船舶废气锅炉能量回收布局
船舶能源消耗分布和节能方向

船舶能源消耗分布和节能方向船舶在海洋运输领域中扮演着重要的角色,然而船舶的能源消耗占据了整个行业的重要成本,不仅影响了船舶运营成本,也对环境造成了影响。
船舶能源消耗分布和节能方向成为了航运业的热门话题。
本文将对船舶能源消耗分布和节能方向进行分析。
一、船舶能源消耗分布船舶能源消耗主要包括燃料消耗和电力消耗两部分,其中燃料消耗占据了绝大部分比例。
根据数据统计,船舶的能源消耗分布大致如下:燃料消耗占比80%~90%,电力消耗占比10%~20%。
这表明船舶的主要能源消耗仍然来自燃料,而燃料消耗主要由主机、副机和锅炉等设备产生。
1. 主机能源消耗船舶的主机主要由柴油引擎和涡轮机构成,而柴油引擎则成为船舶的主要能源来源。
根据数据显示,柴油引擎的能源消耗占据了船舶整体能源消耗的60%以上。
改进主机的能源消耗成为了船舶节能的重点。
副机主要用于提供船舶的电力需求,而锅炉则用于驱动船舶的蒸汽系统。
这两类设备的能源消耗占据了船舶整体能源消耗的20%~30%。
改进副机和锅炉的能源消耗也成为了降低船舶能源消耗的重要手段。
二、船舶节能方向鉴于船舶能源消耗分布的特点,船舶节能的关键在于降低主机的能源消耗和改进副机、锅炉的能源消耗。
以下是船舶节能的关键方向:1. 提高主机效率主机的能效直接关系到船舶的能源消耗。
提高主机的效率成为了船舶节能的关键方向。
通过采用先进的燃烧技术、提高压缩比、减小阻力等手段,可以有效提高主机的能效,降低船舶的能源消耗。
2. 改进副机效率船舶的副机主要用于提供船舶的电力需求,因此提高副机的效率可以有效降低船舶的电力消耗。
采用先进的发电机设备、提高发电机效率、改进电力系统等手段,可以有效改进船舶的副机效率,降低船舶的能源消耗。
3. 优化锅炉系统4. 降低船舶阻力船舶的阻力直接关系到船舶的燃料消耗。
通过改进船舶的外形设计、提高船舶的航速、改进船舶的船体涂装等手段,可以有效降低船舶的阻力,降低船舶的能源消耗。
船用蒸汽锅炉的废热利用与能量回收

船用蒸汽锅炉的废热利用与能量回收随着人们对环境保护和能源资源的关注不断增加,船舶行业也在积极寻找可持续发展的解决方案。
船用蒸汽锅炉作为船舶的重要设备,其废热利用与能量回收成为提高能效和降低碳排放的关键环节。
本文将重点探讨船用蒸汽锅炉废热的利用方式和能量回收技术。
1. 废热利用方式船用蒸汽锅炉产生的废热主要包括烟气废热、炉渣废热和锅炉排污废热。
针对这些废热,船舶可以采取多种方式进行利用。
首先,利用烟气废热。
烟气废热是指烟气在排放过程中所带走的热量,可以通过烟气余热回收装置进行回收利用。
常见的回收设备包括烟气余热锅炉和烟气余热回收器。
烟气余热锅炉将烟气中的余热转化为蒸汽或热水供船舶使用,而烟气余热回收器则可以利用余热为其他设备供热,如加热燃油和淡化海水。
其次,利用炉渣废热。
炉渣是指锅炉内部产生的固体废渣,主要由不完全燃烧的燃料残渣和锅炉水中的沉淀物组成。
炉渣废热可以通过炉渣回收装置进行利用。
炉渣回收装置通常采用热交换器和废渣回收系统,将炉渣中的热能转化为蒸汽或热水供船舶使用。
最后,利用锅炉排污废热。
锅炉排污废热是指锅炉在排放废水过程中所带走的热量,可以通过废热回收系统进行利用。
废热回收系统通常由污热回收器和回收装置组成,可以将锅炉排放的废水中的热能转化为蒸汽或热水供船舶使用。
2. 能量回收技术除了利用废热外,船舶还可以采用能量回收技术将其他能量资源转化为可用能量。
首先,采用废热蒸发技术。
废热蒸发技术是利用排烟气中高温废热蒸发锅炉中的污水回收蒸汽。
通过高温废热的传递,将废水中的水分蒸发出来,形成高压蒸汽供船舶使用,从而实现能源的回收和利用。
其次,利用余热发电技术。
余热发电技术是指利用排放过程中所带走的废热驱动发电设备产生电能。
这种技术通过蒸汽轮机和发电机组的协同工作,将废热转化为电能,减少对外部电源的依赖。
最后,采用废热再生技术。
废热再生技术是将废热通过热交换器回收,再利用于锅炉燃烧过程中,提高锅炉燃烧效率和能量利用率。
船舶发动机废气余热利用技术研究

船舶发动机废气余热利用技术研究摘要:在我国,能源问题越来越受到人们的重视。
船舶是一种消耗大量能量的行业,其高能量消耗既增加了运营费用,又带来一定的环境污染问题。
