近年来,由于国际燃油价格不断攀升,以航运主业为依托的重庆长江轮船公司船舶燃料成本占营运总成本的比重越来越大,10年前约占30%,目前已上升为45%左右。
企业需发展,公司要效率,如何通过技术创新降低能耗,减少船舶运输成本,成为重庆公司科研重点。
三峡库区的形成,航行条件显著改善,船舶航行动力需求大为降低,新建船舶主柴油机的储备功率可大幅度减小,目前重庆地区新建货船大多选用单机功率在500kW以下的柴油机作为主机。因此,开展小功率柴油机(重油机)实船应用研究,船舶小功率主柴油机全烧价格低廉的千秒油成为重庆公司科研者们的重点技术攻关课题。
2003年下半年,重庆公司实施战略调整,举力发展集装箱运输,决定打造一批新型200箱集装箱船。从企业的长远利益出发,为降低新建船舶燃料成本,重庆公司提出了新建200箱集装箱船,要以功率在400kW左右的柴油机为主机且全烧千秒油。
500kW以下全烧千秒燃料油的小功率国产主柴油机在长江船舶的应用还是一个空白,开发应用小功率国产主柴油机具有较大的难度和安全风险。
2004年2月,经重庆公司科研人员与重庆潍柴发动机厂共同努力,转速为750r/min,功率为430kW可全烧千秒油的CW6200ZC-12国产小功率重油机成功研发。柴油机按重油机设计和制造只能说为正常使用重油提供了一定的物质和技术基础,但是重油机能否正常装船,重油机能否正常使用重油,大量的重油机实船应用研究工作需要科研人员重点攻关。
重油机装船,对船舶燃油系统的要求以及全烧千秒油技术管理措施提出了全新的要求。船舶燃油系统包含燃油分离机、重油处理单元、蒸汽锅炉及油舱、油柜加热装置等主要设备。此系统节能关键是配置蒸汽锅炉和油柜加热装备。经反复实验,重庆公司选用了燃油废气锅炉,充分利用主柴油机废气能量为主产生蒸汽,蒸汽供应不足时才自动使用燃油保证蒸汽供应。在配置油柜加热装备上,重庆公司采用了来自燃油废气锅炉的蒸汽加温和利用主机冷却淡水加温两种方式并存的方案,船舶正常航行中以利用主机冷却淡水加温为主,尽可能减少对千秒油加温锅炉所耗用的燃油。
船舶燃油系统方案确定后,燃油在进入主机之前的预处理以及相应的重油机管理就显得十分重要了。经过无数次试验,重庆公司成功设计出一套完整的、价格低廉的千秒油进入主机前的预处理系统,其主要部分由“气动式温度控制供油单元”和“缓冲油桶”构成。该系统让千秒油经过储存、保温沉淀、分离、过滤、加温降粘等环节后进入主机,确保了安全、可靠、稳定、经济。
2004年9月27日,长航渝集11轮装载矿石2300吨,双主机先后开始全烧千秒油,一路以630r/min~680r/min的常用车速全烧千秒油,于10月7日安全回到重庆,重庆公司小功率重油机实船全烧千秒油从此拉开帷幕。
重庆公司首批3艘(重油机单机额定功率430kW)于2004年9月至10月相继投入营运。第二批6艘(重油机单机额定功率405kW)于2005年4月至8月先后投入营运。9艘新建200箱集装箱船主机均选用CW6200ZC-12小功率重油机。
实践证明,新建200箱集装箱船CW6200ZC-12小功率重油机,船舶燃油加温系统的设计能较好地以利用主机的余热满足要求,达到了正常航行中对千秒油的加温燃油废气锅炉不另消耗轻柴油的预期设计要求。至2006年4月中旬,CW6200ZC-12小功率重油机累计运转时间最长的(渝集12轮)已达7152小时,对应船舶营运时间已有1.5年。在实船应用中,重庆公司重点解决了重油机气缸盖局部堆积性积炭、燃油输送泵漏油、低工况排气烟色不良、活塞头部耐磨性差等技术不足,CW6200ZC-12全烧千秒油小功率重油机运行情况总体正常。
统计到2006年4月中旬,9艘新建200箱集装箱船主机共累计使用千秒油3021.032吨,按月度0#柴油和千秒油价差和月度千秒油使用量计算,累计节省燃油价差费用449.234万元,节能效果十分明显。
重油机能否长期正常运行还与日常的维护保养有关,千秒油的使用及燃烧极易对重油机造成腐蚀,重庆公司对重油机运行制定了一套完整的科学化管理方案,以确保重油机长期正常运行。