摘 要 ：MGO（Marine Gas Oil）是低硫轻柴油，粘度很低，为了满足船用燃油设备的粘度要求，必须提高其粘度。文章详细介绍了采用冷却器进行热交换来加以解决，对实船的设计和订货有一定的参考价值。
1 概述自 2010 年 1 月 1 日起，欧盟港口开始单边实施船舶强制使用低硫燃油的法令 2005/33/EC。法令规定：2010 年1 月 1 日起，在欧盟港口停泊（包括锚泊、系浮筒、码头停泊）超过 2 小时的船舶不得使用硫含量超过 0.1%m/m 的燃油，船舶停泊后应尽早转换为低硫燃油（硫含量不超过0.1%m/m），船舶开航前尽量晚切换成高硫燃油；燃油转换操作应记录在船舶日志上。该限制适用于所有燃油种类及所有燃烧设备，包括主锅炉和辅锅炉。该法令和现有的“波罗的海、英吉利海峡及美北海排放控制区（ECA）”要求的实施，意味着船舶必须备有合适的燃油及可行的储存和操作系统。IMO 和 CARB 燃油硫含量限值及应用阶段见图 1。
2 面对的问题
长时间使用 MGO 会导致 MGO 粘度降低，因为主机的回油和新油混合会使燃油温度提高，这样当粘度小于 2cSt时很容易造成高压油泵咬死，所以如果船上遵循此规范，
就必须控制主机进油口的粘度，就应该添加必要的冷却设备。目前需解决的问题是：
（1） 人们把硫含量低于 0.1%的低硫柴油称为 MGO（Marine Gas Oil），意思是船用汽油，易燃易爆的风险性很大。
（2）MGO 含硫量低同时其粘度也很低，40℃时是 1.5cSt及以上。
（3）目前冷却设备设计还不全面，无法满足所有要求。研究空调系统的科研人员考虑采用 Chiller Unit，用制冷剂作为热交换介质的冷水机组，可以将 MGO 的油温降低到20℃，燃油的粘度等级完全可以达到要求。但此冷却设备体积较大，且投入成本较高。
（4）采用板式冷却器（Cooler Unit）。
3 选型研究
3.1 制冷单元
以辅机 MGO 的制冷单元为例。
3.1.1 冷水机组
（1） 冷 媒 ：R404A 或 R134A 或R407C。（2）冷凝器端冷却水类型：36℃低温淡水。（3） 冷凝器端冷凝温度：40℃。（4）蒸发器端冷却水温度：从 12℃到 7℃。（5）MGO 端冷却温度：从 42℃到 20℃。（6）MGO 冷却器冷媒：36℃低温淡水。
3.1.2 压缩机电机 4.2kW/1200rpm
3.1.3 冷凝器
（1）型式：卧式壳管式。（2）冷却水类型：36℃低温淡水。（3） 冷却水消耗量：3m 3 /h。（4）冷凝温度：40℃。
3.1.4 蒸发器
（1）型式：卧式壳管式。（2）水进口温度：12℃。（3）水出口温度：7℃。
3.1.5 冷水机组配件
制冷剂贮液罐、电磁阀、膨胀阀、视液镜、干燥滤器等。
3.2 MGO 低硫油冷却单元
3.2.1 膨胀水箱
（1）容量大约 49 升。（2）#高工作压力：0.25MPa。（3）附件有：用于液位控制的管子开关、手动进水阀、自动进水阀、止回阀、出水阀、泄放阀、排气阀、安全阀、
隔膜压力表等。
3.2.2 水滤器
3.2.3 冷却水泵
3.2.4 冷却器
（1）型式：板式热交换器。（2）#大冷却功率：10.52kW。（3）结垢热损失：20%。（4）低硫油进口温度：42℃。（5）低硫油出口温度：20℃。（6）冷却水进口温度：7℃。（7）冷却水出口温度：12℃。（8）附件有：旁通阀、截止阀、安全阀、电动三通调节阀。
3.2.5 温控阀
带位置驱动温控阀，由 PT100 输出信号控制，以控制到 MGO 冷却器的冷却水量。
3.3 电气及控制
采用 PLC 自动控制报警及各启动功能，包括电控箱、报警信号、运行信号及电气连接。机组启动运行后，自动控制系统将根据燃油回油设定温度，自动控制机组的能量调节。
从以上配置可以看出，采用冷水机组的原理可以将水制冷到 7℃，然后通过板式冷却器进行热交换，将 42℃的MGO 低硫油冷却到 20℃，从根本上确保了 MGO 的粘度能够控制到 2cSt 以下。但热交换设备复杂，占用船上空间大，且需电气控制系统，产生故障的频率增大，费用相当高，Chiller Unit 流程图及外形图见图 2。
3.4 海水冷却单元
在主机及发电机燃油进油管路上各安装 1 台好立的板式热交换器，用 32℃的海水去冷却 NGO，可以冷却到35℃，板片的材料采用 0.5mm 厚的钛板。经过试验，燃油的粘度非常接近 2cSt。当然，如果海水温度低于 32℃，则MGO 冷却后的温度更低，粘度将低于 2cSt。
用海水作为冷侧热交换介质板式冷却器，板片数量少，冷却器结构简单，控制简单，布置占用空间小，成本非常低。但是,海水冷却的热交系统是开式系统，一旦冷却器的板片结构发生泄漏，热侧的燃油渗漏到冷侧的海水侧，燃油将会排入海中，对海洋环境造成污染，这是 IMO 和SOKAS 不允许的。
3.5 淡水冷却单元
在主机及发电机燃油进油管路上各安装 1 台好立的板式热交换器，用 36℃的淡水去冷却 NGO，可以冷却到35℃，板片的材料采用 0.5mm 厚的钛板。经过试验，燃油的粘度非常接近 2cSt。随着炼油技术的不断提高，目前，只要确保 40℃左右的冷却温度，MGO 的粘度完全可以达到2cSt 以上。当然，如果海水温度低于 32℃，则 MGO 冷却后的温度更低，粘度将低于 2cSt。
4 结束语
船上的主机、发电机、锅炉等使用燃油的设备，均要求燃油的粘度不低于 2cSt，否则将加剧零部件的磨损。对于柴油机，油泵磨损后，内部泄漏量增大，导致喷射压力不足，可能会造成主机无法启动。用船上造水机自产的淡水通过板式热交换器去冷却燃油，既经济又清洁环保。
目前的#新优化设计是将淡水冷却的 MGO 冷却器与燃油供油单元一起设计和供货，减少了好立 MGO 冷却单元的电气控制系统，且 MGO 粘度控制和油温的显示与供油单元一起安装到船上，36℃的淡水冷却，既节约空间，采购成本也将大大减少。
根据实船的安装统计，如果采用 Chiller Unit，每条船MGO 冷却单元的采购成本不少于 40 万元人民币；当采用淡水冷却的 Cooler Unit，且 MGO 冷却单元安装在供油单元上，则每条船 MGO 冷却单元的采购成本不超过 3 万元人民币。
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