因此,如何对船舶进行资源回收利用,是一项具有实际意义和重要意义的工作。
本文对船舶发动机废气研究现状进行了论述,同时对船舶发动机废气利用的几种常见技术,并从经济效益角度分析了船舶发动机废气余热利用的价值,从而实现船舶发动机废气余热循环利用的可能性进行了探讨。
关键词:船舶发动机;废气余热利用;经济性当前,我国船舶行业发展面临着重要的能源问题。
随着我国船舶保有量和作业量的迅速增加,能源消耗量也日益增多。
与此同时,各种关于能源浪费的现象也开始出现。
因此,对于船舶产业来说,如何实现能源高效利用,是目前亟待解决的问题。
利用废气余热进行低能耗循环利用,对于实现国家的节能减排和生态环保有着重大的现实意义。
而船舶发动机废气余热的循环使用,对于改善船舶能源消耗,提高能源利用率,降低生产成本具有重要意义。
同时,这种方法已逐渐被行业者所重视。
从发动机废气余热利用方法角度来看,主要分为两种,一种是用于加热,主要用来船员的生活取暖、热水等。
另外一种是用于船舶的海水加热蒸馏制淡水。
1船舶柴油机废气余热利用现状在船舶发动机上安装废气余热收集器,是为了将船舶上原本被消耗的热量收集到一起。
为此,必须配备能量收集设备。
在系统设计中,要对每一种热力装置进行单独的设计,以获得高效、合理的废气余热利用方案。
具体的设计过程可以按照以下几个步骤:(1)热力学原理研究。
热力学原理指的是将热力学与热传力学等理论结合起来,对废气余热利用系统展开热力分析,持续地对其进行优化,制定出合适的参数。
通过该项设计,能够实现发动机废气余热的高效利用,为后续的模拟与实验研究奠定基础。
(2)计算机仿真研究。
计算机仿真是将热力学原理与计算相结合,为发动机废气余热回收装置提供一个模拟结构。
通过计算机软件对真实的工作条件和外部环境进行模拟,计算废气余热收集器的各项运行数据指标,从而进一步完善模拟方法,形成具有不同应力分布的新型方案。
船用柴油机废气再利用系统的优化设计

船用柴油机废气再利用系统的优化设计随着环境保护意识的增强和全球能源利用的压力,人们对于能源高效利用和减少污染物排放的需求也越来越高。
船用柴油机废气再利用系统就是一种能够有效减少船舶废气排放的技术。
本文将从船用柴油机废气再利用系统的工作原理、影响因素及优化设计等方面进行探讨。
一、船用柴油机废气再利用系统工作原理船用柴油机废气再利用系统,是将船用柴油机燃烧后产生的废气,通过再生式燃烧等方式,将其中的氧化氮(NOx)、二氧化硫(SO2)、污染物颗粒物以及有害物质减少到最低程度,同时回收能源,达到减少污染物排放、提高船舶能源利用效率的目的。
废气再利用系统主要由废气处理装置、燃气增压装置和再生装置三部分组成,其工作流程如下:1.船用柴油机燃烧废气产生过多氮氧化物(NOx)和颗粒物。
2.船用柴油机废气经过废气处理装置清洗去除颗粒物、二氧化硫等有害物质,进入火焰增压过程。
3.经过燃气增压过程后,船用柴油机废气与外部空气混合并再生式燃烧,控制燃烧高温,降低氮氧化物生成。
4.废气再生后,排放最终产物为二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O),大大减少船舶的污染物排放量。
二、船用柴油机废气再利用系统的影响因素尽管船用柴油机废气再利用系统能够有效地减少船舶污染物排放,但在实际应用中,其性能和效果却受到了各种因素的影响。
1. 温度影响:在废气进入再生装置后,需要先进行燃烧预热。
因此,在气温低于理论的部分,等温体积或相当燃料空气比的变化,都将直接影响系统的燃气质量。
2. 流量影响:再生简易装置在一定程度上可以减少废气污染物的排放,但系统的流量、进气速度等参数对其运作也有直接影响,进气流量过小或过大会导致系统某些性能参数无法达到预期值。
3. 化学反应影响:由于废气成分不同,其热值、H/C比、供氧量不同,因此化学反应会对系统产生不同的影响。
三、针对以上的影响因素,我们可以从以下几个方面进行系统优化设计:1. 废气预热技术由于船用柴油机废气温度较低,需要先进行充分的预热,使再生装置内的温度升高到适宜燃烧的温度。
船舶能量消耗分布与节能指南

中国船级社
船舶能量消耗分布与节能指南
北京 2014 年 11 月
船舶能量消耗分布与节能指南
目 录
