蒸汽在船舶的日常操作中发挥着重要作用,可以用于燃料加热、罐体清洗、淡水生成等。为了充分利用发动机产生的废气废热，不少船舶安装有废气锅炉。由于废气能量是废气锅炉的直接热源，蒸汽的产生与发动机的运行负荷息息相关。如果主发动机 (ME) 或辅助发动机不能单独满足蒸汽需求时，则需要使用燃油锅炉提供额外的能量。然而，这增加了总燃料消耗并降低了船舶的总燃料效率。
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在过去的十几年中，为了降低船舶温室气体的排放，引入了能源效率设计指数 (EEDI) 。EEDI是一项设计指标，是考虑船舶在设计工况下产生CO2排放的主要因素和可能的改进手段，并鼓励船舶设计单位、造船厂、设备制造厂采取各种措施来改进船舶能效，促进技术进步和革新。采用船舶能效设计指数，就是要在船舶设计阶段考虑提高船舶运输量并通过各种手段降低CO2的排放。 针对废气锅炉，为了最大限度的减少燃油的使用，并优化改进发动机尾气旁路控制策略，MAN Energy Solutions 为 ME-C/ME-B 发动机引入了节能器能源控制(the economiser energy co***ol，EEC) 功能。旨在提高废气锅炉在发动机在低负荷（Low Load）或降负荷（Part Load）时对废气能量的使用。 EEC功能简介
为了利用 EEC 功能，发动机必须在废气管路上配备一个 EGB 阀（旁通阀）。当 EGB 阀打开时，废气可以绕过涡轮增压器并流向节能器。根据发动机模式和 Tier III 技术，其中一些流量可以直接流入到到废气节能器 (EGE)，这将增加服务蒸汽的产量。图片显示了EEC 功能的原理。
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在 EGE 系统中，控制参数为蒸汽压力。蒸汽的产生有两个方面的影响因素：1.发动机消耗的总热量（燃油量）/功率：取决于发动机燃油油耗率和船舶运行模式。2.提供给 EGE 系统的废气量 ：取决于 EGB 阀门开度、环境温度等。 由于EGB 阀打开时，进入涡轮增压器的废气量减少，涡轮增压效率降低，会导致扫气空气的体积也降低，进而影响发送机的扫气效果。在某些极端情况下，如热带气候或极地温度下，扫气时新鲜空气可能无法到达气缸顶部，所以EEC功能不能再苛刻的环境下使用，以免造成发动机不必要的磨损。并且再常规使用时，需要限制EGB的阀门开度。
EEC功能控制策略
EEC 功能的连续控制包括发动机控制系统 (ECS) 和废气节能器控制系统 (EGECS)。从设计的角度来看，一般选择蒸汽压力作为控制目标，所以增加EEC功能的前提条件是锅炉系统中需要包含连续蒸汽压力控制器。控制逻辑如下：
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EGE 系统测量蒸汽压力并计算设定值与测量的实际蒸汽压力之间的差值。如果差值小于设定值，则将增益信号发送到 PID 控制器。PID 控制器向 ECS 发送增加废气能量 (IEGE) 信号，然后 ECS 调整 EGB 阀门开度以使实际蒸汽压力与设定值相匹配。EGB 阀门开度以及允许的旁通比例需要与 EGE 的调节控制相匹配。如果受限于发动机的实际运营情况，废气量不能满足，则必须启动辅助燃烧器。
一个典型的控制过程 如下：A：发动机启动，锅炉中的燃油燃烧器运行。当服蒸汽压力达到设定值时，燃油燃烧器停止。 B：通过打开或关闭EGB阀将蒸汽压力保持在设定值。 C：EGB阀完全关闭，或打开到发动机允许的最小开度。蒸汽压力逐渐升高，直到蒸汽排放阀打开并降低压力。 D：蒸汽压力保持在设定值，EGB阀连续工作。
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具体应用案例
目标船为DWT82,000 散货船Kamsarmax 。该船配备了 MAN B&W 6G50ME-C9.6 发动机及废气燃油两用锅炉。燃油为重油HFO。为了满足EEDI 第三阶段的合规性，对发动机进行了优化处理 ，在 82.9 rpm 时的 SMCR 值为 7882 kW。工作点 NCR 为 70% SMCR。由于发动机运行负荷较低，选择了加装Part Load的EEC功能。该船部分参数如下：
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MAN Energy Solutions对该船一年的船舶总燃油消耗量（FOC）进行了分析计算（基于250天，6000小时）：
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可以看出，该船配置EEC功能后，每年总燃油消耗量（FOC）将减少28吨，假设HFO的价格为745.5美元/吨，则每年将减少大约28000美元，占全船燃油总费用的约0.35%。 根据实船得到的数据，我们可以看出EEC所带来的节能效果并不明显。但是为了满足EEDI的要求及后续日益严格的CII碳强度指标，也不失为一种优化方案。MAN Energy Solutions对于EEC功能的介绍有专门的一个技术文档，地址如下：地址传送
感兴趣的朋友可以自行下载。
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发表于 2022-5-8 10:10
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