內(nèi)燃機船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新研究開發(fā)

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摘要：針對內(nèi)燃機船設(shè)備中如焚燒爐在使用中發(fā)現(xiàn)的問題，提出了焚燒爐污油柜中污油水未被充分混合乳化是關(guān)鍵原因所在的觀點，對技術(shù)資料采取了詳細研究，尋找技術(shù)突破關(guān)鍵點等一些綜合性研究方法，運用對策分析法，提出了兩個新技術(shù)解決方案。論述了方案的研究內(nèi)容，對內(nèi)燃機船相關(guān)設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)路線做了詳細解析。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機船；設(shè)備；技術(shù)；創(chuàng)新；研究

引言

內(nèi)燃機船領(lǐng)域?qū)嵱眯滦蛯＠夹g(shù)的研究前景相當(dāng)廣泛，造船技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)層出不窮，有很大的發(fā)展空間。很多設(shè)備可以進行技術(shù)革新或創(chuàng)新，如內(nèi)燃機船焚燒爐使用過程中時常發(fā)生熄火現(xiàn)象[1]，生化生活污水處理中裝置使用中365天不能停機，存在很大的使用局限性，一級船用門開啟與關(guān)閉很不方便，內(nèi)燃機氣閥拆卸專用工具必須要一機一工具，缺少通用工具等。焚燒爐在焚燒污油時經(jīng)常中途熄火，十小時內(nèi)常見熄火可能達4～5次，故需要技術(shù)改進。本項目研究的目的就是以此為代表，提出內(nèi)燃機船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的研究及開發(fā)。

1研究的依據(jù)和意義

1.1科學(xué)意義

以焚燒爐為代表的內(nèi)燃機船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的研究及開發(fā)具有很大的應(yīng)用價值，技術(shù)創(chuàng)新能力是衡量高?？蒲心芰Φ囊粋€重要指標(biāo)，它代表著高校的技術(shù)創(chuàng)新能力，技術(shù)創(chuàng)新也是提升企業(yè)特別是內(nèi)燃機船制造業(yè)競爭力的重要手段。其中專利技術(shù)的質(zhì)量與數(shù)量是高校創(chuàng)新能力與核心競爭力的體現(xiàn)。企業(yè)獲得并通過專利應(yīng)用可以獲得長期的利益回報。企業(yè)通過購買成果轉(zhuǎn)化獲得專利技術(shù)還可以申報高新技術(shù)企業(yè)、創(chuàng)新基金。高校研究和發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠偻ㄟ^成果轉(zhuǎn)化使得企業(yè)與學(xué)校獲得雙贏。

1.2應(yīng)用前景

內(nèi)燃機船制造業(yè)是高度國際化的產(chǎn)業(yè)，也是技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，在參與國際化進程中也必然要遵循市場和自由化的運行體制。中國經(jīng)濟對當(dāng)前世界海運量增長影響力最大，而且為我國內(nèi)燃機船制造業(yè)發(fā)展提供了廣闊的內(nèi)需市場。中國經(jīng)濟的持續(xù)、快速、健康的發(fā)展也為內(nèi)燃機船制造業(yè)創(chuàng)造了良好的宏觀環(huán)境。從2001年起到現(xiàn)在，這一時期是我國內(nèi)燃機船制造業(yè)加速發(fā)展的時期。我國內(nèi)燃機船制造業(yè)抓住機遇，以能力建設(shè)和自主創(chuàng)新為核心，取得了突出的成就，造船產(chǎn)量呈現(xiàn)跨越式增長，自主創(chuàng)新能力顯著提高，我國已經(jīng)發(fā)展成為具有世界影響力的造船大國強國。在引進造船技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上，內(nèi)燃機船制造業(yè)更加注重自主發(fā)展。多年來，內(nèi)燃機船制造業(yè)已經(jīng)形成一種在引進的基礎(chǔ)上加強自主品牌開發(fā)，以技術(shù)拓展市場的發(fā)展模式。內(nèi)燃機船設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用前景很廣闊，主要涉及到內(nèi)燃機制造安裝技術(shù)、船舶制造、船舶舾裝、修船技術(shù)、船機設(shè)計與安裝、船舶輪機工程技術(shù)等。

