内燃机船设备技术创新研究开发

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摘要：针对内燃机船设备中如焚烧炉在使用中发现的问题，提出了焚烧炉污油柜中污油水未被充分混合乳化是关键原因所在的观点，对技术资料采取了详细研究，寻找技术突破关键点等一些综合性研究方法，运用对策分析法，提出了两个新技术解决方案。论述了方案的研究内容，对内燃机船相关设备技术创新的技术路线做了详细解析。

关键词：内燃机船；设备；技术；创新；研究

引言

内燃机船领域实用新型专利技术的研究前景相当广泛，造船技术及其相关应用技术层出不穷，有很大的发展空间。很多设备可以进行技术革新或创新，如内燃机船焚烧炉使用过程中时常发生熄火现象[1]，生化生活污水处理中装置使用中365天不能停机，存在很大的使用局限性，一级船用门开启与关闭很不方便，内燃机气阀拆卸专用工具必须要一机一工具，缺少通用工具等。焚烧炉在焚烧污油时经常中途熄火，十小时内常见熄火可能达4～5次，故需要技术改进。本项目研究的目的就是以此为代表，提出内燃机船设备技术创新的研究及开发。

1研究的依据和意义

1.1科学意义

以焚烧炉为代表的内燃机船设备技术创新的研究及开发具有很大的应用价值，技术创新能力是衡量高校科研能力的一个重要指标，它代表着高校的技术创新能力，技术创新也是提升企业特别是内燃机船制造业竞争力的重要手段。其中专利技术的质量与数量是高校创新能力与核心竞争力的体现。企业获得并通过专利应用可以获得长期的利益回报。企业通过购买成果转化获得专利技术还可以申报高新技术企业、创新基金。高校研究和发明专利或实用新型专利再通过成果转化使得企业与学校获得双赢。

1.2应用前景

内燃机船制造业是高度国际化的产业，也是技术密集型的产业，在参与国际化进程中也必然要遵循市场和自由化的运行体制。中国经济对当前世界海运量增长影响力最大，而且为我国内燃机船制造业发展提供了广阔的内需市场。中国经济的持续、快速、健康的发展也为内燃机船制造业创造了良好的宏观环境。从2001年起到现在，这一时期是我国内燃机船制造业加速发展的时期。我国内燃机船制造业抓住机遇，以能力建设和自主创新为核心，取得了突出的成就，造船产量呈现跨越式增长，自主创新能力显著提高，我国已经发展成为具有世界影响力的造船大国强国。在引进造船技术消化吸收的基础上，内燃机船制造业更加注重自主发展。多年来，内燃机船制造业已经形成一种在引进的基础上加强自主品牌开发，以技术拓展市场的发展模式。内燃机船设备技术创新的应用前景很广阔，主要涉及到内燃机制造安装技术、船舶制造、船舶舾装、修船技术、船机设计与安装、船舶轮机工程技术等。

1.3国内外研究动态及问题提出

内燃机船设备实用新型技术的创新研究，包括焚烧炉等设备的技术创新。焚烧炉是用来焚烧固体垃圾、废弃船舶机舱污油的，但主要是用来焚烧污油。固体垃圾可在船舶驶离海岸12海里后直接抛弃入海。目前国内外对内燃机船焚烧炉制造技术总体上比较成熟，但目前还存在一个比较明显的缺陷，其相关技术研究也缺少，关注的人少，形成技术空白点。焚烧炉在焚烧污油时经常中途熄火，十小时内熄火可能有4～5次。原因分析如下：①炉温太低；②主、辅燃烧器故障或缺少维护；③来自污油箱的污油加热温度低于80度，水分大于50%；④污油水未给予充分的混合乳化；⑤其它原因。上述第1、2条原因一般可以通过加强管理，减少人为控制因素消除问题，如辅燃烧器伴烧时间调节以增高炉膛温度在850度左右为宜。主、辅燃烧器要定时保养避免燃烧器故障[2]。污油加热温度则完全可通过加热器时长将温度控制在80～110℃，通过底部释放残水控制水分不大于50%。剩下的原因就是污油水未给予充分的混合乳化了。

2焚烧炉研究项目的分析及内容

2.1对策分析

针对污油水未被充分的混合乳化问题。经研究分析及实践证明，发现焚烧炉装置原来配置的污油循环泵存在下述二个关联原因。第一个关联原因是采用离心泵做污油循环泵，由于离心泵对污油水的粉碎和乳化作用较弱小，达不到满意的污油水的粉碎和乳化效果。因此建议在本污油箱的顶部加装一个立式搅拌机，以增强粉碎和乳化强度。第二个关联原因是污油循环泵原来安装在污油箱的底部，这样存在一个安装位置不合理的因素，因为污油箱底部有垃圾残渣，这会导致垃圾残渣被输出，导致污油管系堵塞，特别是堵塞主燃烧器或影响燃烧器的燃烧效果，严重时可直接导致污油的焚烧熄火。故建议将污油循环泵安装在污油箱侧面一般距离底部200mm处，以避免焚烧炉中途熄火。