第 1 章 通则 ................................................................................................................................... 1 第 2 章 三大主力船型能量消耗分布 ........................................................................................... 2 第 1 节 能量消耗分布总体情况 ........................................................................................... 2 第 2 节 能量消耗分布 ........................................................................................................... 2 第 3 节 船舶能量消耗分布分析结论 ................................................................................... 6 第 3 章 能量有效利用水平分级 ................................................................................................... 8 第 1 节 概述 ........................................................................................................................... 8 第 2 节 能量有效利用水平分级曲线 ................................................................................... 8 第 4 章 典型节能技术 ................................................................................................................. 11 第 1 节 概述 ......................................................................................................................... 11 第 2 节 提高主机效率技术 ................................................................................................. 11 第 3 节 提高推进效率技术 ................................................................................................. 12 第 4 节 降低船体阻力技术 ................................................................................................. 13 第 5 节 排烟余热回收技术 ................................................................................................. 14 第 6 节 冷却水余热回收技术 ............................................................................................. 15 第 7 节 清洁能源应用技术 ................................................................................................. 15 第 5 章 绿色技术节能效果敏感度分析 ..................................................................................... 17 第 1 节 概述 ......................................................................................................................... 17 第 2 节 绿色技术节能效果敏感度定量估算 ..................................................................... 17 附录 A 船舶能量消耗分布计算方法 .......................................................................................... 19 第 1 章 概述 ................................................................................................................................. 19 第 1 节 一般规定 ................................................................................................................. 19 第 2 节 定义 ......................................................................................................................... 20 第 3 节 图纸资料 ................................................................................................................. 21 第 4 节 符号 ......................................................................................................................... 22 第 5 节 采集参数 ................................................................................................................. 26 第 2 章 基本假设 ......................................................................................................................... 28 第 3 章 船舶推进系统耗能分布计算 ......................................................................................... 29 第 4 章 船舶电力系统耗能分布计算 ......................................................................................... 33 第 5 章 热源系统耗能分布计算 ................................................................................................. 38 第 6 章 其它耗能装置耗能分布计算 ......................................................................................... 41 第 7 章 计算得出的耗能分布结果 ............................................................................................. 42
