CN115977826A - 船舶余能利用***、方法和船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶余能利用***、方法和船舶。船舶余能利用***包括：余能收集与汽化装置，连通船舶各功能***，以对包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水在内的余能载体进行收集，并利用收集的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；混合汽供给装置，为依据船舶特定***的用能需求，对废气蒸汽混合汽进行升温升压。本申请通过将全部船舶动力***产生的高温废气进行收集，其它余能余热也都充分收集，并将所有余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度压力的废气蒸汽混合汽，或将混合汽再次压缩而升温升压，供船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效，达到节能、减排、环保的目标。

Description

船舶余能利用***、方法和船舶

技术领域

本发明涉及船舶余能余热技术领域，尤指船舶余能利用***、船舶余能利用方法及船舶。

背景技术

一、国际国内航运环保新背景

1)

由于水运的“吨公里”(或吨海里，下同)运费和“吨公里”碳排放的优势，承担了越来越多的国内贸易运输。与此同时，中国的航运企业也承载了义不容辞的责任；针对船舶的各种节能减排措施，将比过去更有时代意义。

2)强制执行的国际公约性质的新法规的生效

国际海事组织(IMO)将于2023年1月1日生效的现有船舶能效指数(EEXI)、碳强度指标等级(CII)等航运业减排短期措施。届时不满足最新规定的船舶，就不能获得国际航行的资格。据IMO统计，现有国际航行且总吨大于等于400总吨的船舶中，至少有40％不满足上述要求。这些不满足的船舶，要采取相应的节能减排措施才能继续得到船旗国政府授权颁发的证书。可以预见，造船和航运业未来将面对愈加严苛的环保正常压力。

3)船舶燃料价格在高位徘徊

据专业统计，全球国际贸易的90％以上的货运都是通过海运来实现的；全球大部分航运企业，60％～70％的远洋运输成本是燃料费用。因此在船舶燃料上节约，将非常显著地提高航运企业的经济效益。

4)区域性的乃至全球性的征收“碳税”在未来可期

未来，满足IMO要求的船舶，节约碳税和在碳排放交易中的收益可能是节能减排环保措施得当的航运企业的新的利润增长点。

二、现有船舶能效利用现状存在如下不足：

1)所有的船舶内燃机等燃烧燃料的船舶动力***所产生的废气或经过经济器或废气锅炉产生蒸汽，或经过余热回收器产生蒸汽，或经过脱硫塔或碳捕捉***或脱氮***或除烟除尘***等后均再次排入大气，造成大量余热余能没有得到充分利用、同时污染大气，向大气中注入了多余的热能；

2)船舶现有***产生的蒸汽经用汽设备使用后，有部分尾汽未经有效利用和能量回收，就直接排海；

3)船舶现有***产生的冷却水或冷凝水，有一部分未经有效利用和能量回收，就直接排海；

4)船舶各个***的余热相对分散，没有汇集使用，没有形成综合利用***；

5)没有应用计算机***来管理全船余热的有效利用；

6)没有利用自然能量转化过程，也没有将环保被处理对象与能量载体很好地结合起来。

发明内容

在一方面，本发明提供一种船舶余能利用***，其能汇集船舶各功能***产生的带有余能余热的、有使用价值的高温废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及冷凝冷却水等流体，并利用收集的余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽，供给船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效，达到节能、减排、环保的目标。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

船舶余能利用***，包括：

余能收集与汽化装置，连通船舶各功能***，以对包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水在内的余能载体进行收集，并利用收集的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；

混合汽供给装置，为依据船舶特定***的用能需求，对所述废气蒸汽混合汽进行升温升压。

一些技术方案中，所述余能收集与汽化装置包括余能收集罐和设于余能收集罐上游的多条并联流道，所述并联流道包括至少一高温废气汇集流道、一废气尾汽汇集流道及一换热暖水汇集流道，所述换热暖水汇集流道旁通有补水流道，所述补水流道连通外部海水。

