船舶內(nèi)燃機(jī)煙道積灰的燃燒是一個(gè)需要特別注意的問(wèn)題,尤其是在運(yùn)輸石油等危險(xiǎn)物品時(shí)一定要對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行必要的評(píng)估。積灰燃燒會(huì)極大地威脅船舶的安全,還會(huì)增加不必要的工作量以及額外的操作。本文通過(guò)對(duì)船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒的成因的分析以及在實(shí)際中發(fā)生的積灰燃燒現(xiàn)象的探究,提出預(yù)防和應(yīng)對(duì)船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒的具體對(duì)策。
1.船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒成因
燃燒是可燃物的一種氧化反應(yīng),是可燃物、助燃物與著火點(diǎn)共同作用下發(fā)生的現(xiàn)象,燃燒發(fā)出的火花實(shí)際是由于物體在燃燒過(guò)程中的一種表現(xiàn)形式,是一種外在的現(xiàn)象。船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒的主要原因有:
1.1.船舶內(nèi)燃機(jī)煙道內(nèi)產(chǎn)生可燃物。船舶內(nèi)燃機(jī)使用的燃料在不完全燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生含有碳與硫化物的可燃物體,可以再次燃燒。船舶的不同燃油品種在物理性能與燃燒性能上都有很大的不同,當(dāng)前大多數(shù)船舶所用的燃油質(zhì)量都不高,劣質(zhì)的燃油在經(jīng)過(guò)燃燒后所產(chǎn)生的固體顆粒物會(huì)更多,尤其是瀝青烯的量會(huì)比較高,相對(duì)來(lái)說(shuō),金屬釩鈉及鋁的含量則較低,而其中釩能夠有效地輔助碳的燃燒。因此,使用劣質(zhì)燃油會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題:
1.1.1.燃料燃燒時(shí)間較長(zhǎng),導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的動(dòng)力不足。
1.1.2燃料在燃燒后會(huì)產(chǎn)生更多的固體顆粒物,將造成主機(jī)掃氣側(cè)的臟堵加劇,導(dǎo)致掃氣不良,從而使不完全燃燒導(dǎo)致的煙道積灰之中可燃物劇增,還會(huì)激昂正在燃燒的炭由內(nèi)燃機(jī)主機(jī)氣缸帶至排氣中。根據(jù)實(shí)際測(cè)算,利用柴油和重油產(chǎn)生的煙灰量的比值大約為1:6,而在實(shí)際航行中,船舶使用的重油量遠(yuǎn)比使用的輕油量大,因此,船舶在航行中產(chǎn)生的煙灰量大多是由重油燃燒產(chǎn)生的。
另外,積灰量的大小還與內(nèi)燃機(jī)主機(jī)負(fù)荷有很大關(guān)系,在船舶航行中,積灰量會(huì)隨著主機(jī)符合的增加而不斷增大。
1.2.客觀存在的助燃物質(zhì)。船舶內(nèi)燃機(jī)的煙道同外部空氣是相互連通的,因此在煙道內(nèi)部會(huì)存在著大量空氣,一定程度上對(duì)積灰燃燒起到輔助作用。
1.3.著火點(diǎn)的出現(xiàn)。通常情況下,著火點(diǎn)出現(xiàn)有以下情況:
1.3.1.在通過(guò)內(nèi)燃機(jī)主機(jī)煙道排氣口派出的煙氣中,會(huì)有一些煙灰粘在節(jié)能器蒸發(fā)管管壁上,并隨著時(shí)間推移不斷積累增多。船舶在重載時(shí),內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷增加,排氣的溫度會(huì)大大升高至350℃甚至?xí)^續(xù)升高,這就使蒸發(fā)管管壁的溫度接近于飽和溫度,而隨著蒸發(fā)管管壁上累積的煙灰量的持續(xù)增加,蒸發(fā)管內(nèi)的飽和水就無(wú)法充分和有效地冷卻煙灰的表面,導(dǎo)致積灰溫度繼續(xù)上升,而當(dāng)積灰積累到一定的厚度時(shí),就會(huì)達(dá)到并形成著火點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際測(cè)算,當(dāng)機(jī)會(huì)厚度到2至3毫米時(shí),其表面溫度就能達(dá)到著火點(diǎn)。另外,相比于蒸發(fā)管管壁的積灰,集灰斗內(nèi)的積灰更易于達(dá)到著火點(diǎn)而發(fā)生自燃現(xiàn)象,因?yàn)榇颂帥](méi)有飽和水對(duì)積灰表面進(jìn)行冷卻。