船舶用发电机的能量回收与再利用技术研究

船舶用发电机的能量回收与再利用技术研究随着全球对可再生能源需求的不断增长和对环境保护的重视,船舶行业也在积极探索发电机能量回收与再利用技术。
船舶用发电机的能量回收与再利用技术能够有效地提高船舶的能源利用效率,减少对环境的不良影响,实现可持续发展。
一、船舶用发电机能量回收技术船舶的发电机在航行过程中会产生大量的废热能,传统上这些废热能会被舍弃并排放到大气中,造成能源的浪费和环境的污染。
船舶用发电机的能量回收技术的核心就是通过各种方式将这些废热能进行回收利用,实现能源的再利用和环境的净化。
1. Waste Heat Recovery System(废热回收系统)废热回收系统是船舶上最常见的发电机能量回收技术之一。
通过在发电机排气管路中安装热交换器,将废气中的高温热能转移到水或空气中,用于加热蒸汽、海水或其他用途。
这种技术不仅可以提高燃油的利用率,减少碳排放,还可以为船舶提供额外的热能供应。
2. Waste Heat Steam Turbine(废热蒸汽涡轮机)废热蒸汽涡轮机是船舶上另一种常用的发电机能量回收技术。
它利用发电机排出的废热蒸汽驱动涡轮机,产生额外的动力用于发电或其他动力需求。
这种技术可以极大地提高船舶的能源利用效率,将废热能最大化地转化为有用的能源。
3. Organic Rankine Cycle(有机朗肯循环)有机朗肯循环是一种基于热力学原理的发电机能量回收技术。
它通过在发电机废热中利用有机工质转化为蒸汽来产生动力。
有机朗肯循环不仅能提高能源的利用效率,还可以适应不同温度和压力范围内的废热能回收。
二、船舶用发电机能量再利用技术除了将发电机废热能回收之外,船舶行业还在不断探索发电机能量的再利用技术,将发电机产生的能源直接用于船舶的其他动力需求,进一步提高能源利用效率。
1. Hybrid Power System(混合动力系统)混合动力系统将传统的燃油发电机与电池和/或风力发电等可再生能源相结合,通过智能控制系统实现能源的优化调度。
船用蒸汽锅炉的废热回收与再利用

船用蒸汽锅炉的废热回收与再利用船用蒸汽锅炉是船舶上的重要能源设备,它们以燃煤、燃油或天然气为燃料,通过燃烧产生的热能来生成蒸汽,为船舶提供动力。
然而,这些蒸汽锅炉在运行过程中会产生大量的废热,如果这些废热得不到有效回收和再利用,不仅会造成能源的浪费,也会给环境带来负面影响。
废热回收是指将蒸汽锅炉排放的高温废热能够再次利用的技术。
在船舶运行中,船用蒸汽锅炉的废热主要体现在排放的烟气和锅炉排放的高温废气。
这些废热具有一定的温度和能量,如果能够有效地回收利用,将有助于提高能源利用效率和减少温室气体的排放。
废热回收与再利用的方法主要包括烟气余热回收、废气余热回收和废水余热回收三个方面。
首先,烟气余热回收是指通过余热锅炉将蒸汽锅炉排放的烟气中的高温废热回收利用。
在蒸汽锅炉的燃烧过程中,燃烧产生的烟气中含有大量的热能,如果不能有效地回收利用,这些烟气就会排放到大气中,造成能源的浪费和环境的污染。
通过安装余热锅炉,可以将烟气中的热能传递给水,使其变为蒸汽或热水,然后再利用于船舶其他部分的加热或供应。
这种方法可以显著提高蒸汽锅炉的能源利用效率。
其次,废气余热回收是指通过换热器将蒸汽锅炉排放的高温废气中的热能回收利用。
在蒸汽锅炉的运行过程中,由于燃烧和换热的不完全性,会导致锅炉排放出高温废气。
这些废气中蕴含着大量的热能,如果能够有效地回收利用,可以用于加热船舶的其他部分,如空调系统、加热水等。
通过在废烟气的排放管道上添加换热器,废气中的热能可以被传递给水或其他流体,实现废气余热的回收利用。
最后,废水余热回收是指将蒸汽锅炉产生的废热通过专门的回收设备回收利用。
在船用蒸汽锅炉的运行过程中,锅炉排放的废水含有大量的热能,如果能够将其回收利用,可以用于加热其他用水,如洗衣、洗浴和船舶的供水系统。
通过废水余热回收技术,可以将废水中的热能转移到需要加热的水中,实现废水余热的再利用,从而减少能源消耗和环境污染。
