10 500 DWT滚装船货舱通风及除湿系统设计要点

2014-01-09卢永勇

江苏船舶 2014年1期

关键词：货舱风道换气

卢永勇，卢斌

(中国长江航运集团金陵船厂，江苏南京 210015)

10 500 DWT滚装船货舱通风及除湿系统设计要点

卢永勇，卢斌

(中国长江航运集团金陵船厂，江苏南京 210015)

针对滚装船货舱通风难度大、系统复杂且造价高等特点，以10 500 DWT滚装船为例，介绍了3个货舱的通风系统设备配置、装卸货模式、航行模式，分析了滚装船货舱通风的特点，同时介绍了除湿系统的组成、系统原理等。经实际运行，该船通风系统和除湿系统均达到设计要求，运行良好。

滚装船；货舱；船舶通风；除湿系统

0 引言

滚装船的货舱为水平分隔，可设多层货舱。为便于多装货物和滚装方便，通常不设横舱壁，甚至无支柱支撑货舱甲板。宽大的货舱主要用来运输各种规格的车辆，如小至轿车大至重型卡车，也可装载其他品种的货物。由于货物以车辆居多，货舱内通常会堆积可燃气体，为了充分排除舱内气体，因而对通风要求极为苛刻。又因为部分货品如卷纸等需要存放在干燥环境内以防受潮，故对货舱空气的水分含量要控制，船上必须配有除湿系统以保持舱内空气干燥。本文以10 500 DWT滚装船为例，对货舱区通风系统和除湿系统的设计要点进行说明。

1 主要量度

10 500 DWT滚装船主要量度：总长188.4 m，型宽26.5 m，型深8.9 m，顶甲板高度23.05 m。

2 滚装船货舱通风系统

通风系统主要用于将货舱内的旧风及含有的危险气体等排出舱外，以及输入足够的新鲜空气，保证货物安全以及工作人员的安全需要。

通风系统由风机和消音器、控制箱、配电箱、风道及关闭装置、自动化系统组成。

规范和公约对货舱换气次数的下限设定较低，一般为6次/h。规范对滚装船货舱通风换气次数，没有单独给出明确要求，一般根据实际装货需要，由船东在规格书中提出，但用户提出的要求远远高于规范对一般货船的要求。装卸货时舱门打开，以送风考核来设计；航行时货舱关闭，以抽风考核。但本船的货舱尾部设永久大开口，故均以送风考核。

影响通风效果的主要因素为换气量、风机压头、风速、风道布置等。

换气量，以换气次数考核即每小时把舱内空气置换的次数。风机压头，根据风道阻力计算而得。风速，无强制规定，推荐按平均流速附近5 m/s送风对风道截面积进行设计，建议不要超过10 m/s。风道布置，流通效果通过优化风道布置来实现，尽可能减少死角。若风道布置不合理，出现过多的死角，即使满足换气次数，也会使空气不流通。

10 500 DWT滚装船水平划分为上中下3个大货舱。装卸货时货物车辆处于使用状态，要求通风效果良好，换气量大；而在航行模式下，无车辆使用，可降低换气次数。各货舱装/卸货时，换气次数为n1=20 次/h，航行时换气次数为n2=10 次/h。

3 3个货舱的通风系统情况

货舱各舱风机及风量分配图如图1所示。图中，S表示送风，E表示抽风，S/E或E/S表示可逆转；⊗表示停，表示流向；①表示送风机，②为送/抽风机，③为抽风机。

3.1 上货舱

上货舱容积V上=21 155 m3,配备9台送风机，规格(数量×流量×压头，下同)：7台×10.5 m3/s×640 Pa，2台×22.1 m3/s×850 Pa。

(1)装卸货模式：送风理论总量为Q1=V上n1=423 100 m3/h。

风机使用情况：7台×10.5 m3/s×640 Pa，2台×22.1 m3/s×850 Pa。

送风实际总量Q1′=423 720 m3/h。

(2)航行模式：送风理论总量为Q2=V上n2=211 550 m3/h。

风机使用情况：2台×10.5 m3/s×640 Pa，2台×22.1 m3/s×850 Pa。

送风实际总量Q2′=234 720 m3/h。

3.2 中货舱

中货舱容积V中=29 564 m3，风机配置： 14台风机，含9台可逆式，其中4台为专职送风用，1台为专职抽风机。可逆式风机在正反向时风量不同，正转风量为12 m3/s，逆转风量为6.8 m3/s。具体为：

(1)装卸货模式：送风理论总量为Q3=V中n1=591 280 m3/h。

风机使用情况： 7台×12 m3/s×640 Pa，4台×6.8 m3/s×850 Pa；2台×32.0 m3/s×940 Pa。

送风实际总量Q3′=630 720 m3/h

(2)航行模式：抽风理论总量为Q4=V中n2=295 640 m3/h。

抽风机使用情况：5台×6.8 m3/s×640 Pa，5台×12m3/s×640 Pa；同时使用的送风机：2台×32.0 m3/s×940 Pa；2台×12 m3/s×640 Pa以增加流通效果。