一些技术方案中，所述余能收集罐的内部沿长度方向布设有若干喷淋管，任意所述喷淋管与换热暖水汇集流道和/或补水流道连通，以对船舶换热设备与热井产生的热水和外部补充的海水进行雾化；和/或，

所述余能收集罐的内部设有气体分布器，所述气体分布器分别连通高温废气汇集流道和废气尾汽汇集流道，以分别对船舶动力***和船舶锅炉***产生的高温废气及船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气进行均布。

一些技术方案中，所述高温废气汇集流道与集气管相连，所述集气管分别与连通船舶各动力***的废气收集管相连，各所述废气收集管均通过三通阀与外排的烟囱相连。

一些技术方案中，所述混合汽供给装置包括蒸汽压缩机和加压罐，所述蒸汽压缩机设于余能收集罐与加压罐之间的连通流道上，所述加压罐的下游设有多条并联流道，所述并联流道至少包括节能***供给流道、环保***供给流道及通用***供给流道。

一些技术方案中，所述余能收集罐和/或加压罐的数量为多个；和/或，

所述余能收集罐和加压罐均通过安全阀与外排的烟囱相连。

一些技术方案中，还包括控制装置，

所述控制装置包括用于对各流道流体进行流量和/或流向和/或压力控制的阀门组件，用于向各流道流体输入外部能量的动力组件，及用于对***各容器设备进行流体参数监测的传感组件。

另一方面，本发明提供一种船舶余能利用方法，通过将全部的船舶动力***产生的高温废气进行收集，其它余能余热也都充分收集，并将所有余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽，或将这些混合汽再次压缩而升温升压，供船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效，兼具经济性与环境友好性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

船舶余能利用方法，

采用上述的船舶余能利用***，包括如下步骤：

收集汽化过程：收集船舶各功能***中带有余能的流体，所述流体包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水，将各流体同时注入余能收集罐内，利用所述流体的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；

压缩输送过程：利用蒸汽压缩机提升废气蒸汽混合汽的温度和压力，注入加压罐中，供给船舶特定***使用。

一些技术方案中，还包括步骤：利用控制装置对***进行控制、管理、警告、报警和显示；和/或，

还包括步骤：利用控制装置控制任意两个余能收集罐同步或交替的参与收集汽化过程和压缩输送过程。

其他方面，本发明还提供一种船舶，采用上述的船舶余能利用***，使得新船在设计之初就能有效提高船舶综合能效，也让不满足最新国际环保要求和/或地区性环保要求的老旧船重新取得营运资质，不但为船东创造了非常可观的经济收入，同时也减少了地球资源浪费和废旧船舶拆解带来的污染物和有毒物质的排放，也同时减少了额外新造船而增加的污染物和有毒物质的排放。

经船舶余能利用***产生的废气蒸汽混合汽，可用于供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象。

本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

1.本申请将全部的船舶动力***产生的高温废气进行收集，其他船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气、船舶换热设备与热井产生的换热暖水也都充分收集，并将所有余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽，或将这些混合汽再次压缩而升温升压，供船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效，兼具经济性与环境友好性；

2.经船舶余能利用***产生的废气蒸汽混合汽，可用于供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象，全部的废气蒸汽混合汽将随着增加船舶综合能效的功能的实现而排入大海；

3.应用本申请的船舶余能利用***可以兼顾开式脱硫塔的功能，经海水处理过的废气不再排入大气而是直接排海，相当于是对柴油机不产生背压的、全处理的开式脱硫***，相比传统的开式脱硫塔，由于本申请的余能利用***将搜集的全部高温废气均封闭地进行汽化，然后没有溢流地全部排入大海，利用海水的天然功效进行完全的脱硫，其脱硫的效果更加完善；

