船用泵降低船舶能耗

　　著名的船用泵及海洋平台用泵制造商代斯米与船舶设计公司Carl Bro及板式换热器制造商APV开展了为期数年的紧密合作，以满足日益增加的对环境中CO₂减排的需求。该研究项目的目标是优化船用辅助服务系统，减少泵的电力消耗，从而减少CO2的排放量。

　　该项目首先将减排目标集中在海水冷却系统，因为它是普通中央冷却系统的一部分。选择大家都熟悉的散货船为对象，因此该研究的结论可以方便地应用到现有的以及新建的船舶项目中。

　　在本研究中，通过优化管路系统设计和泵及换热器的选型，水泵的电机功率从29.09kW下降到2.69kW，燃油消耗量从57.7吨/年下降到5.33吨/年，CO₂排放量可从179.6吨/年下降到16.6吨/年，下降比率为91%。

海水冷却系统描述

　　三台海水泵并联安装，两用一备，每台泵的设计流量为系统流量的50%。水泵通过共用管线从地位通海阀箱和高位通海阀箱抽海水，泵送出的海水通过两个并联的换热器后排回海里。

　　两用一备的三台泵系统设计是最常见的设计方法，主要是因为这样系统设计，能保证系统运行灵活、可靠。

案例分析及比较

　　运行条件：所有方案基于相同的运行条件，例如， 相同的海水温度、管径、设备位置等。

◆ 方案1：

　　在海水冷却系统的初步设计时，水泵流量和扬程来自船舶建造说明书中陈述的初步参数。在采购时，采用初设阶段的水泵参数作为最终的设计参数。

　　每台换热器根据总传热量需求的65%进行选型，每台换热器在选型时，增加了15%的安区系数。

　　水泵在系统压力下运行，水泵运行在性能曲线的末端，大约在流量321m³/h，扬程2.4barg,功率29.09kW。

设备参数：

　　水泵： 3台，流量230m³/h，扬程3barg

　　换热器：2台，4251kW热交换器

　　流量：230m³/h，流阻：0.87 bar

◆ 方案2：

　　总制冷量从2×65%降到2×50%。总制冷量降低后，每台换热器热传导系数仍然有15%的余量。

　　设计者、船厂和船东拟定换热器技术参数所用的方法导致了换热器具有两倍的安区系数。

设备参数：

　　水泵：3台，流量205m³/h，扬程0.9barg，功率6.80kW

　　换热器：2台，3270kW热交换器

　　流量：205m³/h，流阻：0.69bar

◆ 方案3：

　　通过降低换热器的压降，进一步优化换热器的选型。

设备参数：

　　水泵：3台，流量180m³/h，扬程0.4barg，功率2.69kW

　　换热器：2台，3270 kW热交换器

　　流量：180m³/h，流阻：0.2bar

图1. 典型的轻型散货船海水冷却系统图

比较与结论

　　从表1可以看出，CO2排放量可从179.6吨/年下降到16.1吨/年，下降比率为91%，CO₂减排效果十分显著。换热器的压降对于冷却系统的设计是非常关键的，通过降低换热器的压降，采用高效水泵，可以达到优化冷却系统设计，实现绿色船舶的设计理念。