导读

众所周知，在某些船舶的内燃机烟道之中，尤其是那些安装着废弃节能器的烟道，几乎全部存在内燃机积灰燃烧问题，该类问题给船舶安全带来了严重威胁。

尽管几十年间由于上述原因而滋生的船舶事故相对较少，但是从降低船舶航运风险系数的角度而言，加强对船舶内燃机积灰燃烧产生原因以及有效控制措施的研究十分有必要。

一、船舶内燃机积灰燃烧产生原因分析

燃烧是一种普通的化学氧化反应，该种化学反应的发生往往需要具备可燃物、助燃物以及着火点，燃烧过程中出现的火花其实是不同物体在燃烧过程中所表现出的一种特征，归根结底是一种化学现象，因此关于船舶内燃机积灰燃烧问题可以从3 个层面进行分析。

1、船舶内燃机内部存在可燃物

船舶内燃机在正常工作的过程中，其内部燃料根本无法完全充分燃烧，而那些不完全燃烧物主要以碳和硫化物为主，这些不完全燃烧物在达到燃烧条件后可以继续燃烧 [1]。

另外，船用燃油分为很多品种，即使是同一个品种又有质量好坏之分，那些劣质燃油在燃烧的过程中更加容易产生不完全燃烧的固体颗粒，其中最为典型的是沥青烯含量升高，而铝与金属钒钠则与之相反，金属钒属于一种催化剂，其能够在一定程度上促进碳类化合物的完全燃烧。

但是，若仅仅提升燃油的燃烧时长，那么必然会导致船舶内燃机的动力供应出现问题。

而且燃料燃烧过程中产生的一系列固体颗粒物有可能会积留在内燃机内部，最为常见的是主机扫气侧的堵塞问题，一方面会导致内燃机排气系统故障，另一方面还会加剧烟道积灰的情况。

据有关调查测算可知，重油与普通柴油在同等燃烧条件下所产生的烟灰比值竞高达 7 左右，而重油在船舶行业中应用十分广泛，由此可知，重油燃料的大量使用是造成船舶内燃机内部产生大量积灰的重要原因之一。

另外，船舶负荷情况会对内燃机的积灰量有影响，两者之间呈正相关关系。

2、不可避免的助燃物质

因为船舶内燃机内部结构决定了其与外部空气相互连通，因此烟道内会有大量的空气持续涌入，这些气体中的氧气为内燃机内部的积灰燃烧提供了必要的助燃物质 [2]。

3、着火点的存在

一般情况下，内燃机主机烟道内排泄出的烟气中有大量烟灰，不可避免地会有一部分附着在管壁上，而且伴随着时间的推移烟灰的附着量会持续增加。

当船舶承载较大时，内燃机的附着会显著增加，随之排出的烟气温度也会显著提升，当承载接近额定上限时排气问题甚至能够超过 350℃，这有可能促使蒸发管管壁的温度趋近于其承载上限，另外蒸发管管壁上烟灰量的持续增加，也会严重影响蒸发管的降温功效，综合以上几个原因变化致使积灰层温度持续上升，当温度上限达到积灰熔点时便会产生明火，即产生前文提及的着火点。

相关实验数据表明，当内燃机主机烟道内烟灰厚度接近 3 mm 左右时，其表面温度上升至着火点问题的可能性达到 90% 以上。

另外，燃料炭颗粒在氧化过程中也会释放出大量的热量，在正常情况之下，内燃机烟道烟气会始终处于涌出状态，这种流动能够在一定程度上散热，而内燃机烟道烟气氧化所产生的热量也会被大量带走，当然也就不会产生温度累计与燃烧事故。