4.应用本申请的船舶余能利用***可以弥补传统船舶***中的废气锅炉与蒸汽经济器产生蒸汽量不足的情况，相比传统的废气锅炉，由于本申请余能利用***中将全部收集的高温废气均用于水的汽化，其余热利用更加充分，同样数量的高温废气可产生更多的蒸汽，有些船舶，例如原油油轮，需要额外燃烧燃料的辅锅炉提供蒸汽，对此情形，应用了本申请的余能利用***则减少了额外燃料的消耗，产生显著的节能效果；

5.使用本申请所产生的废气蒸汽混合汽的部分用能***，其低温低压端的混合气不能排入大海，本申请提供的余能利用***可以允许这部分混合气不用直接排入大气，而是可以再次进入本申请的余能利用***循环使用，而不断积累会产生很多的这种混合气，可以将其用于加热海水，并排至船体表面特定位置的开孔，从而改变船体外表面流体边界层的特性，从而降低船舶摩擦阻力和粘性阻力，以达到提高船舶推进效率的目的；

6.本申请提出的船舶余能利用***，不但适用于传统的汽油、柴油、重油的内燃机动力和燃料锅炉等***，还适用于今后可能会出现的新能源动力船舶，包括但不限于氨燃料动力、甲醇动力、混合动力、混合燃料、合成燃料、固体氧化物燃料电池动力、氢燃料电池动力乃至氢燃料内燃机动力等，总之，凡是有废气或蒸汽尾汽或余能余热的，都能采用本发明的技术思路和方法，将其充分收集，以便加以充分利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的船舶余能利用方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所述的船舶余能利用***的一个实施例的结构图；

图3为本发明实施例所述的船舶余能利用***的另一实施例的结构图。

图中标注符号的含义如下：

1～5、9－三通阀；6－集气管；7－止回阀；8－高温高压风机；10－废气尾汽风机；11－热水输送泵；12－海水泵；13－蒸汽压缩机；14～19、25～28－截止止回阀；20、29－余能收集罐；21－喷淋管；22－温度压力传感器；23、33－安全阀；24、34－放残阀；30－加压罐；31－可调式减压阀；40－烟囱；50－总控台。

图中流体代号的含义如下：

A₀：由海水泵提升上来的海水，仅当下述A₅、A₇和A₈不足以吸收废气A₁～A₄和A₆等所携带的热量时，才控制由海水泵向余能收集罐打入海水；

A₁：船舶推进***，包括但不限于内燃机，燃气轮机等，因燃烧燃料油、LNG、甲醇、氨、氢等燃料或合成燃料或混合燃料而产生的高温废气；

A₂：船舶发电***，因燃烧燃料油、LNG、甲醇、氨、氢等燃料或合成燃料或其混合燃料而产生的高温废气；

A₃：经过船舶废气锅炉或利用高温废气A₁和/或A₂产生蒸汽的装置后排出的废气；

A₄：船舶锅炉***，因燃烧燃料油、LNG、甲醇、氨、氢等燃料或合成燃料或其混合燃料而产生的高温废气；或船舶焚烧炉，因焚烧过程而产生的高温废气；

A₅：船舶蒸汽***产生的、船舶其他用能***不再循环使用的蒸汽尾汽；或船舶燃料电池***产生的且船舶其他用能***不再循环使用的蒸汽尾汽或废气尾汽混合气；

A₆：驱动泵、空压机等的内燃机或动力机械，因燃烧燃料油、LNG、甲醇、氨、氢等燃料或合成燃料或其混合燃料而产生的高温废气；

A₇：船舶***产生的其他高温废气或蒸汽尾汽或废气尾汽混合气；也包括本申请船舶余能利用***使用后的、无须直接排入水中或大气的、有余能利用价值再次进入本申请船舶余能利用***中的蒸汽尾汽或废气尾汽混合气等；