2.2研究内容

为实现上述目的，本实用新型技术研究提供如下技术创新方案：一种内燃机船焚烧炉污油箱改造装置，包括焚烧炉本体、烟气风机、污油箱以及与焚烧炉本体的燃烧器连通的污油循环泵，所述污油循环泵的吸油管和回油管均与所述污油箱的侧壁连通，所述；还包括一设置在所述污油箱外的立式搅拌机，所述立式搅拌机的主轴伸入所述污油箱内，主轴末端设置有桨叶；所述污油箱的排气管内设置有一“U”型冷凝管，所述冷凝管最低处连通有一用于排水的细管，所述细管上设置有一截止阀。①焚烧炉本体内设置有火焰探测器和温度传感器，所述火焰探测器和温度传感器通过一控制器控制。②还包括一控制箱，所述控制器设置在所述控制箱的一侧面上；所述控制箱包括可触摸的显示屏以及报警器。③吸油管与污油箱的连接位置距离污油箱的箱底距离不小于200mm。④污油箱底部还设置有一放残阀。⑤回油管上设置有一调节阀。

3研究过程

3.1所采取的研究方法

①寻找收集与焚烧炉污油箱改造装置相关的资料[3]。②分析并研究资料，寻找技术突破关键点。③利用我校实验室设备展开现场实验研究。④综合分析运用，提出实用新型专利技术方案。⑤利用实验条件及模拟方法或理论推演进行验证。⑥修改技术方案。⑦形成专利技术交底书。⑧委托专利公司包装润笔，并向专利局提出专利申请。

3.2技术路线

下面将结合焚烧炉污油箱改造装技术创新实施例中的附图，对本技术创新实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术创新一部分实施例[4]，而不是全部的实施例。如图1所示，本实施例的内燃机船焚烧炉污油箱改造装置，包括焚烧炉本体1、烟气风机2、污油箱3以及与焚烧炉本体1连通的污油循环泵4，所述污油循环泵4上连通有吸油管41和回油管63；吸油管41和回油管63的另一端连通于污油箱3的侧壁；还包括一设置在污油箱3外的立式搅拌机5，立式搅拌机5的主轴51伸入污油箱3内，主轴51末端设置有桨叶52，立式搅拌机5与污油循环泵4共同对污油进行乳化；污油箱3还包括一加热器，在将污油泵入焚烧炉本体1内时要预先将污油加热至80～100℃，同时还要保证污油的含水率低于30%；通过加热污油，能够使得污油箱3内的水更快速的蒸发；污油箱3上还设置有一根排气管31，排气管31上连接设置有一根“U”型冷凝管32，冷凝管32最低处连通有一用于排水的细管33，细管33上设置有一截止阀34，截止阀34可连通污水箱将蒸汽凝结的水排走；污油箱3的尺寸根据船体的吨位来设计，一般民用船上的污油箱的容积为500升左右，根据污油箱尺寸，应当选择型号为：JBTY———200的立式搅拌机；在焚烧炉本体1工作时，污油循环泵4停止污油的循环，通过油管向焚烧炉本体1的燃烧器供油，此时立式搅拌机5持续工作保障污油箱3内的污油不发生油水分离。所述焚烧炉本体1内设置有火焰探测器和温度传感器，火焰探测器和温度传感器通过一控制器61控制；内燃机船焚烧炉污油箱改造装置还包括一控制箱6，控制箱6包括可触摸的显示屏以及报警器；在焚烧炉本体1上安装有一仓门，用来投放固体垃圾或者清除炉灰的；当焚烧炉本体1炉内温度降至80℃以下时，炉门才允许打开。带触控的显示屏安装在控制柜6的侧面，有4个预定义的按键；可以用来选择燃烧方式和停止燃烧。整个燃烧过程由PLC控制器61自动控制并由人机界面监视，并安装有火焰探测器进行燃烧时火焰的检测，燃烧时炉膛温度也由PLC控制器61自动控制；焚烧炉本体1内高温报警度是1200℃，烟气风机2的烟道高温报警温度是340℃。

4结语

①该种内燃机船焚烧炉污油箱改造装置，设置有立式搅拌机能够配合污油循环泵对污油进行乳化作用，配合污油循环泵共同对污油箱内的污油进行搅拌，防止出现油水分离。②该装置污油循环泵设置在污油箱的侧面，吸油管与污油箱底部间隔设置，避免了污油内的杂质通过污油循环泵进入焚烧炉本体上的燃烧器，保障了燃烧器能够持续工作而不容易发生管路堵塞。③该污油箱改造装置，通过设置冷凝管，在加热污油箱时避免了冷凝水回流至污油箱内，使得污油内的含水量能够降至标准以下。2020年10月30日本项目新技术获得了国家专利局的实用新型专利：一种船用焚烧炉污油箱改造装置。

参考文献：

[1]孙建波.船机管理与故障处理[M].大连：大连海事大学出版社，2012（12）：176-179.

[2]王福秋.船用焚烧炉运行管理的改进分析[J].青岛：青岛远洋船员学院学报，2011（4）：35-36.

[3]施耀新.基于比例调节的船用焚烧炉系统研发[J].上海：船舶，2012（6）：43-44.

[4]周明华.船舶机舱故障分析和安全措施[J].上海：上海造船，2007（1）：22-23.

作者：吕凤明 单位：福建船政交通职业学院