1.3國內(nèi)外研究動態(tài)及問題提出

內(nèi)燃機船設(shè)備實用新型技術(shù)的創(chuàng)新研究，包括焚燒爐等設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新。焚燒爐是用來焚燒固體垃圾、廢棄船舶機艙污油的，但主要是用來焚燒污油。固體垃圾可在船舶駛離海岸12海里后直接拋棄入海。目前國內(nèi)外對內(nèi)燃機船焚燒爐制造技術(shù)總體上比較成熟，但目前還存在一個比較明顯的缺陷，其相關(guān)技術(shù)研究也缺少，關(guān)注的人少，形成技術(shù)空白點。焚燒爐在焚燒污油時經(jīng)常中途熄火，十小時內(nèi)熄火可能有4～5次。原因分析如下：①爐溫太低；②主、輔燃燒器故障或缺少維護；③來自污油箱的污油加熱溫度低于80度，水分大于50%；④污油水未給予充分的混合乳化；⑤其它原因。上述第1、2條原因一般可以通過加強管理，減少人為控制因素消除問題，如輔燃燒器伴燒時間調(diào)節(jié)以增高爐膛溫度在850度左右為宜。主、輔燃燒器要定時保養(yǎng)避免燃燒器故障[2]。污油加熱溫度則完全可通過加熱器時長將溫度控制在80～110℃，通過底部釋放殘水控制水分不大于50%。剩下的原因就是污油水未給予充分的混合乳化了。

2焚燒爐研究項目的分析及內(nèi)容

2.1對策分析

針對污油水未被充分的混合乳化問題。經(jīng)研究分析及實踐證明，發(fā)現(xiàn)焚燒爐裝置原來配置的污油循環(huán)泵存在下述二個關(guān)聯(lián)原因。第一個關(guān)聯(lián)原因是采用離心泵做污油循環(huán)泵，由于離心泵對污油水的粉碎和乳化作用較弱小，達不到滿意的污油水的粉碎和乳化效果。因此建議在本污油箱的頂部加裝一個立式攪拌機，以增強粉碎和乳化強度。第二個關(guān)聯(lián)原因是污油循環(huán)泵原來安裝在污油箱的底部，這樣存在一個安裝位置不合理的因素，因為污油箱底部有垃圾殘渣，這會導(dǎo)致垃圾殘渣被輸出，導(dǎo)致污油管系堵塞，特別是堵塞主燃燒器或影響燃燒器的燃燒效果，嚴重時可直接導(dǎo)致污油的焚燒熄火。故建議將污油循環(huán)泵安裝在污油箱側(cè)面一般距離底部200mm處，以避免焚燒爐中途熄火。

2.2研究內(nèi)容

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)研究提供如下技術(shù)創(chuàng)新方案：一種內(nèi)燃機船焚燒爐污油箱改造裝置，包括焚燒爐本體、煙氣風(fēng)機、污油箱以及與焚燒爐本體的燃燒器連通的污油循環(huán)泵，所述污油循環(huán)泵的吸油管和回油管均與所述污油箱的側(cè)壁連通，所述；還包括一設(shè)置在所述污油箱外的立式攪拌機，所述立式攪拌機的主軸伸入所述污油箱內(nèi)，主軸末端設(shè)置有槳葉；所述污油箱的排氣管內(nèi)設(shè)置有一“U”型冷凝管，所述冷凝管最低處連通有一用于排水的細管，所述細管上設(shè)置有一截止閥。①焚燒爐本體內(nèi)設(shè)置有火焰探測器和溫度傳感器，所述火焰探測器和溫度傳感器通過一控制器控制。②還包括一控制箱，所述控制器設(shè)置在所述控制箱的一側(cè)面上；所述控制箱包括可觸摸的顯示屏以及報警器。③吸油管與污油箱的連接位置距離污油箱的箱底距離不小于200mm。④污油箱底部還設(shè)置有一放殘閥。⑤回油管上設(shè)置有一調(diào)節(jié)閥。

3研究過程

3.1所采取的研究方法

①尋找收集與焚燒爐污油箱改造裝置相關(guān)的資料[3]。②分析并研究資料，尋找技術(shù)突破關(guān)鍵點。③利用我校實驗室設(shè)備展開現(xiàn)場實驗研究。④綜合分析運用，提出實用新型專利技術(shù)方案。⑤利用實驗條件及模擬方法或理論推演進行驗證。⑥修改技術(shù)方案。⑦形成專利技術(shù)交底書。⑧委托專利公司包裝潤筆，并向?qū)＠痔岢鰧＠暾垺?/p>