A₈：冷却或冷凝设备或热井等产生的、不再循环使用的热水(包括淡水和海水)；

A₉：A₁～A₄和A₆排入集气管混合为A₉。

B₁：在余能收集罐产生并通向蒸汽压缩机的废气蒸汽混合汽；

B₂：经过蒸汽压缩机做功后注入加压罐中进一步升温升压的废气蒸汽混合汽；

B₃：从加压罐排出的、通向船载其他节能***的废气蒸汽混合汽；

B₄：从加压罐排出的、通向船载其他环保***的废气蒸汽混合汽；

B₅：从加压罐排出的、通向船舶通用***的废气蒸汽混合汽。

C₁：应急状态下，在余能收集罐经安全阀排出到烟囱进入大气的废气蒸汽混合汽；

C₂：应急状态下，在余能收集罐经安全阀排出到烟囱进入大气的废气蒸汽混合汽；

C₃：应急状态下，加压罐的安全阀开启后，排出到烟囱进入大气的废气蒸汽混合汽。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。另外，在本申请的描述中，术语“第一”“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

船舶余能余热利用现状：所有的船舶内燃机等燃烧燃料的船舶动力***所产生的高温废气，或经过经济器或废气锅炉产生蒸汽，或经过余热回收器产生蒸汽，或经过脱硫塔、碳捕捉***、脱氮***或除烟除尘***等节能减排***处理后均排入大气，造成大量余能余热没有得到充分利用，同时污染大气，向大气中注入了多余的热能；船舶现有***产生的蒸汽经用汽设备使用后，有部分尾汽未经有效利用和能量回收，就直接排海；船舶现有***产生的冷却水或冷凝水，有一部分未经有效利用和能量回收，就直接排海；及其他船舶相关技术在各方面的能源浪费。

本申请为克服上述现状，提供了一种创新思路，可以将全部的船舶动力***产生的高温废气进行收集，其他船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气、船舶换热设备与热井产生的换热暖水也都充分收集，并将所有余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽，或将这些混合汽再次压缩而升温升压，供船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效。

经以上创新思路产生的废气蒸汽混合汽，可用于供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象，全部的废气蒸汽混合汽将随着增加船舶综合能效的功能的实现而排入大海。

参阅图1、图2，本发明的船舶余能利用方法的一优选实施例，是在如图2所示的船舶余能利用***中执行。

该船舶余能利用***包括余能收集与汽化装置、混合汽供给装置和控制装置。该余能收集与汽化装置，连通船舶各功能***，以对包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水在内的余能载体进行收集，并利用收集的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；该混合汽供给装置，为依据船舶特定***的用能需求，对废气蒸汽混合汽进行升温升压；该控制装置用于对***进行控制、管理、警告、报警和显示。

上述实施例中，余能收集与汽化装置包括余能收集罐和设于余能收集罐上游的多条并联流道，该并联流道包括一高温废气汇集流道、一废气尾汽汇集流道及一换热暖水汇集流道，该换热暖水汇集流道旁通有补水流道，补水流道连通外部海水。

高温废气汇集流道与集气管6相连，集气管6分别与连通船舶推进***的第一废气收集管、连通船舶发电***的第二废气收集管、连通船舶蒸汽***的第三废气收集管、连通船舶锅炉***的第四废气收集管及连通船舶动力机械的第五废气收集管相连，各废气收集管通过三通阀1～5与外排的烟囱40相连。

该实施方式中，在不影响相关***和设备功能的前提下，于各废气收集管上装设三通阀，连通集气管6的同时与外部的烟囱40相连，以确保产生自船舶各功能***的带有余能余热的流体，在所涉温度、流量及相关设备所要求背压参数不同的情况下，能够在集气管6中稳步混合，避免因流体急剧混合导致的设备损毁及***运行不稳定的现象出现。

在一较佳的实施方式中，余能收集罐20的内部沿长度方向布设有若干喷淋管21，喷淋管21上均布有喷嘴，任意喷淋管21与换热暖水汇集流道和/或补水流道连通，以对船舶换热设备与热井产生的热水和外部补充的海水进行雾化；余能收集罐20的内部设有气体分布器，气体分布器分别连通高温废气汇集流道和废气尾汽汇集流道，以分别对船舶动力***和船舶锅炉***产生的高温废气及船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气进行均布。

