CN105179104A - 一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源*** - Google Patents

一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，所述综合热源***包括高温子***和低温子***；所述高温子***包括若干并联设置的废气锅炉、燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及一个高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；所述低温子***包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水。

Description

一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***
技术领域
本发明涉及一种综合热源***，尤其涉及一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，属于海洋热源***技术领域。
背景技术
以柴油机为动力装置的船舶及海洋工程，其热源***对余热的利用局限于驱动主推进装置柴油机(比如散货船、油船、集装箱船的主机)的排气，随着技术的发展，柴油机的油耗逐步降低，排放的废气量也随之减少。为了满足IMOTier-II对柴油NOx排放的要求，柴油机废气的温度也在下降。这两种因素一并作用，造成废气中可利用的余热下降显著，甚至已无法满足正常运营所需。
因此现有技术的解决方法一般依靠另外专门设置的供热源，例如燃油锅炉(蒸汽***可以采用将废气锅炉同燃油锅炉相结合的组合式锅炉)，在废气锅炉产热量不足的情况下进行补充，以供船舶日常运营的所需的热量。
而对于柴油机冷却淡水中的余热，现有技术利用不足，造成了热量的浪费。
如何能有效利用柴油机冷却淡水中的余热，并将之与柴油机废气热源良好的结合，解决甲板融冰的热量需求，以及其他日常供热需求，成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，能够同时利用所有柴油机(比如发电用柴油机)的淡水余热，较好的解决上述矛盾，尤其对于有甲板融冰需求的船舶，提供船舶热源***的经济效果。
本发明采取以下技术方案：
一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，所述综合热源***包括高温子***和低温子***；所述高温子***包括若干并联设置的废气锅炉、燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及一个高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；所述低温子***包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水。
进一步的，高温介质的设计温度可超过160℃，所述高温介质为热油时，设计温度一般约为180℃，高温介质为蒸汽时，设计温度一般约为170℃。
更进一步的所述高温用热设备为燃油供油单元、燃油分油机、滑油分油机、燃油日用舱，被加热介质的温度分别约为150℃、98℃、95℃、90℃。
进一步的，所述低温介质的设计温度约为80℃。
更进一步的，所述低温用热设备分别为空调装置、燃油沉淀舱、燃油储存舱、滑油循环舱，被加热介质的温度分别约为37℃、60℃、35℃、30℃。
进一步的，所述高温子***与低温子***中，均设有调节阀，通过调节开度，对高低温介质流量进行调节。
进一步的，所述高低温换热器之前设有三通调节阀，通过调节三通调节阀，选择低温介质是否流经高、低温换热器进行进一步加热。
一种上述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，将“若干并联设置的高温用热设备及高低温换热器”变更为“若干并联设置的高温用热设备以及与之串联的高低温换热器”；
一种上述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，将“若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接”变更为“若干与所述高低温换热器并联设置的低温用热设备”。
本发明的有益效果在于：
1)通过对柴油机冷却淡水中余热的利用，提高了***的产热量。
2)根据不同用热设备对热源温度需求的不同，采用两个子***分别进行供热，提高了能源的利用效率。
3)通过设置高低温换热器，将富余的高温热源的热量储备在其中，再与低温子***进行换热，进一步提高低温用热设备的热量，提高用热效率。
4)可对船舶上的所有柴油机淡水热源进行集中采集，集中利用，大大提升了能源利用效率，一定程度上实现了节能减排的效果。
5)采用高温介质和低温介质的双介质，并将两者进行了有机结合。
6)***可根据外界用户对热量的需求，自动调节供热能力。
附图说明
图1是本发明应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***的流程图。
图2是图1左部的放大图。
图3是图1右部的放大图。
具体实施方式
目前典型的热源***对余热的利用局限于驱动主推进装置柴油机(比如散货船、油船、集装箱船的主机)的排气，并未包含该类柴油机冷却淡水中的余热以及其它用途柴油机(比如发电用柴油机)的余热，而且很大一部分用热设备对热量品质的要求并不高，并不需要加热介质的温度超过90℃，上述两种因素导致热量不能进行充分的利用。另外，当废气中的余热无法满足运营要求时，现有***不得不通过燃烧额外的燃油进行补充，进一步增加了能源的消耗。
本发明综合热源***根据用热设备对加热介质温度的不同要求，将整个***分为高温及低温两个部分。高温部分同现有***类似，利用柴油机废气的余热，传热介质为蒸汽或热油；低温部分传热介质为热水，利用柴油机冷却淡水中的余热。如此提高能量的利用效率。
下面结合附图将具体实施方式阐述如下：
参见图1-图3，综合热源***根据用热设备对传热介质温度的不同要求，分为高温子***及低温子***。
高温子***传热介质为蒸汽或热油，设计温度超过160℃(蒸汽一般为170℃，热油一般为180℃)，可用于向燃油供油单元(被加热介质为燃油，需要达到最高150℃)、燃油分油机(被加热介质为燃油，需要达到98℃)、滑油分油机(被加热介质为滑油，需要达到95℃)、燃油日用舱(被加热介质为燃油，需要达到90℃)等提供热量。该子***通过废气锅炉利用柴油机废气中的余热产生热量。由于柴油机可能运行在较低的负荷，从而导致废气排量不足，锅炉产热量下降。因此除了废气锅炉，还需设置燃油锅炉(蒸汽***可以采用将废气锅炉同燃油锅炉相结合的组合式锅炉)，在废气锅炉产热量不足的情况下进行补充。当废气锅炉的产热量大于***所需时，则可以通过旁通废气或者泄负荷的方式(蒸汽***使过量的蒸汽流经大气冷凝器，热油***使部分热油流经泄负荷冷却器)处理多余的热量。无论是蒸汽***还是热油***，高温子***的构成同传统的热源***相类似。
低温子***传热介质为热水，设计温度可达80℃，可用于向空调装置(被加热介质为空气，需要达到37℃)、燃油沉淀舱(被加热介质为燃油，需要达到60℃)、燃油储存舱(被加热介质为燃油，需要达到35℃)、滑油循环舱(被加热介质为滑油，需要达到30℃)等提供热量。该子***通过换热器利用柴油机高温淡水中的余热产生热量。低温子***还设置了热油/热水换热器(用于热油***)或蒸汽/热水换热器(用于蒸汽***)，使低温子***可以从高温子***获取热量。同高温子***类似，低温子***也能根据外界用热需求的变化进行负荷调节，具体情况如下。低温子***根据回水温度的高低(由回水管路上的温度传感器提供回水温度信号)，控制换热器高温侧三通调节阀的开度。当柴油机高温淡水中提供的热量能够满足需求时，三通调节阀旁通蒸汽或热油；当热量不足时，蒸汽或热油通过三通调节阀进入换热器，把低温子***的热水加热至设计温度。低温子***的具体构成如下：设热水循环泵，一般为二台，一台运行另一台备用(或选用二台以上的循环泵，其中若干台运行，其余备用)；设热油/热水换热器或蒸汽/热水换热器，在换热器的高温侧设有三通调节阀，并在换热器热水出口设温度传感器，对热水出口温度进行控制；设高温淡水换热器，从柴油机高温淡水中获取余热。根据具体情况，热油/热水换热器或蒸汽/热水换热器可以同高温淡水换热器串联(布置高温淡水换热器的下游)，或者同它并联。
本实施方式采用高温及低温两个子***，高温***采用热油或蒸汽作为传热介质，利用柴油机废气中的余热产生热量，设计温度可超过160℃；低温子***采用热水作为传热介质，利用柴油机高温淡水中的余热产生热量，设计温度可达80℃。高温子***及低温子***可以同时利用多台柴油机的余热，均具有负荷调节能力。高温子***的负荷调节同传统***类似；低温子***设有热油/热水换热器或蒸汽热水换热器，该换热器高温侧设有三通调节阀，并在换热器热水出口设温度传感器，对热水出口温度进行控制。
本发明通过对柴油机冷却淡水中余热的利用，提高了***的产热量；根据不同用热设备对热源温度需求的不同，采用两个子***分别进行供热，提高了能源的利用效率；通过设置高低温换热器，将富余的高温热源的热量储备在其中，再与低温子***进行换热，进一步提高低温用热设备的热量，提高用热效率；可对船舶上的所有柴油机淡水热源进行集中采集，集中利用，大大提升了能源利用效率，一定程度上实现了节能减排的效果；采用高温介质和低温介质的双介质，并将两者进行了有机结合；***可根据外界用户对热量的需求，自动调节供热能力。