3.2技術(shù)路線

下面將結(jié)合焚燒爐污油箱改造裝技術(shù)創(chuàng)新實施例中的附圖，對本技術(shù)創(chuàng)新實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術(shù)創(chuàng)新一部分實施例[4]，而不是全部的實施例。如圖1所示，本實施例的內(nèi)燃機船焚燒爐污油箱改造裝置，包括焚燒爐本體1、煙氣風(fēng)機2、污油箱3以及與焚燒爐本體1連通的污油循環(huán)泵4，所述污油循環(huán)泵4上連通有吸油管41和回油管63；吸油管41和回油管63的另一端連通于污油箱3的側(cè)壁；還包括一設(shè)置在污油箱3外的立式攪拌機5，立式攪拌機5的主軸51伸入污油箱3內(nèi)，主軸51末端設(shè)置有槳葉52，立式攪拌機5與污油循環(huán)泵4共同對污油進行乳化；污油箱3還包括一加熱器，在將污油泵入焚燒爐本體1內(nèi)時要預(yù)先將污油加熱至80～100℃，同時還要保證污油的含水率低于30%；通過加熱污油，能夠使得污油箱3內(nèi)的水更快速的蒸發(fā)；污油箱3上還設(shè)置有一根排氣管31，排氣管31上連接設(shè)置有一根“U”型冷凝管32，冷凝管32最低處連通有一用于排水的細管33，細管33上設(shè)置有一截止閥34，截止閥34可連通污水箱將蒸汽凝結(jié)的水排走；污油箱3的尺寸根據(jù)船體的噸位來設(shè)計，一般民用船上的污油箱的容積為500升左右，根據(jù)污油箱尺寸，應(yīng)當(dāng)選擇型號為：JBTY———200的立式攪拌機；在焚燒爐本體1工作時，污油循環(huán)泵4停止污油的循環(huán)，通過油管向焚燒爐本體1的燃燒器供油，此時立式攪拌機5持續(xù)工作保障污油箱3內(nèi)的污油不發(fā)生油水分離。所述焚燒爐本體1內(nèi)設(shè)置有火焰探測器和溫度傳感器，火焰探測器和溫度傳感器通過一控制器61控制；內(nèi)燃機船焚燒爐污油箱改造裝置還包括一控制箱6，控制箱6包括可觸摸的顯示屏以及報警器；在焚燒爐本體1上安裝有一倉門，用來投放固體垃圾或者清除爐灰的；當(dāng)焚燒爐本體1爐內(nèi)溫度降至80℃以下時，爐門才允許打開。帶觸控的顯示屏安裝在控制柜6的側(cè)面，有4個預(yù)定義的按鍵；可以用來選擇燃燒方式和停止燃燒。整個燃燒過程由PLC控制器61自動控制并由人機界面監(jiān)視，并安裝有火焰探測器進行燃燒時火焰的檢測，燃燒時爐膛溫度也由PLC控制器61自動控制；焚燒爐本體1內(nèi)高溫報警度是1200℃，煙氣風(fēng)機2的煙道高溫報警溫度是340℃。

4結(jié)語

①該種內(nèi)燃機船焚燒爐污油箱改造裝置，設(shè)置有立式攪拌機能夠配合污油循環(huán)泵對污油進行乳化作用，配合污油循環(huán)泵共同對污油箱內(nèi)的污油進行攪拌，防止出現(xiàn)油水分離。②該裝置污油循環(huán)泵設(shè)置在污油箱的側(cè)面，吸油管與污油箱底部間隔設(shè)置，避免了污油內(nèi)的雜質(zhì)通過污油循環(huán)泵進入焚燒爐本體上的燃燒器，保障了燃燒器能夠持續(xù)工作而不容易發(fā)生管路堵塞。③該污油箱改造裝置，通過設(shè)置冷凝管，在加熱污油箱時避免了冷凝水回流至污油箱內(nèi)，使得污油內(nèi)的含水量能夠降至標(biāo)準(zhǔn)以下。2020年10月30日本項目新技術(shù)獲得了國家專利局的實用新型專利：一種船用焚燒爐污油箱改造裝置。

參考文獻：

[1]孫建波.船機管理與故障處理[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2012（12）：176-179.

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[3]施耀新.基于比例調(diào)節(jié)的船用焚燒爐系統(tǒng)研發(fā)[J].上海：船舶，2012（6）：43-44.

[4]周明華.船舶機艙故障分析和安全措施[J].上海：上海造船，2007（1）：22-23.

作者：呂鳳明 單位：福建船政交通職業(yè)學(xué)院