某轮全船蒸汽消耗量分析

【摘要】1 全船所需蒸汽量计算 全船所需蒸汽主要用于各蒸汽加热器、舱柜的加热及保温、空调加热以及生活杂用等。 1.1 蒸汽加热器的蒸汽耗量计算 蒸汽加热器包括主机淡水加热器，燃、滑油分...

[摘 要]本文结合某轮实际用汽情况及锅炉情况，从计算全船蒸汽消耗量出发，求得各用汽设备的耗汽量以及所占总耗汽量的比例。最后以节约能源、优化供汽模式为目的，提出改进船舶供汽模式的构想。

[关键词]蒸汽消耗量 锅炉 节约能源

中图分类号：U664.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0326-01

某轮装有燃油锅炉和废气锅炉各一台。其燃油锅炉型号为SAACKE KLN/VM-2.5/7，蒸发量 2500 kg/h 工作压力 0.7MPa ；废气锅炉型号为SAACKE KIP/PC-0.7/7，蒸发量 700 kg/h 工作压力 0.7MPa。

停泊时，由燃油锅炉提供蒸汽；航行时，主要由废气锅炉提供蒸汽，若废气锅炉的蒸发量无法满足全船需求，蒸汽压力低于燃油锅炉的启动压力时，燃油锅炉自动投入工作。

1 全船所需蒸汽量计算

全船所需蒸汽主要用于各蒸汽加热器、舱柜的加热及保温、空调加热以及生活杂用等。

1.1 蒸汽加热器的蒸汽耗量计算

蒸汽加热器包括主机淡水加热器，燃、滑油分油机加热器，主、辅机燃油雾化加热器，蒸汽加热造水机的热交换器等。

（1）航行中主机缸套水加热器、滑油分油机加热器不用蒸汽加热。

（2）主、辅机燃油加热器

主机燃油加热器，查主机燃油供给单元说明书，得主机燃油加热器在额定工况下的蒸汽耗量qm11=57.45 kg/h

辅机燃油加热器，查辅机燃油供给单元说明书，得辅机加热器在额定工况下的蒸汽耗量qm12=40/3 kg/h。

（3）重油分油机加热器，qm13=

式中：qm13――加热器蒸汽耗量（kg/h）；qm――被加热介质的流量（kg/h）；CL――被加热介质的比热（kJ/kg.K）（对水CL=4.1868kJ/kg.K，对油CL=1.884kJ/kg.K）；t2――被加热介质终温（℃）； t1――被加热介质初温（℃）； i”――加热蒸汽热焓（kJ/kg）；i’――加热蒸汽的凝水焓（kJ/kg）；――加热器的效率。重油分油机蒸汽加热器参数qm2：1850kg/h t1：80℃ t2：98℃ CL：1.884kJ/kg.K Δi：2139.7kJ/kg：0.9则重油分油机加热器蒸汽耗量为qm13=32.58 kg/h

（4）该轮造水机采用主机缸套水加热，不消耗蒸汽。

1.2 舱柜加热及保温蒸汽耗量计算

（1）舱柜加热蒸汽耗量计算

船舶正常航行时，一般是部分燃油舱柜处于保温状态，其余的不进行蒸汽加热保温。舱柜加热主要在添加燃油后的若干小时内进行，而本文主要计算正常航行状态下的全船蒸汽耗量，故此处不计算舱柜加热蒸汽耗量。

（2）舱柜保温蒸汽耗量计算

油舱相邻为空气、海水、邻舱等几部分，传热系数应分别选取。

舱柜保温计算公式为：qm2=3600[Kw Aw（θr - θw）+Ka Aa （θr - θa）+Kh Ah（θr ――θh）]/Δi

式中，Kw Aw（θr - θw）=（Kw1Aw1+Kw2Aw2）（θr - θw）；Ka Aa（θr - θa） =（Ka1Aa1+Ka2Aa2）（θr - θa）；Aa-与大气接触的最热面积；Aa1-甲板面积；Aa2-水线上外板面积；Aw-与海水接触的散热面积；Aw1-水线下外板面积；Aw2-船底面积；Ah-临舱隔壁面积； Δi-可利用的蒸汽比焓；m2 保温耗气量；θr -加热后油温；θa-大气温度；θw-海水温度；θh -临舱温度；K为相应传热面的传热系数。环境温度及加热后油温：θa2℃ θw5℃ θh 20℃

