热体可以有效减少锅炉受热面的面积，大量的节约投资费用。设计优秀的油载热体辅锅炉安装有配套精良的燃烧器，其燃烧效率按燃料的低发热值计算约为86%（按高发热值计算约为78%）。加热器的散热损失大约为0.5%，管道和辅助设备散热损失大约为3%，系统总效率平均高达75%，在相应的蒸汽系统中，总效率一般为55~65%。可见油载热体系统热效率比蒸汽系统高很多。

早期的油载热体锅炉主要用于需要高温加热的化学工业和加工业，有时也用于油库加热重燃油、沥青和类似粘性材料的以利于其输送和储藏。后来，河驳和港口油船上安装了该系统，用于加热粘性材料使其温度保持在可用泵抽的状态。在船舶行业中，油载热体锅炉最早应用于驳船、港口油船及载重约为300至1000吨的小型燃油运输船。现在，油载热体锅炉已经在化学制品运输船、集装箱船、冷冻拖网渔船、勘测船等各种类型的船舶上得到了广泛的应用。当船主，制造者和操作员开始认识到油载热体加热系统所具有的设备简单、运行可靠，经济性能优良等优点时，其它问题也就迎刃而解了。各船级社如英国劳氏船级社，挪威船级社，法国船级社，美国船舶局都批准了油载热体辅锅炉在大型沿海油船及远洋船舶上的应用。加工工业上使用的油载热体有好几种，但船上一般是使用以矿物油为基本成分的油载热体。大多数石油制品公司都能提供很多种类的油热载体产品以便于用户根据实际使用情况进行选择。实际应用时要定期对油载热体进行品性分析以保证其不在使用过程中发生变质影响其性能。

参考文献：

[1]太史瑞等.《船用锅炉》[J]，国防工业出版社，1984.

[2]沈室寒，《船用导热油锅炉常见故障的排除》[J]，中国修船，2001.3.

[3]郭江荣等.《船用燃油热载体锅炉的管理与维护》[J]，中国水运，2006.4.

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