该实施方式中，利用废气和蒸汽尾汽的余能迅速将水汽化，产生一定温度压力的废气蒸汽混合汽，本申请的船舶余能利用方法的优选实施例是先消耗所收集的余能载体中的换热暖水与蒸汽尾汽，只有当换热暖水与蒸汽尾汽不足以吸收废气、蒸汽尾汽及废气尾汽混合气所携带的余能时，才控制向余能收集罐20内补充海水。

上述实施例中，混合汽供给装置包括蒸汽压缩机13和加压罐30，蒸汽压缩机13设于余能收集罐20与加压罐30之间的连通流道上，加压罐30的下游设有多条并联流道，并联流道包括节能***供给流道、环保***供给流道及通用***供给流道。

其中，节能***供给流道连通至船舶节能***，船舶节能***包括但不限于：增加船舶推进***的推力或提高推进效率的装置(如增推导管***、喷水推进器的增推***等)、降低船体摩擦阻力或粘性阻力的装置(如气泡减阻***、滑膜减阻***、船体外表面流体边界层局部升温减阻***等)、辅助发电装置及破冰***的增效装置等；环保***供给流道连通至船舶环保***，船舶环保***包括但不限于：碳捕捉***、脱氮***、烟尘吸收***及HC吸收***等；通用***供给流道连通至船舶通用***，船舶通用***包括但不限于：制造淡水、动力设备暖缸、厨房、舱室升温、加热燃油、汽化低温液态燃料、加热液体货物(如原油、重燃料油等)，驱动液货泵(如原油)等船舶常规用汽***。

需要指出的是，根据船舶实际需要，于余能收集罐20出的废气蒸汽混合汽也可以通过三通阀9直接排入加压罐30，经升温升压后供船舶特定***使用。

上述实施例中，控制装置包括用于对各流道流体进行流量和/或流向和/或压力控制的阀门组件，用于向各流道流体输入外部能量的动力组件，及用于对***各容器设备进行流体参数监测的传感组件。

在一具体的实施方式中，阀门组件包括但不限于：在高温废气汇集流道、废气尾汽汇集流道、换热暖水汇集流道、补水流道及蒸汽压缩机进出口端分别装设的截止止回阀14～19，在集气管6出口端设置的止回阀7，在各废气收集管与连通余能收集罐蒸汽出口的混合汽输送流道上分别设置的三通阀1～5、9，在余能收集罐20、加压罐30与外部烟囱40连通流道上分别装设的安全阀23、33，及在余能收集罐20与加压罐30底部连通的排空管上分别装设的放残阀24、34。

动力组件包括设于高温废气汇集流道上提供废气输送动力的高温高压风机8，设于废气尾汽汇集流道上提供废气尾汽混合气输送动力的废气尾汽风机10，设于换热暖水汇集流道上提供换热水输送动力的热水输送泵11，设于余能收集罐20与加压罐30之间连通流道上用于输入外部能量的蒸汽压缩机13，及设于补水流道上用于海水提升的海水泵12。

传感组件包括分别设于余能收集罐20、加压罐30及集气管6内的温度压力传感器22。

以上所涉的余能收集罐20、加压罐30、集气管6及相关阀门组件、动力组件、管路***等的容量、温度压力、流量、级别等技术参数应按照实船***的需要进行设计和计算，并经有关部门认可。较佳的，在相关设备、管系的外部均设置隔热保温层，以避免余能余热的逸散。

本申请的船舶余能利用***设置总控台，通过计算机***进行管理，具体的，接收温度压力传感器22和相关阀门、泵组、风机和蒸汽压缩机13等的温度压力流量等信号，控制相关的阀门、泵组、蒸汽压缩机、风机按照计算机程序工作；可以实现本***的自动运行；在必要时，可以采用人工干预+自动运行的模式。自动运行时，包括但不限于对本***的控制、管理、警告、报警和显示本***的所有设备、阀件、开关的运行，必要时提醒人工干预和相应操作，以确保实现本发明预期的功能和船舶***安全。总控台经过实际参数计算，可以将综合节能减排效果显示在屏幕上，并可以按照要求定期或不定期输出电子或纸质报告。