燃料油舱取32℃，日用柜和沉淀柜取80℃。传热面传热系数Kw119.77 Kw2 6.98 Ka1 8.72 Ka219.77 Kh 5.82。根据某轮油舱所处位置及尺寸参数和上述公式及参数，可得qm2 =40.56+117=157.56 kg/h

1.3 空调加热蒸汽耗量计算

船舶空调设计时，空调加热大约按每人2.5 kg/h计算，该轮配员为237人，空调加热蒸汽耗量为592.5 kg/h；设计时也可以按此式估算qm3=kg/h，其中？AC――空调额定能量（kJ/h），该轮在空调区域设有4 个空调器室，6 台中央空调器，总加热功率为666kW。可算得空调加热最大蒸汽耗量为599.4～799.2 kg/h。

1.4 生活杂用所需蒸汽耗量计算

生活杂用主要包括热水柜、蒸饭锅、沸水器及茶桶等。

（1）热水柜蒸汽耗量计算： qm4=kg/h

式中：W――加热水量（kg/h）；Tn――热水温度（一般取50～70℃）； TW――给水（冷水）温度（℃）；i――相应蒸汽压力下的汽化潜热（J/kg）； C水的质量热容（4.2kJ/kg.K）；――传热效率（对于铜盘管为0.9，钢盘管为0.7）。该轮采用容量为2m3，热水温度为65℃，给水温度约为20℃，蒸汽压力为0.3MPa，工作压力为0.4MPa的热水柜。每人（船舶配员237人）按每天消耗50kg热水计算，η取0.9，i=2164.1k J/kg，可得qm41=1150 kg/天。

（2）蒸饭锅蒸汽耗量计算：蒸饭锅蒸汽耗量查查说明书可按130 kg/h计算。

（3）沸水器及茶桶蒸汽耗量计算：本轮沸水器及茶桶均采用电加热，故蒸汽耗量为0 kg/h。该轮有7个烘干间，也要消耗蒸汽。每个烘干间（可以按取暖器每平方米散热面积蒸汽耗量约4～5kg/h估算）每天可按消耗100kg蒸汽估算。

1.5 蒸汽伴行管、杂用及散热损失等蒸汽量估算

（1）燃油蒸汽伴流管蒸汽耗量可按下列估算：qm5=（0.05～0.1）LFO kg/h LFO――需伴行管的燃油管路全长（m）

（2）漏泄及散热损失约占锅炉蒸发量的2%。

（3）废气锅炉蒸汽吹灰，航行期间每天蒸汽吹灰两次，每次大约消耗150～250 kg的蒸汽。

2 各用汽设备用汽量占总用汽量的比例分析

为便于统计，蒸汽消耗分为蒸汽加热器、舱柜的加热及保温、空调加热、生活杂用以及其他损失等五部分。现统计2012年3月10日至3月11日，该船由大连港航行至青岛港的过程中全船蒸汽耗量情况。大气温度-1～5℃，为便于计算取大气温度为2℃，海水温度为5℃，临舱温度为20℃。

该航次，配员为182人，空调加热蒸汽耗量按1.5 kg/h计算，蒸饭锅一天按2小时计，分油机每天工作约10小时，对#1 燃料油舱（左）加热保温（40.56kg/h）。统计一天内的蒸汽消耗情况。蒸汽加热器蒸汽耗量Q1 =2024 kg/天，舱柜的加热及保温蒸汽耗量Q2=3781 kg/天，空调加热蒸汽耗量Q3=6552 kg/天，生活杂用蒸汽耗量Q4=2240 kg/天，其他损失蒸汽耗量Q5=1000 kg/天。

3 全船蒸汽分配优化及解决方案：

（1）蒸饭锅工作、废气锅炉吹灰以及热水柜大量耗汽，不应同时进行。

（2）对全船用汽设备进行优先级排序。主、辅机燃油雾化加热器和各燃油日用柜为最优供汽设备，蒸饭锅、废气锅炉吹灰设备和热水柜为次要供汽设备，空调、燃料油舱、沉淀柜、分油机以及烘干间等为最低级供汽设备。当用汽量突然增加时，可通过电磁阀减少或者停止最低级供汽设备的供汽量，而不让燃油锅炉启动。此种措施下，除蒸饭锅和废气锅炉吹灰工作以及热水柜大量耗汽之外的时间段内，可以适当提高燃料油舱、烘干间和沉淀柜等用汽设备的供汽量，既可以减小在供汽减少或者停止供汽时的影响，又可以充分利用能量。