船用蒸汽锅炉的废热回收与再利用不仅可以提高能源利用效率,减少能源浪费,还可以降低船舶的运行成本和环境污染。
废气余热回收方案

废气余热回收方案废气余热回收是一种能源利用的重要方式,可以有效降低能源消耗,减少环境污染。
本文将介绍废气余热回收的原理、应用领域以及一些常见的废气余热回收方案。
一、废气余热回收的原理废气余热回收是指通过技术手段将生产过程中产生的废气中的热量转化为有用的热能,进行二次利用。
其基本原理是将废气中的热能吸收或传导到工作介质中,使之提供热水、热蒸汽、热风等热能资源。
二、废气余热回收的应用领域废气余热回收适用于许多行业,包括工业生产、石化、冶金、电力、建筑等。
在工业生产中,废气回收主要用于锅炉烟气、窑炉废气和干燥设备废气等,可以为生产提供所需的热能,降低能源消耗。
在建筑行业,废气回收可以应用于中央空调系统,提高能源利用效率。
三、废气余热回收方案1. 烟气余热回收方案烟气余热回收主要适用于工业锅炉等设备的烟气中的热能回收。
常见的方案包括烟气预热器的应用,通过将烟气中的热能传递给冷却的空气或供热介质,实现热能的回收和利用。
另外,也可以采用烟气蓄热器的方式,将烟气中的热能储存起来,以便在需要的时候释放。
2. 工业窑炉废气回收方案工业窑炉废气回收主要用于陶瓷、玻璃、水泥等行业中窑炉产生的废气。
回收方案一般包括烟气余热回收和烟气中的有害物质净化。
废气通过换热器,向冷却的介质传递热能,实现能量回收。
同时,对废气中的颗粒物、二氧化硫等有害物质进行处理,以达到环境排放标准要求。
3. 干燥设备废气回收方案干燥设备废气回收主要应用于纺织、造纸、食品等行业中的干燥工艺。
常见的方案包括废气热交换和蓄热回收。
通过热交换器,将废气中的热能传递给新鲜空气或其他工艺需要的介质,实现热能利用。
蓄热回收则是将废气中的热能储存起来,以便在干燥设备停止工作时继续供应热能。
4. 中央空调系统废气回收方案中央空调系统通常会产生大量的废气,其中包含丰富的热能资源。
废气回收可以通过热泵、热交换器等技术手段,将热能回收并利用于建筑供暖、热水供应等方面。
这不仅能够提高能源利用效率,减少环境负荷,还能够降低能源消耗,节约运行成本。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目前燃料成本的增加和减少二氧化碳(二氧化碳)排放量的需要,鼓励寻找更有效的解决方案,应采用能量转换系统的船舶设备。
这些系统一般包括热力原动机为主的二冲程或四冲程柴油机,余热回收设备(WHR),汽轮机并且可能有燃气轮机,以及电动机械。
这些组件可以用在不同的布置,通过不同的配置,他在研究人员的调查和发动机制造商的优化下。
在文中,四钟船舶动力装置的方案,使用二冲程柴油机余热回收系统,通过仿真分析和比较模拟。
一些理想的布局可以包括一个电动马达,以支持主发动机提供动力的螺旋桨。
另一方面,电力可以由两个柴油发电机和热回收设备提供。
思考推进装置方案进行比较以确定最佳的推进方式以最符合推进设备的需要,包括一个158000载重吨的热和电功率的原油油轮,属于premuda公司,作为本研究的参考单位。
进行比较,考虑到安装的回收期,燃料费用和二氧化碳排放量每年节省。
这最后一个参数是通过能效设计指数(EEDI)确定的。
如今,众所周知,为船舶推进和辅助设备原动机绝大多数是柴油发动机,其热效率约为二冲程低速发动机50%,四冲程中,高速发动机的略低。
这意味着,在气缸中燃烧所产生的热能的很大一部分通常是被浪费和排放到环境,连同大量有害排放到大气中。
最后这个问题很复杂因为低质量的燃料用在推进引擎。
在最近的文献中1,2,3,4增加了柴油发动机的能量转换效率可以打到回收这种浪费的热能通过余热回收部分(WHR)专用设备。
在以前的研究中作者优化并比较能量效率系统(TSE由MAN柴油机的透平表示,可以回收部分二冲程船用柴油发动机的废气热能,通过蒸汽设备,在他们之中,通常有燃气轮机。
在上述研究中TES设备优化的重点是更好的热能转换成机械能的优势。
然而,船舶动力设备通常包括,不只是船舶推进设备的机械能,发电设备的机械能和甲板设备的热能。
这更全面的方法体现在在本研究中,从一个拥有能量回收装置的主推进柴油机和发电机,实现船舶的能源需求的满足,在各种形式的研究中,是对可能的不同组合的安装组件研究。