本申请的船舶余能利用方法的优选实施方式如下：

A₁～A₄和A₆连续不断地排入集气管6混合为A₉；打开截止止回阀14，启动高温高压风机8，将A₉经过止回阀7由高温高压风机8注入余能收集罐20；同时打开截止止回阀16分别通过废气尾汽风机11向余能收集罐20注入A₅和A₇，通过热水输送泵10注入A₈；在必要时，通过海水泵12向余能收集罐20注入A₀。通过喷淋管21和喷嘴喷出的水快速汽化，产生一定温度压力的B₁。

在余能收集罐20内温度压力上升到预定数值时，启动蒸汽压缩机13，B₁在蒸汽压缩机13的做功下提升温度和压力，注入加压罐30，必要时部分B₁也可以根据需要，不经过蒸汽压缩机13而直接注入加压罐30，以达到调整加压罐内B₂的温度压力的作用。

蒸汽压缩机13不断做功，在加压罐30中产生船舶***所需的压力温度的废气蒸汽混合汽B₃、B₄、B₅等，分别供给相关船舶***使用。

本申请产生的高温高压废气蒸汽混合汽的用途非常广泛，包括但不限于以下方面：在加压罐30产生的高温高压废气蒸汽混合汽，在总控台的控制下，经可调式减压阀31调整后，供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象，废气蒸汽混合汽的供给压力数值包括但不限于常规***使用的0.7MPa、1.6MPa。

本申请船舶余能利用***各个组成部分应在停航期间进行清洗和清洁。特别是海水泵12至喷淋管21的管路、管阀件以及喷淋管21上的喷嘴，应在船舶停航期间，清洗结垢。清洗后的残余物，通过放残阀24排入船舶废水或舱底水***。

参阅图1、图3，本发明的船舶余能利用方法的另一优选实施例，是在如图3所示的船舶余能利用***中执行。

该船舶余能利用***和方法与前者实施例基本相同，区别之处仅在于，本实施例的余能收集罐为并联设置的两组，其产生船舶***所需的混合汽的方案有两种。

方案一：本申请的两个余能收集罐20、29同步参与收集汽化过程和压缩输送过程。具体包括以下步骤：

步骤1：A₁～A₄和A₆连续不断地排入集气管6混合为A₉；打开截止止回阀14、25，启动高温高压风机8，将A₉经过止回阀7由高温高压风机8注入余能收集罐20、29；同时打开截止止回阀16、27分别通过废气尾汽风机11向余能收集罐20、29注入A₅和A₇，通过热水输送泵10注入A₈；在必要时，通过海水泵12向余能收集罐20、29注入A₀。通过喷淋管21和喷嘴喷出的水快速汽化，产生一定温度压力的B₁。

步骤2：在余能收集罐20、29内温度压力上升到预定数值时，启动蒸汽压缩机13，B₁在蒸汽压缩机13的做功下提升温度和压力，注入加压罐30，必要时部分B₁也可以根据需要，不经过蒸汽压缩机13而直接注入加压罐30，以达到调整加压罐内B₂的温度压力的作用，蒸汽压缩机13不断做功，在加压罐30中产生船舶***所需的压力温度的废气蒸汽混合汽B₃、B₄、B₅等，分别供给相关船舶***使用。

该方案中，余能收集罐20、29同步且连续地执行步骤1、2。

方案二：本申请的两个余能收集罐20、29交替参与收集汽化过程和压缩输送过程。具体包括以下步骤：

步骤1：A₁～A₄和A₆连续不断地排入集气管6混合为A₉；打开截止止回阀14，启动高温高压风机8，将A₉经过止回阀7由高温高压风机8注入余能收集罐20；同时打开截止止回阀16分别通过废气尾汽风机11向余能收集罐20注入A₅和A₇，通过热水输送泵10注入A₈；在必要时，通过海水泵12向余能收集罐20注入A₀。通过喷淋管21和喷嘴喷出的水快速汽化，产生一定温度压力的B₁。