但是，如果内燃机突然发生故障停止工作，烟道内部的空气流动停止，散热性也会持续下降，烟道内部的温度必然会直线上升，最终导致内燃机内部燃料与积灰重新燃烧 [3]。

二、船舶内燃机积灰燃烧实例分析

1、案例介绍

某船夜晚航行出现了烟道火花，在白昼的时候也看到了集灰斗附件有零星火苗的出现。

在甲板上发现了部分燃烧残片，当船舶停泊之后，可以发现从增压器出口至废气节能器进口的整个烟道中存在大量的积灰。

其次是船舶的燃料问题，船舶在整个航行期间始终保持同一种燃料配比，经过详细分析计算得知两者的消耗量比值为 10：1。

2、案例分析

据了解，船舶在夜间航行期间出现火花现象时，船舶主机的所有内燃机排气温度都出现了不同程度上升的问题。

当晚的海况比较复杂，如果仍按照原定的航速运行根本无法准时抵达目的地，因此当晚船舶的承载能力高于理想状态。

因此分析判断，船舶承载的加剧以及海况的不理想都会在一定程度上加剧船舶内燃机积灰燃烧发生的可能性。

船舶燃料的消耗情况表明，重油与轻油比例为 10 左右，这足以表明此次的积灰燃烧很有可能是多次累计产生的结果，并非仅仅因此次积累所造成。

另外，集灰斗中的积灰无非是被水的冲刷或者废气节能器的阻塞所造成的。

三、妥善处理船舶内燃机积灰燃烧措施探究

1、 建立健全相关防范措施

预防措施的建立健全既基础又重要。

首先，最为简单有效的处理方式是对内燃机烟道内的积灰物质进行定期清理，如此便能够从根源上杜绝积灰燃烧事故。

其次，将船舶用燃油进行科学分类，如果条件允许可以对燃油进行必要的预处理，从而有效地提升燃油品质。

再者，加强对船舶内燃机的维护与检修，制定科学严谨的燃油喷嘴清洗保养计划，提升船舶内燃机排气口、扫气口以及排气烟道内部的表面清洁度，定期对内燃机缸套与活塞环进行检查和更换。

最后，即使是在停航期间也应当按照计划对内燃机烟道进行必要的清理工作。

2、制定详尽周全的积灰燃烧事故处理计划

倘若内燃机烟道内部已然发生了燃烧事故，那么必须要第一时间按照提前制定的方案进行事故处理，以此来及时有效地遏制燃烧事故进一步恶化。

首先，计划中必须涉及专用阻火器和相应的泄压设备准备，同时还要提前准备必要的防火墙和防爆墙。

在实际的船只消防设施中，火花熄灭器的使用效果最为明显，因为当船舶烟道内出现火花，火花熄灭器的探测设备能够第一时间感知预警信号，之后其会向安装在烟道排出口位置的喷嘴发出信号指令，喷嘴就进行喷水灭火。

但是需要注意的是船舶不同于陆地，在进行喷淋灭火的过程中必须对喷水量进行合理的控制，过多会对船身造成一定的安全威胁，过少则达不到理想的灭火效果，因此，喷水量需根据船舶主机的排气温度以及船舶的规格进行计算分析 [4]。

3、制定周密的人员及物资疏散预案

船舶航行前应制定周密的人员及物资疏散预案，以便当船舶发生火灾时，能够迅速而有序的将船舶之上的人员以及重要物资，顺利地转移至提前预留的安全区域之内，从而有效地避免或者降低因船舶火灾而引发的生命和财产安全损失。

四、结语

伴随着船舶行业以及船运行业的兴起，加强对船舶运行的安全研究已经势在必行。

本文以船舶内燃机烟道积灰燃烧为契机，通过对其成因机理进行详细分析，着重就船舶内燃机烟道积灰燃烧引发事故的有效预防以及应对措施进行了深入探究，希望本文对我国船舶行业的健康发展能够有所帮助。

参考文献：

[1]袁贵成.发动机积碳及其综合防治措施[J].农民致富之友，2017(15)：121.

[2] 杨子龙 . 船舶柴油机燃烧技术研究 [J]. 柴油机 ，2017，39(04)：7-13.

[3] 徐涛 ， 吴义民 . 内燃机活塞顶面积碳的分析及初步研究 [J]. 内燃机与动力装置 ，2016，33(02)：73-76.

[4] 康 凯 . 内燃机节能装置在船舶的应用研究 [J]. 科技创新与应用 ，2015(12)：116.

原创作者系：

青岛北海船舶重工有限责任公司

高 猛

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