Claims (9)

1.一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，其特征在于：
所述综合热源***包括高温子***和低温子***；
所述高温子***包括若干并联设置的废气锅炉、燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；
所述低温子***包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水。
2.如权利要求1所述的综合热源***，其特征在于：所述高温介质为热油时，设计温度为180℃，高温介质为蒸汽时，设计温度为170℃。
3.如权利要求3所述的综合热源***，其特征在于：所述高温用热设备为燃油供油单元、燃油分油机、滑油分油机、燃油日用舱，被加热介质的温度分别为150℃、98℃、95℃、90℃。
4.如权利要求1所述的综合热源***，其特征在于：所述低温介质的设计温度为80℃。
5.如权利要求5所述的综合热源***，其特征在于：所述低温用热设备分别为空调装置、燃油沉淀舱、燃油储存舱、滑油循环舱，被加热介质的温度分别为37℃、60℃、35℃、30℃。
6.如权利要求1所述的综合热源***，其特征在于：所述高温子***与低温子***中，均设有调节阀，通过调节开度，对高低温介质流量进行调节。
7.如权利要求1所述的综合热源***，其特征在于：所述高低温换热器之前设有三通调节阀，通过调节三通调节阀，选择低温介质是否流经高、低温换热器进行进一步加热。
8.一种权利要求1所述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，其特征在于：将“若干并联设置的高温用热设备及高低温换热器”变更为“若干并联设置的高温用热设备以及与之串联的高低温换热器”。
9.一种权利要求1所述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源***，其特征在于：将“若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接”变更为“若干与所述高低温换热器并联设置的低温用热设备”。
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