1.3.2.當(dāng)溫度較低時(shí),燃料炭顆粒會(huì)慢慢地氧化并放出熱量。正常情況下,內(nèi)燃機(jī)煙道煙氣的流動(dòng)速度較高,能夠有效地散熱,炭粒氧化散發(fā)的熱量能夠迅速被帶走,不會(huì)達(dá)到著火點(diǎn)并燃燒。然而,當(dāng)內(nèi)燃機(jī)停止運(yùn)行后,煙道內(nèi)的煙氣停止流動(dòng),散熱較差,氧化放出的熱量無(wú)法散發(fā)出去,煙道內(nèi)的溫度會(huì)逐漸上升,從而加速氧化過(guò)程并釋放出更多的熱量,最終導(dǎo)致燃料達(dá)到著火點(diǎn)重新燃燒。
2.船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒現(xiàn)象分析
根據(jù)對(duì)實(shí)際燃燒現(xiàn)象的觀察發(fā)現(xiàn),但煙道出現(xiàn)燃燒火花時(shí),廢氣節(jié)能器中也會(huì)出現(xiàn)火花,而在白天還能觀察到集灰斗中出現(xiàn)火苗。內(nèi)燃機(jī)增壓器的出口位置至廢氣節(jié)能器進(jìn)口處的煙道中可以發(fā)現(xiàn)有積灰存在,而后者管壁上的積灰更多,且管壁上部比下部積灰少。另外,發(fā)生燃燒現(xiàn)象的船舶在航行中所使用的重油和輕油之比約為10:1。
通過(guò)對(duì)船舶發(fā)生燃燒時(shí)的各部分運(yùn)行狀況的記錄,發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)主機(jī)各缸的出現(xiàn)火花時(shí)排氣的溫度都有所升高,而在當(dāng)時(shí)的航線(xiàn)海況并不理想,因此,船舶處于重載以及高度運(yùn)行狀態(tài)。這說(shuō)明,當(dāng)傳播的承載量較大且主機(jī)符合較大時(shí),更容易達(dá)到著火點(diǎn)。而在通常情況下,集灰斗里的出現(xiàn)積灰主要是由于主機(jī)和循環(huán)飽和水泵長(zhǎng)時(shí)間地處于停用狀態(tài),或集灰斗經(jīng)過(guò)了水洗,或廢氣節(jié)能器內(nèi)堵塞導(dǎo)致煙灰下落,通過(guò)實(shí)際觀察和記錄,后兩種情況發(fā)生的概率更大。
3.應(yīng)對(duì)船舶內(nèi)燃機(jī)積灰燃燒的有效措施
3.1.有效預(yù)防。預(yù)防是最基本也是最重要的應(yīng)對(duì)措施,預(yù)防措施主要是清除引起煙道內(nèi)的積灰燃燒的可燃物體以及著火的燃料,從根本上消除煙道內(nèi)積灰燃燒的可能。有效的預(yù)防措施主要有:將不同的燃油分開(kāi)存儲(chǔ),正確對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)處理,有效對(duì)燃油噴嘴進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)與及時(shí)清洗,保證內(nèi)燃機(jī)主機(jī)的掃氣口與排氣口以及排氣煙道的清潔度,定期對(duì)內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)與缸套的狀況進(jìn)行檢查并保證其密封性能。另外,在煙道內(nèi)有廢氣時(shí)要進(jìn)行每天一次的積灰清理工作,還要定期在停航期間使用高壓淡水清洗煙道,防止積灰量達(dá)到危險(xiǎn)程度。
3.2.及時(shí)限制和阻止積灰燃燒事故的擴(kuò)大。當(dāng)發(fā)生煙道內(nèi)積灰燃燒現(xiàn)象時(shí),要采取及時(shí)有效的限制性措施應(yīng)對(duì)事故的發(fā)生,防止燃燒事故的蔓延并最大程度上降低帶來(lái)的損失。有效的限制性措施主要有安裝阻火器與泄壓設(shè)備,在燃燒處設(shè)置防火墻與防爆墻。而在實(shí)際應(yīng)用中,使用火花熄滅期產(chǎn)生的效果比較明顯,通過(guò)火花熄滅期,一旦探測(cè)設(shè)備接收到煙道出現(xiàn)火花的預(yù)警信號(hào),在煙道排出口安裝的噴嘴就會(huì)噴射出水來(lái)滅火。滅火通常發(fā)生在船舶航行期間,因此要控制好噴水量,不能太多,一致水量供應(yīng)不足,也不能太少,以至于達(dá)不到降溫和滅火效果,因此,通常噴水量根據(jù)對(duì)主機(jī)排氣溫度的計(jì)算來(lái)確定,使噴出的水可以全部被蒸發(fā)并隨著廢氣一起排出。
3.2.1.有效的消防措施。在船舶上要配備完善的消防設(shè)施,在發(fā)生積灰燃燒且火勢(shì)有擴(kuò)大趨勢(shì)時(shí)要及時(shí)地?fù)錅?,將火?shì)控制在初期,防止造成大范圍的火災(zāi)甚至爆炸,帶來(lái)人員與財(cái)物損失。
3.2.2.及時(shí)的人員及物資疏散。船舶航行要制定實(shí)際有效的應(yīng)急預(yù)案,當(dāng)發(fā)生大范圍火災(zāi)時(shí),要迅速疏散船上的人員并將重要物資撤離至安全區(qū)域。
通過(guò)對(duì)船舶內(nèi)燃機(jī)煙道內(nèi)積灰燃燒的成因的掌握,以及實(shí)際燃燒現(xiàn)象的觀察和分析,能夠有效的在關(guān)鍵位置與關(guān)鍵時(shí)刻盡心積灰燃燒的預(yù)防與補(bǔ)救,保障船舶運(yùn)行中人員與財(cái)物的安全性。