船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒問題及措施

眾所周知，在某些船舶的內(nèi)燃機(jī)煙道之中，尤其是那些安裝著廢棄節(jié)能器的煙道，幾乎全部存在內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒問題，該類問題給船舶安全帶來了嚴(yán)重威脅。盡管幾十年間由于上述原因而滋生的船舶事故相對較少，但是從降低船舶航運(yùn)風(fēng)險系數(shù)的角度而言，加強(qiáng)對船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒產(chǎn)生原因以及有效控制措施的研究十分有必要。一、船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒產(chǎn)生原因分析燃燒是一種普通的化學(xué)氧化反應(yīng)，該種化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生往往需要具備可燃物、助燃物以及著火點(diǎn)，燃燒過程中出現(xiàn)的火花其實(shí)是不同物體在燃燒過程中所表現(xiàn)出的一種特征，歸根結(jié)底是一種化學(xué)現(xiàn)象，因此關(guān)于船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒問題可以從3個層面進(jìn)行分析。1、船舶內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部存在可燃物船舶內(nèi)燃機(jī)在正常工作的過程中，其內(nèi)部燃料根本無法完全充分燃燒，而那些不完全燃燒物主要以碳和硫化物為主，這些不完全燃燒物在達(dá)到燃燒條件后可以繼續(xù)燃燒

[1]。另外，船用燃油分為很多品種，即使是同一個品種又有質(zhì)量好壞之分，那些劣質(zhì)燃油在燃燒的過程中更加容易產(chǎn)生不完全燃燒的固體顆粒，其中最為典型的是瀝青烯含量升高，而鋁與金屬釩鈉則與之相反，金屬釩屬于一種催化劑，其能夠在一定程度上促進(jìn)碳類化合物的完全燃燒。但是，若僅僅提升燃油的燃燒時長，那么必然會導(dǎo)致船舶內(nèi)燃機(jī)的動力供應(yīng)出現(xiàn)問題。而且燃料燃燒過程中產(chǎn)生的一系列固體顆粒物有可能會積留在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部，最為常見的是主機(jī)掃氣側(cè)的堵塞問題，一方面會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)故障，另一方面還會加劇煙道積灰的情況。據(jù)有關(guān)調(diào)查測算可知，重油與普通柴油在同等燃燒條件下所產(chǎn)生的煙灰比值競高達(dá)7左右，而重油在船舶行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，由此可知，重油燃料的大量使用是造成船舶內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生大量積灰的重要原因之一。另外，船舶負(fù)荷情況會對內(nèi)燃機(jī)的積灰量有影響，兩者之間呈正相關(guān)關(guān)系。2、不可避免的助燃物質(zhì)因?yàn)榇皟?nèi)燃機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其與外部空氣相互連通，因此煙道內(nèi)會有大量的空氣持續(xù)涌入，這些氣體中的氧氣為內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的積灰燃燒提供了必要的助燃物質(zhì)

[2]。3、著火點(diǎn)的存在一般情況下，內(nèi)燃機(jī)主機(jī)煙道內(nèi)排泄出的煙氣中有大量煙灰，不可避免地會有一部分附著在管壁上，而且伴隨著時間的推移煙灰的附著量會持續(xù)增加。當(dāng)船舶承載較大時，內(nèi)燃機(jī)的附著會顯著增加，隨之排出的煙氣溫度也會顯著提升，當(dāng)承載接近額定上限時排氣問題甚至能夠超過350℃，這有可能促使蒸發(fā)管管壁的溫度趨近于其承載上限，另外蒸發(fā)管管壁上煙灰量的持續(xù)增加，也會嚴(yán)重影響蒸發(fā)管的降溫功效，綜合以上幾個原因變化致使積灰層溫度持續(xù)上升，當(dāng)溫度上限達(dá)到積灰熔點(diǎn)時便會產(chǎn)生明火，即產(chǎn)生前文提及的著火點(diǎn)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)主機(jī)煙道內(nèi)煙灰厚度接近3mm左右時，其表面溫度上升至著火點(diǎn)問題的可能性達(dá)到90%以上。另外，燃料炭顆粒在氧化過程中也會釋放出大量的熱量，在正常情況之下，內(nèi)燃機(jī)煙道煙氣會始終處于涌出狀態(tài)，這種流動能夠在一定程度上散熱，而內(nèi)燃機(jī)煙道煙氣氧化所產(chǎn)生的熱量也會被大量帶走，當(dāng)然也就不會產(chǎn)生溫度累計(jì)與燃燒事故。但是，如果內(nèi)燃機(jī)突然發(fā)生故障停止工作，煙道內(nèi)部的空氣流動停止，散熱性也會持續(xù)下降，煙道內(nèi)部的溫度必然會直線上升，最終導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部燃料與積灰重新燃燒

