2700TEU集裝箱船機艙通風系統的布置及優化

蔡凱華 劉倩 楊飛飛

摘? ? 要：集裝箱船給世界貨物運輸和貿易帶來了極大的方便，是當今主流貨船形式之一。本文以某2700TEU集裝箱船為例，對機艙通風系統布置進行優化設計。利用風管的拆分優化發電機區域通風，利用結構風道優化分油機區域通風和機艙前壁區域通風，改善通風效果，保證機艙布置空間，為相關機艙通風系統的優化設計提供新的思路。

關鍵詞：集裝箱船；機艙通風系統；布置優化

中圖分類號：U662.1? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Layout and Optimization of Ventilation System in Engineroom

for 2700 TEU Container Ship

CAI Kaihua，? LIU Qian，? YANG Feifei

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited， Guangzhou 510715 ）

Abstract： Container ships have brought great convenience for the worlds cargo transportation and trade， and are one of the mainstream cargo ships today. This paper takes one 2700TEU container ship as an example to optimize the layout design of its engine room ventilation system. The ventilation in the generators area is optimized through the use of duct separation and the ventilation in the oil separator area & engineroom front bulkhead area is optimized by use of structural duct， so as to improve the ventilation efficiency and ensure the space for layout of the engineroom， and provides new ideas for the design and optimization of the associated engine room ventilation system.

Key words： container ship;? engine room ventilation system;? layout optimization

1? ? ?前言

某2 700 TEU集裝箱船是一艘國際遠洋集裝箱船，船上不設甲板吊機，主要用于干貨集裝箱、冷藏集裝箱、危險貨物集裝箱的運輸。本船總長188.80 m、型寬32.20 m、型深17.20 m，配置單低速主機、單固定螺旋槳，全鏟形舵帶扭曲邊和舵球，配1臺1 200 kW艏側推。船體線型為直艏、方艉，上建及機艙位于中尾部。

機艙通風系統為機艙內燃燒設備提供必需的燃燒用空氣量，帶走設備的散熱量，為機艙內工作人員創造適宜的環境條件，其是動力裝置的一個重要組成部分。船舶通風系統配置是否合理，直接關系到船舶及船舶動力裝置能否正常、可靠和安全的運行[1]。

本文主要針對某2 700 TEU集裝箱船機艙通風系統的布置及優化展開論述。

2? ? 機艙通風量計算

根據機艙內主要設備的參數與布置，計算機艙的通風量。機艙通風量計算參考國際標準（ISO 8861—1998）推薦的公式和數據進行計算，主要由燃燒、散熱兩個因素決定的，選取兩者之和為所需要的通風總量[2]，且不得小于1.5倍所有設備所需燃燒空氣量。據此計算得到其總通風量為285 120 m3/h。

在主甲板上設4個機艙風機室，位于機艙棚的兩側。配置四臺風量為78 000 m3/h，靜壓為600 Pa的軸流送風機，每個風機室布置一臺，其中2號、4號兩臺機艙送風機為可逆風機。

3? ? 機艙通風系統布置

3.1? ?確定通風方案

根據標準建議，機艙內宜維持正壓，但不宜超過50 Pa。為此，本船設計采用機械送風自然回風方式，以利于機艙正壓的建立[3]。

主機艙采用機械送風，機艙棚自然回風的通風方案。風機室風口設百葉窗，機艙送風機從風機室通過風道把風送入機艙，1、2號風機負責機艙左側的送風，3、4號風機負責機艙右側的送風。在機艙棚的羅經甲板和橋樓甲板上安裝排風百葉窗用于自然回風排出。除了主機艙外，還有一些工作艙室，例如焊接區域和分油機區域，在工作時會產生熱量、煙塵和油氣，為此設有機艙供風和機械排風的通風方案。對于電工間等，采用平衡風管的方式平衡機艙與房間的壓強。

3.2? ?上平臺通風布置

機艙上平臺的通風布置圖如圖1所示。

1號送風機負責上平臺左側送風。風道進入機艙后分為兩部分，一部分向前進入集控室提供新鮮空氣；另一部分向后為發電機區域送風。在每臺發電機的尾部布置一根送風管，底面在電球處布置格柵出風口，末端布置調風門。利用風力與機艙棚的回風從發電機尾部吹向首部增壓器處，滿足發電機運行所需風量。2號送風機主要是從兩條途徑向下層送風：一部分直接從風道進入下層；另一部分繞到機艙前壁，從機艙前壁的風道進入下層。3號送風機負責上平臺右側的前方送風，其大部分風量供風于主機增壓器，少風量送至機艙前壁、電工間和電工物料間。4號送風機負責上平臺右側分油機區域和下層供風。

集控室內布置了一臺立式空調，其頂部設出風管，布置于集控室的天花板，天花板上的風口均勻布置，避免局部溫度過熱。

焊接區域上方布置一個集氣罩，通過離心風機將該區域的煙塵排到主甲板以上。分油機區域設機艙供風與機械排風，通過一供一排循環風將該區域底部的油氣排到主甲板以上。

機艙兩側各有一個空艙，左空艙可以從機修間的水密門進入，所以左空艙采用了獨立的機械送風，自然排風的通風方案。送、排風的風口呈對角布置，便于空氣流通。右空艙不能進入，則沒有設置通風。