四种使用装有能量回收设备的二冲程柴油机的船舶推进系统的方案进行了描述,通过仿真分析和比较。
一些可以考虑的布局包括一个电动马达,以支持主发动机提供动力的螺旋桨。
另一方面包括发电机使用的柴油发电机,但很大一部分可以由能量回收装置产生。
这一特点主要是由蒸汽设备子系统,这两个不同的配置进行了测试和比较:典型的一个,由各个柴油机生产厂商采用,提出了一种优化的船舶动力装置和动力装置的设计方法,并对其进行了4次开发。
已应用于原油的油轮,属于premuda公司,在这个特点是提出了以后。
一个在不同条件下的详细的比较在,海上条件下船舶的要求进行了探讨。
这项研究的结果考虑到设备的投资回收期年,每年的燃料费用节省和二氧化碳(二氧化碳)排放量。
这最后一个参数是通过能效设计指数(EEDI)确定下来的,由国际海事组织确定。
船舶主要数据及功率要求158吨原油的油轮船舶作为本研究的参考单元,其主要尺寸见表1。
该船主要发动机是曼柴油机与涡轮6s70me-c8.2二冲程柴油机,其铭牌数据最大持续功率:19.62兆瓦(MCR)在91转。
发电用的辅助发动机是三四冲程柴油发动机,每一个900千瓦在MCR负荷条件下。
在船东指示的基础上,考虑船舶的海上条件为功率要求如下: 推进电力需求:17658千瓦(90%的主发动机功率,符合发动机正常持续功率(NCR)16.2节在船舶设计吃水速度,15%海上功率裕度运行,或16.8节在设计吃水,轻载运行。
电力需求:从“电力负荷分析“船舶报告表中提取2。
认为船将每年工作270天,70%,(189天)在正常的海上环境(无舱内加热),其余30%(81天)在正常海况需要电力设备进行舱内加热。
船舶的剩余运作条件在这项研究中没有考虑,因为它们是很少的发生的。
因此,这些情况对在年度内的影响不大。
热功率需求:1.4吨/小时的饱和蒸汽流量的压力至少7bar对于热力需求。
这个估计不考虑热负荷所需的蒸汽(舱内加热)。
这因为这样的使用需要约35吨/小时蒸汽流量,因此与余热回收锅炉产生的蒸汽不相容。
事实上,用于舱内加热的蒸汽,产生于2个燃油锅炉。
因此,在研究,在考虑回收系统,“正常航行与舱内加热”不会与系统中热能设备的蒸汽吸收的增加有关,但仅仅是增加了能源电力需求,以便提供必要的设备进行舱内加热。
讨论余热蒸汽回收装置两种基本的蒸汽设备的布局考虑的复杂系统的一部分内,旨在从船舶主机的热能量回收。
对这两种解决方案进行了分析,选择和仿真代码的比较。
4首先是一个典型的蒸汽装置布局,基于一两个压力等级的热回收蒸汽发生器(锅炉),类似于奥尔堡提出的。
3蒸汽装置方案在图一中提出的作为热回收系统的一部分。
柴油机的热气体供应两组并联燃气轮机:涡轮增压机组(图1涡轮增压器)和燃气涡轮(EGT,图1燃气轮机)的电力生产。
废两组涡轮的废弃供应给两个压力级余热锅炉提供给蒸汽需要的能量“混合压力”蒸汽轮机(图1)。
柴油机的缸套水热能用于预热蒸汽装置的热水箱进水。
如4所说,第TES方案可以包括燃气轮机(ST + EGT溶液)或没有(ST的方案),所以会产生一个稍微不同的设备配置。
这两个典型的蒸汽设备的假设已被认为是完成的计算。
第二种余热回收的方案(图2所示)已由作者提出,由图1的原始方案衍生,但有大量的不同相对于低压蒸汽蒸发器(SLP)配置(见图1和图2)。
在该蒸汽装置方案SLP蒸发器从空气换热器接收热量(图2),而不是从锅炉排出的废气在原来的设备布局情况下。
一般在这种情况下,一种不同的配置,不包括燃气轮机(ST方案)作为替代图2设备布局(ST + EGT方案)。
这些假设都在4中讨论分析。
蒸汽余热回收装置模拟和验证先前所述TES设备方案已被优化,通过对之前提到的柴油发动机的热能回收的仿真。
一个简短的描述关于相同的模拟代码在这里说明,而更详细的说明关于所使用的程序和得到的验证报告在4。
为了确定所说明的余热回收装置,两种计算机代码(MATLAB语言)已被开发。
第一台计算机的代码是能够计算在设计条件下的蒸汽厂部件的重量和性能因素的尺寸,从主机的可用数据(如:废气的质量流量和温度,排气质量流量和温度)和蒸汽循环的入口数据中得到,更多的数据,每个锅炉部件的热交换系数(经济器、蒸发器和过热器)是由经典的换热方程的确定。
