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船舶动力装置的余热利用

2015-02-05 15:00:06来源:网络浏览:评论:0

  对于航运业而言,油价的上涨大大提高了船舶的运输成本,因此,很有必要节约能源,而船舶动力装置又是船舶的用能大户。本文从辅助燃油锅炉的余热利用和柴油机余热的利用入手,就船舶动力装置的余热利用进行了深入的探讨,提出了自己的建议和看法,具有一定的参考价值。

  随着全球化进程的日益加快,航运业进入到了一个快速发展的期间,但是也面临着巨大的挑战,市场竞争日益激烈,目前船舶动力装置都以石油作为为能源,充分利用这些能源来完成各种作业、保证人员正常生活、船舶正常航行,船舶动力装置主要包括辅助锅炉、柴油发电机组和主柴油机。对于航运业而言,油价的上涨大大提高了船舶的运输成本,因此,很有必要节约能源,而船舶动力装置又是船舶的用能大户。船舶节能的途径包含管理节能、技术节能和资源节能三方面。科学管理船舶运营属于管理节能;燃用劣质、廉价的燃料属于资源节能;船舶动力装置的余热利用属于技术节能。本文就船舶动力装置的余热利用进行探讨。

  一、船舶动力装置的余热利用途径

  船舶动力装置的余热利用形式多样,途径很广,应该根据船舶的具体情况来合理地利用船舶动力装置的余热。一般来说,常见余热利用有如下几种:

  (一)辅助燃油锅炉的余热利用

  为了将辅助燃油锅炉中的排烟余热回收回来,应该采用多回程烟气流通,或者将预热空气的空气预热器和预热锅炉给水的经济器安装在锅炉排烟管的后面部分,这样一来,就能够提高辅助燃油锅炉的燃烧效率,大幅度降低排烟所带走的热量。

  (二)柴油机余热的利用

  合理利用柴油机余热,不仅只是为了增大余热的利用量,更为重要的是,应该根据柴油机余热的品质好坏,尽可能地将利用的经济性大幅度提高。一般来说余热的品质是和温度成正比的,温度越高,利用价值越高,其品质也就自然越好。

  第一,柴油机排气余热的利用

  一般来说,柴油机的排气都不是高温余热或者低温余热 ,主要是属于中温余热,四冲程中速柴油机的排气温度要比一般的大型低速柴油机更高些,基本可以达到400℃以上,而大型低速柴油机为250℃~380℃,由此可知,四冲程中速柴油机的排气余热属于高品位的能量,且余热排气量非常大,按照“各用其所,按质供能”的余热利用原则,柴油机排气余热应该首先用于动力利用,再结过动力利用之后,将其废气余热再另作他用。柴油机排气余热的利用方式有以下四种:

  (1)余热蒸汽涡轮发电装置。余热蒸汽涡轮发电装置具有节能、经济的优点,可以有效利用余热蒸汽来驱动发电机,将热能最终转化成电能以供给船舶电力,这样一来,就可以不必使用燃油来发电。如果利用余热蒸汽转化的电能还不能完全满足船舶的电力需要,那么就可以1~3台小型柴油发电机并列运转来补充电能。

  (2)利用排气能量驱动涡轮增压器。这种柴油机排气余热利用方法在船用柴油机上应用极为广泛,如果采用废气来对船舶柴油机涡轮进行增压的话,那么能够有效地将柴油机新鲜空气的进气量大幅度提高,从而也使得柴油机的热效率和功率得以提升。

  (3)废气热管锅炉。为了最大程度地将废气余热利用率提高,我们还可以应用热管新技术,目前这种技术已经在我国长江沿线的大型客轮中普遍使用。热管是一种传热元件,具有高导热性能,它能够第二次回收柴油机排气废热,用柴油机废气锅炉的排气作为热源,在全封闭真空管壳内通过工质凝结和蒸发来传递热量。

  (4)安装热水器或者废气锅炉。在柴油机中装上废气涡轮增压器,能够将废气涡轮排出的热量供给到热水器、废气锅炉,以次来产生出热水或者蒸汽。能够用来加热生活用水、加热重油、给空调提供热源、制造淡水等,有效地节约燃料消耗。

  第二,柴油机冷却水余热的利用

  柴油机冷却水带出的热量较多,这是因为其出口温度可以达到70℃~80℃左右,一般来说,其热量能够占到燃油燃烧总热量的16%,柴油机冷却水余热利用极为简单,可以不需要变换即可利用的,其热能可满足如下供热情况:

  (1)用于加热燃料油和生活热水;

  (2)可以将柴油机冷却水余热作为吸收式制冷装置的热源;

  (3)柴油机冷却水余热利用技术较为成熟,应用较为广泛,可以将其作为加热介质,来供给船舶海水淡化装置用能需要;

  (4)柴油机冷却水余热可以用于新型蒸汽喷射式柴油机,工作原理如下:柴油机在正常运转的过程中,柴油机机体的冷却水通过流经排气管中的过热器和加热器之后,冷却水就变成了高压水,然后再通过高压水管的作用,将高压水打入到蒸汽喷射器(它是安装在气缸盖上的),当这种新型蒸汽喷射式柴油机的缸内柴油着火之后,立即开启蒸汽喷射器,这样一来,将能够在最短的时间内将高压水变为蒸汽喷入到气缸之中,蒸汽与燃气配合推动活塞做功,经过精确的计算,通过这种方式,柴油机的热效率能够在原有的基础上再提高6%~7%左右。

  二、结语

  总之,合理地利用船舶动力装置的余热具有极为重要的社会意义和经济价值,值得大力推广和探讨。

 

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