通風筒在主甲板上的布置注意滿足《1966年國際載重線公約》中第19條對通風管布置的位置和高度的要求。

3.3? ?下平臺通風布置

下平臺的機艙通風布置主要根據設備的布置情況，如圖2所示。2號送風機的風從豎直風道進入下平臺后分為三部分：向前流向空壓機、空氣瓶區域，送風口要布置在空壓機進氣口附近，滿足用氣設備的使用要求；向后流向機艙尾部，這里主要布置了SCR相關的設備；通過本船特殊的舷墻結構向下層送風。2號送風機的風從機艙前壁的風道進入下平臺后，一部分向布置在機艙前壁的設備送風，一部分從風道進入下層。4號送風機的風從風道進入下平臺后分為兩部分：一部分對這里布置的各類泵浦和板冷送風；另一部分以支管的形式在前后兩處通過舷墻結構向下層送風。

3.4? ?雙層底通風布置

從下平臺進入雙層底的四路風管分別布置在機艙的四角，負責雙層底的通風，如圖3所示。機艙尾部線型收縮嚴重，空間狹小，所以風口的布置盡量向尾部延伸，避免因空氣不流通造成局部高溫，保證軸系中間軸承散熱。左側首部一根風管延伸到花鋼板下，并設置一個出風口送風，當花鋼板下聚集的油氣、CO2過多時，也可以開啟2號送風機逆轉排出。

4? ? 機艙通風系統優化

按照機艙通風布置圖在三維軟件進行建模，通過建模，可以發現其存在的問題，優化機艙通風系統。

4.1? ?發電機區域優化

發電機區域的通風關系到發電機能否正常運行，應是重點關注對象。本船的發電機從左到右的編號依次為1～4號，從圖1可以看出，1號發電機采用的通風方案是以支管的形式穿過輔機滑油儲存艙的上方給1號發電機送風。通過三維建模發現，上平臺的層高為5.3 m，艙的高度為3.8 m，由于這個位置上方堆放集裝箱導致結構大梁高達0.7 m，導致可以穿行風管的高度僅為0.8 m，而這里風管的設計尺寸為1000 mmx500 mm，布置空間不夠。此外，2-4號發電機的通風方案是從艉部吹向艏部，風口位置距離增壓器進氣口較遠，不能直接為增壓器供風，不利發電機運行。

發電機區域的送風主要是針對增壓器和電球，需圍繞這兩個部位進行通風方案的優化，如圖4所示。將1號發電機的一根送風管拆分為兩根送風管，分別向增壓器和電球送風。一根從輔機滑油儲存艙的上方穿過給電球送風，一根穿過機修間給增壓器送風。拆分后，每根風管內承載的風量減少，風管的尺寸相應減小以便布置。2-4號發電機電球處的送風口保持不變，將艉部吹向增壓器的風口延伸至增壓器附近，保證設備的使用要求，降低后期風險。

4.2? ?機艙前壁結構風道優化

2號機艙送風機的一部分風量是通過機艙前壁的結構風道向下層輸送的，風道之間需要風管來連接，如圖2所示。在平面圖上，風管的布置與主機行車的吊裝范圍已有一部分重合。主機行車的最低安裝高度須滿足主機吊缸的高度，若風管能夠布置在主機行車上則不會影響主機行車的吊裝范圍。在三維建模時發現，將風管布置在能布置的最高處，主機行車布置在滿足要求的最低處兩者依舊處于差不多的高度，無法錯開，影響了主機行車的吊裝范圍。

風管的走向已基本確定，沒有優化的空間，于是優化機艙前壁的結構風道來避開主機行車的吊裝范圍。結構風道依附在機艙前壁和逃口側壁上，風管只能90°轉彎與結構風道相接。將結構風道延長到依附在逃口外壁上，風管則可以45°轉彎與結構風道相接，避開主機行車，如圖5所示。結構風道轉彎處做斜切角處理，有利于風道內的導流和主機行車導軌的安裝。

4.3? ?分油機區域排風優化

分油機區域的送、排風口應盡量遠離，形成區域循環，有利于油氣的排出。本船分油機區域的排風靠近空艙布置，離心風機將油氣通過通風筒排到露天甲板。

優化通風筒位置有兩個方案：一是將通風筒布置在樓梯下隱藏，不占用通道；二是將通風筒布置在空艙上，盡量靠近上建的柱子，留出通道。通風筒在主甲板上的位置應為“位置1” ，其圍板在甲板以上的高度應至少為900 mm[4]。由于該通風筒尺寸較大，滿足法規“位置1”相關要求，導致該通風筒的高度約為1.8 m。在第一種方案中，樓梯下的三角空間有限，布置不下該通風筒，故采用第二種方案，如圖6所示。具體優化方案是修改分油機區域離心風機的旋向，使排風口朝向空艙，在空艙內做一條豎直向上通向主甲板的結構風道，通風筒就可以布置在空艙上了，如圖7所示。

5? ? 結束語

本文簡要介紹2 700 TEU集裝箱船機艙通風系統的布置及優化設計。通過利用風管的拆分優化發電機區域的通風，利用結構風道優化分油機區域的通風和機艙前壁的通風，改善通風效果，保證機艙布置空間，為相關機艙通風系統的優化設計提供新的思路。

參考文獻

[1]曾宏強，周新.船舶機艙通風系統設計方法對比分析研究[J].中國造船，?2016 （02）.

[2]上海振華重工（集團）股份有限公司.自升式風電安裝船技術與應用?[M].上海：上海科學技術出版社， 2019.

[3]李愛華，施曉波，黃影.多用途重吊船機艙通風系統設計[J].船舶與海洋工程， 2013 （04）.

[4]1966年國際載重線公約[S].北京：中國船級社， 2013.

作者簡介：蔡凱華（1991- ），男，助理工程師。主要從事船舶輪機設計工作。

劉? 倩（1994- ），女，工程師。主要從事船舶輪機設計工作。

收稿日期：2022-11-09