[3]。二、船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒實(shí)例分析1、案例介紹某船夜晚航行出現(xiàn)了煙道火花，在白晝的時候也看到了集灰斗附件有零星火苗的出現(xiàn)。在甲板上發(fā)現(xiàn)了部分燃燒殘片，當(dāng)船舶停泊之后，可以發(fā)現(xiàn)從增壓器出口至廢氣節(jié)能器進(jìn)口的整個煙道中存在大量的積灰。其次是船舶的燃料問題，船舶在整個航行期間始終保持同一種燃料配比，經(jīng)過詳細(xì)分析計(jì)算得知兩者的消耗量比值為10：1。2、案例分析據(jù)了解，船舶在夜間航行期間出現(xiàn)火花現(xiàn)象時，船舶主機(jī)的所有內(nèi)燃機(jī)排氣溫度都出現(xiàn)了不同程度上升的問題。當(dāng)晚的海況比較復(fù)雜，如果仍按照原定的航速運(yùn)行根本無法準(zhǔn)時抵達(dá)目的地，因此當(dāng)晚船舶的承載能力高于理想狀態(tài)。因此分析判斷，船舶承載的加劇以及海況的不理想都會在一定程度上加劇船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒發(fā)生的可能性。船舶燃料的消耗情況表明，重油與輕油比例為10左右，這足以表明此次的積灰燃燒很有可能是多次累計(jì)產(chǎn)生的結(jié)果，并非僅僅因此次積累所造成。另外，集灰斗中的積灰無非是被水的沖刷或者廢氣節(jié)能器的阻塞所造成的。三、妥善處理船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒措施探究1、建立健全相關(guān)防范措施預(yù)防措施的建立健全既基礎(chǔ)又重要。首先，最為簡單有效的處理方式是對內(nèi)燃機(jī)煙道內(nèi)的積灰物質(zhì)進(jìn)行定期清理，如此便能夠從根源上杜絕積灰燃燒事故。其次，將船舶用燃油進(jìn)行科學(xué)分類，如果條件允許可以對燃油進(jìn)行必要的預(yù)處理，從而有效地提升燃油品質(zhì)。再者，加強(qiáng)對船舶內(nèi)燃機(jī)的維護(hù)與檢修，制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜加蛧娮烨逑幢ｐB(yǎng)計(jì)劃，提升船舶內(nèi)燃機(jī)排氣口、掃氣口以及排氣煙道內(nèi)部的表面清潔度，定期對內(nèi)燃機(jī)缸套與活塞環(huán)進(jìn)行檢查和更換。最后，即使是在停航期間也應(yīng)當(dāng)按照計(jì)劃對內(nèi)燃機(jī)煙道進(jìn)行必要的清理工作。2、制定詳盡周全的積灰燃燒事故處理計(jì)劃倘若內(nèi)燃機(jī)煙道內(nèi)部已然發(fā)生了燃燒事故，那么必須要第一時間按照提前制定的方案進(jìn)行事故處理，以此來及時有效地遏制燃燒事故進(jìn)一步惡化。首先，計(jì)劃中必須涉及專用阻火器和相應(yīng)的泄壓設(shè)備準(zhǔn)備，同時還要提前準(zhǔn)備必要的防火墻和防爆墻。在實(shí)際的船只消防設(shè)施中，火花熄滅器的使用效果最為明顯，因?yàn)楫?dāng)船舶煙道內(nèi)出現(xiàn)火花，火花熄滅器的探測設(shè)備能夠第一時間感知預(yù)警信號，之后其會向安裝在煙道排出口位置的噴嘴發(fā)出信號指令，噴嘴就進(jìn)行噴水滅火。但是需要注意的是船舶不同于陸地，在進(jìn)行噴淋滅火的過程中必須對噴水量進(jìn)行合理的控制，過多會對船身造成一定的安全威脅，過少則達(dá)不到理想的滅火效果，因此，噴水量需根據(jù)船舶主機(jī)的排氣溫度以及船舶的規(guī)格進(jìn)行計(jì)算分析

[4]。3、制定周密的人員及物資疏散預(yù)案船舶航行前應(yīng)制定周密的人員及物資疏散預(yù)案，以便當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)時，能夠迅速而有序的將船舶之上的人員以及重要物資，順利地轉(zhuǎn)移至提前預(yù)留的安全區(qū)域之內(nèi)，從而有效地避免或者降低因船舶火災(zāi)而引發(fā)的生命和財(cái)產(chǎn)安全損失。四、結(jié)語