步骤2：在余能收集罐20内温度压力上升到预定数值时，启动蒸汽压缩机13，B₁在蒸汽压缩机13的做功下提升温度和压力，注入加压罐30，必要时部分B₁也可以根据需要，不经过蒸汽压缩机13而直接注入加压罐30，以达到调整加压罐内B₂的温度压力的作用，蒸汽压缩机13不断做功，在加压罐30中产生船舶***所需的压力温度的废气蒸汽混合汽B₃、B₄、B₅等，分别供给相关船舶***使用。

步骤3：A₁～A₄和A₆连续不断地排入集气管6混合为A₉；打开截止止回阀25，启动高温高压风机8，将A₉经过止回阀7由高温高压风机8注入余能收集罐29；同时打开截止止回阀27分别通过废气尾汽风机11向余能收集罐29注入A₅和A₇，通过热水输送泵10注入A₈；在必要时，通过海水泵12向余能收集罐29注入A₀。通过喷淋管和喷嘴喷出的水快速汽化，产生一定温度压力的B₁。

步骤4：在余能收集罐29内温度压力上升到预定数值时，启动蒸汽压缩机13，B₁在蒸汽压缩机13的做功下提升温度和压力，注入加压罐30，必要时部分B₁也可以根据需要，不经过蒸汽压缩机13而直接注入加压罐30，以达到调整加压罐内B₂的温度压力的作用，蒸汽压缩机13不断做功，在加压罐30中产生船舶***所需的压力温度的废气蒸汽混合汽B₃、B₄、B₅等，分别供给相关船舶***使用。

该方案中，余能收集罐20执行步骤1进行收集与汽化，同时余能收集罐29执行步骤4通过蒸汽压缩机13将混合汽加压升温排入加压罐30；然后余能收集罐20执行步骤2通过蒸汽压缩机13将混合汽加压升温排入加压罐30，同时余能收集罐29执行步骤3进行收集与汽化。如此连续地交替往复进行。

根据需要，也可以增加余能收集罐20、29和加压罐30的数量，相应增加蒸汽压缩机13的数量，以满足船舶实际需要。

本申请的船舶余能利用方法包括应急情况处置措施，具体为：

当船舶主配电板向***供电时，船舶应急电源应能及时控制三通阀1～5和安全阀23、33按照控制程序打开，废气或混合汽将在***残留压力驱动下排向烟囱40并排入大气。

当船舶主配电板和应急配电板都不能向***供电时，船舶蓄电池组应能及时控制三通阀1～5和安全阀23、33按照控制程序打开，废气或混合汽将在***残留压力驱动下排向烟囱40并排入大气。

当余热收集罐20、29或加压罐30内的压力分别达到或超过***设定值时，安全阀23、33将分别自动打开，C₁～C₃将在***压力驱动下排向烟囱40并排入大气。

当高温高压风机8或蒸汽压缩机13其中有一个失效时，总控台50将控制相关阀门打开，驱动废气或混合汽排向烟囱40并排入大气。

本说明书未尽的应急处置措施、安全措施，将根据实船情况及有关公约、法规、船级社规范和行业标准的规定进行设计，并取得相关机构的认可。

参阅图1至图3，本发明的设有船舶余能利用***的船舶，可以将全部的船舶动力***产生的高温废气进行收集，其他船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气、船舶换热设备与热井产生的换热暖水也都充分收集，并将所有余能载体进行自然的水汽化过程，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽，或将这些混合汽再次压缩而升温升压，供船舶特定***使用，从而提高船舶综合能效，兼具经济性与环境友好性；

经船舶余能利用***产生的废气蒸汽混合汽，可用于供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象，全部的废气蒸汽混合汽将随着增加船舶综合能效的功能的实现而排入大海。