余热锅炉汽包、真空冷凝器采用模拟方法,采用稳态连续性和能量方程,设计了一种缸套式换热器和热水箱(图1和2)。
遗传算法所采用的仿真方法或蒸汽涡轮机和泵是基于使用稳态性能图。
第二种仿真代码已被开发,以确定设备的性能,在设计和非设计负载状态。
从设计设备部件数据开始(即:汽轮机的特点,换热器管段的壁厚,各部件,部件的表面换热由第一个程序确定),这种计算机程序决定了整体的余热回收器的稳态性能,采用计算程序重新排列,在某种程度上,倒对对设备的发展有作用。
两种所说的仿真程序已经应用到推进装置进行验证,已知的性能和特点,余热回收设备布局典型的图1,4与这种设备非常相似,其原动力是同样的安装在样本船,大多的数据是可获得的,指在设计与非设计工况。
据报告4,用于验证的模拟和参考数据得到的结果之间的误差小于1%,在NCR发动机的非设计工况符合条件下,仍保持不到10%。
余热回收装置的性能比较对TES的方案综合性能比较可以在数据报告表3找到。
表中的数据TES试验表明整体效率之间的差异(在船舶在设计工况运行+TES设备),用下面的公式评价并且在相同效率的柴油发动机下,没有安装TES设备,(“重负荷整定方法”),运行在相同的负载条件下(η= 53.16%)。
同样的表格数据也在实验中获得(ηCOG)的安装(与柴油机运行在NCR的负载条件下,定义为总数值)定义为公式2:表3表明,作者提出的WHR设备布局保证了比原来更好的性能。
这是明确的在不同的柴油机负荷的条件下,如图3所示。
在同一图所示,该柴油机在设计荷载效率,在设备的余热回收装置中(ηDE= 51.28%),在相同的负荷下小于发动机的效率,缺少余热回收装置下(ηDE= 53.16%)。
原因是,由于WHR设备的存在,不同的引擎优化方法是因为发动机排气管中的压力损失较大,导致热回收蒸汽发生器。
动力和推进系统布局余热回收设备可与甲板设备以不同的方式耦合。
为了这个目标,产生了四种不同的设备方案,按满足机械、船舶的电气和热的功率的要求设计。
值得注意的是,每个下面介绍的方案可以提供一个典型概念的蒸汽设备与作者提出的同一。
图4中的第一动力和推进系统(Pps1)方案。
在这种情况下,主柴油机的排气热供应TES设备由ST + EGT方案确定。
蒸汽轮机,只用于发电,连接到发电机,与主开关并联在三个辅助柴油机上。
废气涡轮机,而不是机械连接(由齿轮)的螺旋桨轴,提供额外的动力,船舶主推进装置(图4)。
第二动力和推进系统(pps2)方案如图5所示。
这个设备方案只有汽轮机(ST方案),连接到主配电板类似于以前方案Pps1。
废气涡轮的缺少增大了汽轮机的功率,导致了更多热能提供给余热锅炉。
图6展示了第三种的电力和推进系统(pps3)方案。
这个设备的布局是类似于pps2(ST方案),用一个电动马达辅助主推进柴油机之外,通过齿轮,传动轴。
该电动机在使用回收的能量时提供了很大的灵活性,允许在任何工作条件下充分利用由蒸汽轮机产生的电力。
最后,第四种的电力和推进系统方案(pps4),如图7所示,是这里最复杂的。
它遵循典型的TES装置应用布局。
在这种情况下,蒸汽轮机和燃气轮机都连接(通过离合器)到同一个轴,推动发电机。
同样的pps3设备布局,电动机协助主推进柴油机运动,通过齿轮、传动轴。
四个动力和推进系统,最后为了保证产品最大的灵活性产生电力,以牺牲更大的系统复杂度和成本。
动力和推进系统的比较本节的性能和经济比较的目的是量化在性能和经济效益方面的优点,可以通过在参考船施加所描述的功率和推进系统(配备不同余热回收装置在本文的第一部分研究了)。
为了计算这个增益,一个明确的标准已被应用+-为能量回收。
首先,对船舶饱和蒸汽的需求,如果可能的话,余热回收装置完全可以满足(服务蒸汽流量作为一种参数蒸汽装置的设计参数中)。
其次进一步回收的能量,TES是用来满足,部分或全船舶电气能源的需求。
最后,若仍有可得到的回收能量,如果PPS布局不阻止,电力将传送到螺旋桨轴,使船用低功率的柴油机生产达到同样的设计速度,因此得到更低燃料消耗。
对于参考船的不同解决方案是基于技术和经济数据的假设,如表4中所述,如表4所示,柴油机的主要特点存在一个较小的值会在余热回收不存在的情况下出现(在表5中无TES设备),相比与存在余热回收设备(“有TES设备”表中)。
这是因为,根据迹象,对发动机不同的调整方法,如已经解释那种。