实际抽风量Q4′=338 400 m3/h 。

3.3 下货舱

下货舱容积V下=11 960 m3，风机配置6台：4台×10.8 m3/s×730 Pa，均为可逆式风机，逆转时6 m3/s×730 Pa；送风机2台×17.0 m3/s×800 Pa。

(1)装卸货模式：送风理论总量为Q5=V下n1=23 920 m3/h。

风机使用情况：2台×10.8 m3/s×730 Pa，2台×6 m3/s×730 Pa，2台×17 m3/s×800 Pa。

送风实际总量Q5′=243 360 m3/h。

(2)航行模式：抽风理论总量为Q6=V下n1=119 600 m3/h。

抽风机使用情况：2台×6.8 m3/s×640 Pa，2台×10.8 m3/s×640 Pa；同时使用的送风机：2台×17.0 m3/s×940 Pa以增加流通效果。

实际抽风量Q6′=120 960 m3/h。

通过计算结果显示,3个舱实际送风总量和实际抽风量均满足要求。

经过多方案对比、优化，本船的3个货舱配备了29台风机，选用可逆转风机可降低风机数量。风机及风道布置在两舷侧结构内；甲板面上的通风端口设可关闭的装置，通风系统工作时打开，本船为水密百叶窗。

4 滚装船通风的特点

4.1 通风总量大且风机数量多

因为滚装船货舱容积大，换气次数多，故通风总量大,风机数量多。

4.2 多种运行模式且自动化程度高

运行模式分为装卸货模式及航行模式，以便在不同状态下选择相应模式满足需要和节省能耗。能集中遥控，在集控室和驾驶室分别设有控制板，对各个货舱的风机成组操作，也可独立对每台风机单独操作，有自动也有手动模式。驾驶室还要求设有对货舱通风系统的运行监控，任何风机的运行状况以及各货舱风量的大小都可适时监控。

4.3 风机选型难度大

选型过程需要设计部门与通风设备厂家紧密协作才可完成。做初步方案时，一般根据几个目标厂家的风机外形参数及排量，结合安装空间来确定各货舱所需的最大风机数量；根据货舱总体结构确定风机的合理布置位置，以确保最佳流通效果；根据流速和流量的要求确定风道的净开口大小和风道结构大小；根据风道的结构等情况选择合适的风机压头。为减少风机数量，在设计时可采用可逆转风机，以适应不同通风模式，还能降低成本。以上各步骤同时或交叉进行。初步方案可能有多套，必须考虑不同方案的设备成本，只有不断优化才能最终确定。

因货舱要装危险品及含可燃气体，故风机均为防爆型。若为送风机，根据位置，可无防爆要求。

4.4 风道布置困难

进出端口风速一般约为5 m/s，风道内流速一般小于10 m/s，以降低水分吸入货舱及降低噪音,加大风道的截面积。另外为了降低噪音，每台风机视噪音情况配有消音器。同时因为风机数量多，风道数量也多，多垂直遍布于整个货舱区域,必然与纵横交错的各类管路在空间位置上发生冲突。

5 货舱除湿系统

货舱除湿系统独立于通风系统，主要用于除去货舱空气中的水分，维持货舱干燥的环境，利于货物的储存和长期运输，如运输卷纸等纸制品。

5.1 除湿系统组成

除湿系统组成：除湿器，2路相对独立风道：除湿风道和排湿风道，蒸汽加热系统，控制系统；风道上设有调风门、电动气密风闸、电动防火风闸等。

5.2 除湿系统设计与安装

需要除湿的货舱是可密封的，以减少或防止外来水分的进入。在设计上，根据货舱的容积、航行区域空气的含湿量，计算出需要除去的水量。除湿器规格的选择，通常是由船厂向设备厂家提供所需的参数再由厂家进行计算和选型。除湿器一般安装在与货舱临近的设备间，分别与通风管路和货舱及外界相通，设气密风闸用来隔离危险区域，设防火风闸来满足防火要求。调风门在系统调试阶段按风量固定好开度，以后一般不再改变。

5.3 除湿系统原理

系统原理：通过风机和相连的除湿管道将货舱的湿空气送经除湿器干燥后再返回货舱内，若把货舱作为系统的一部分，则此空气为内部闭式循环。货舱湿空气在流经干燥器时水分被吸附在干燥器的电动干燥转轮上，另一路来自外界经过加热过的空气将吸附在干燥器内的水分蒸发，通过排湿管道送入大气，排湿风道管路为开式。吸湿主要是靠除湿器内的转轮，它是由高吸水材料制成的，是除湿器的核心部件。排湿则是靠被加热的外来高温空气流经转轮将其上的水分蒸发后经风机送至大气。湿空气管路上要包覆25 mm厚的隔热材料并在适当位置设放泄阀以排除可能的凝水。蒸汽系统的作用则是加热排湿空气。在控制方面，在货舱的合适位置布置合适数量的温度和湿度传感器，用以控制系统的自动运行。除湿系统运行时，通风系统要关闭，以减少外来水分。货舱除湿系统原理图如图2所示。图中，虚线为蒸汽管路，实线为货舱空气管路。