应用本申请的船舶余能利用***可以兼顾开式脱硫塔的功能，经海水处理过的废气不再排入大气而是直接排海，相当于是对柴油机不产生背压的、全处理的开式脱硫***，相比传统的开式脱硫塔，由于本申请的余能利用***将搜集的全部高温废气均封闭地进行汽化，然后没有溢流地全部排入大海，利用海水的天然功效进行完全的脱硫，其脱硫的效果更加完善。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

Claims (10)

1.船舶余能利用***，其特征在于，包括：

余能收集与汽化装置，连通船舶各功能***，以对包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水在内的余能载体进行收集，并利用收集的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；

混合汽供给装置，为依据船舶特定***的用能需求，对所述废气蒸汽混合汽进行升温升压。

2.根据权利要求1所述的船舶余能利用***，其特征在于，

所述余能收集与汽化装置包括余能收集罐和设于余能收集罐上游的多条并联流道，所述并联流道包括至少一高温废气汇集流道、一废气尾汽汇集流道及一换热暖水汇集流道，所述换热暖水汇集流道旁通有补水流道，所述补水流道连通外部海水。

3.根据权利要求2所述的船舶余能利用***，其特征在于，

所述余能收集罐的内部沿长度方向布设有若干喷淋管，任意所述喷淋管与换热暖水汇集流道和/或补水流道连通，以对船舶换热设备与热井产生的热水和外部补充的海水进行雾化；和/或，

所述余能收集罐的内部设有气体分布器，所述气体分布器分别连通高温废气汇集流道和废气尾汽汇集流道，以分别对船舶动力***和船舶锅炉***产生的高温废气及船舶蒸汽***产生的蒸汽尾汽与废气尾汽混合气进行均布。

4.根据权利要求2所述的船舶余能利用***，其特征在于，所述高温废气汇集流道与集气管相连，所述集气管分别与连通船舶各动力***的废气收集管相连，各所述废气收集管均通过三通阀与外排的烟囱相连。

5.根据权利要求2所述的船舶余能利用***，其特征在于，

所述混合汽供给装置包括蒸汽压缩机和加压罐，所述蒸汽压缩机设于余能收集罐与加压罐之间的连通流道上，所述加压罐的下游设有多条并联流道，所述并联流道至少包括节能***供给流道、环保***供给流道及通用***供给流道。

6.根据权利要求5所述的船舶余能利用***，其特征在于，

所述余能收集罐和/或加压罐的数量为多个；和/或，

所述余能收集罐和加压罐均通过安全阀与外排的烟囱相连。

7.根据权利要求5所述的船舶余能利用***，其特征在于，

还包括控制装置，

所述控制装置包括用于对各流道流体进行流量和/或流向和/或压力控制的阀门组件，用于向各流道流体输入外部能量的动力组件，及用于对***各容器设备进行流体参数监测的传感组件。

8.船舶余能利用方法，其特征在于，

采用权利要求1-7任一所述的船舶余能利用***，包括如下步骤：

收集汽化过程：收集船舶各功能***中带有余能的流体，所述流体包括废气、蒸汽尾汽、废气尾汽混合气及换热水，将各流体同时注入余能收集罐内，利用所述流体的余能将余能载体中的水和/或外部补充的海水进行汽化，产生更高温度和压力的废气蒸汽混合汽；

压缩输送过程：利用蒸汽压缩机提升废气蒸汽混合汽的温度和压力，注入加压罐中，供给船舶特定***使用。

9.根据权利要求8所述的船舶余能利用方法，其特征在于，

还包括步骤：利用控制装置对***进行控制、管理、警告、报警和显示；和/或，

还包括步骤：利用控制装置控制任意两个余能收集罐同步或交替的参与收集汽化过程和压缩输送过程。

10.一种船舶，其特征在于，

包括权利要求1-7任一所述的船舶余能利用***，

经船舶余能利用***产生的废气蒸汽混合汽，可用于供给船舶通用***和船舶节能***用热，也可用于供给船舶环保***带有能量的完整被处理对象。

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