一種船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，屬于余熱回收領(lǐng)域；解決是如何使船用設(shè)備的熱能更好回收利用的問題；其技術(shù)要點在于，熱井依次連接鍋爐給水泵、一二次預(yù)熱器、汽包第一入口、汽包第一出口、循環(huán)水泵、經(jīng)濟器、蒸發(fā)器、汽包第二入口、汽包第二出口，系統(tǒng)在汽包第二出口處分成兩路，一路依次連接過熱器、汽輪發(fā)電機、凝汽器、凝結(jié)水泵，最后返回?zé)峋纬煞忾]回路，另一路經(jīng)過蒸汽加熱設(shè)備后也返回?zé)峋?；余熱鍋爐中通入船舶垃圾焚燒爐及柴油動力裝置排氣；空氣預(yù)熱器中通入余熱鍋爐排氣。主要用途是回收焚燒爐及動力裝置的排氣余熱，節(jié)約燃油成本，提高船舶動力裝置經(jīng)濟性和環(huán)境友好性。
【專利說明】一種船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及船用余熱綜合利用系統(tǒng)，尤其涉及一種船舶焚燒爐及動力裝置的 余熱回收系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于使用柴油機主推進動力裝置的船舶，主柴油機的排氣和冷卻主副機的缸套冷 卻水，都含有可進一步利用的熱量，而這些熱量是船舶余熱的一個重要組成部分。目前，對 船舶余熱利用研究較多的主要是柴油動力裝置的余熱利用方面。柴油動力裝置的余熱在船 上的用途大致有兩種：一種是用于加熱，如乘員生活所需的熱水、遠洋船將海水蒸餾以制造 淡水、寒冷季節(jié)的艙室取暖以及油類的加熱保溫等所需的蒸汽和熱水等；另一種是用于產(chǎn) 生動力，通常是通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機發(fā)電而節(jié)省柴油，供全船各種用電 需要。
[0003] 在中、小功率的船舶上，船舶主機排氣余熱能量不大，能回收的動力有限，所以都 采用最簡單的余熱能量用于加熱的方式。在有些很小功率的船上甚至只裝排氣熱水器以供 應(yīng)船上熱水。在大型船舶中，除了利用主機廢氣余熱鍋爐代替燃油輔鍋爐提供生活雜用及 油類加熱等蒸汽外，為了進一步充分利用船舶動力裝置所產(chǎn)生的余熱，還使用汽輪發(fā)電機 使這部分余熱產(chǎn)生電能和部分船用蒸汽。而在裝備大功率的中速柴油機動力裝置船舶上， 其可利用的排氣余熱能量相當(dāng)大，充分有效地利用這部分能量，是實現(xiàn)船舶節(jié)能減排的重 要途徑。在船舶朝著大型化、高速化發(fā)展的今天，柴油機的額定功率不斷增大，為了減少 耗油，柴油機冷卻水的出口溫度也從20世紀60年代的60°C?65°C提高到現(xiàn)在的80°C? 85°C，有些高速機甚至高達90°C以上。冷卻水出口溫度的增加使冷卻水熱能的品質(zhì)有了很 大的提高，也為冷卻水余熱的利用創(chuàng)造了更好的條件。
[0004] 同時，隨著環(huán)保法規(guī)的日益完善，船舶垃圾處理系統(tǒng)將得到進一步發(fā)展。垃圾焚燒 處理技術(shù)作為一種比較成熟的處理方式在遠洋船舶上得到廣泛應(yīng)用，使得船舶垃圾焚燒爐 在大型船舶上的應(yīng)用越來越廣泛，并將大部分垃圾在船上燒掉。但由于實際應(yīng)用的船舶垃 圾焚燒爐的垃圾處理量不大，而且船上配置能源較多，所以船舶垃圾焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)?氣均未加以利用。這部分排氣由于溫度高，其可利用潛力巨大，從環(huán)保和經(jīng)濟的角度考慮， 應(yīng)采取措施加以回收利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種船舶焚燒爐及 動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，用以解決船舶垃圾焚燒爐及柴油動力裝置的排氣余熱的回收利 用問題。
[0006] 本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，包括余熱鍋爐；經(jīng)濟器、蒸發(fā)器、過 熱器、排氣渦輪增壓器、總熱煙道、船舶垃圾焚燒爐、柴油動力裝置、蒸汽加熱設(shè)備、汽輪發(fā) 電機、凝汽器、凝結(jié)水泵、熱井、鍋爐給水泵、一次預(yù)熱器、二次預(yù)熱器、循環(huán)水泵、汽包、空氣 預(yù)熱器；
[0008] 所述經(jīng)濟器、蒸發(fā)器和過熱器安裝在余熱鍋爐中；熱井依次連接鍋爐給水泵、一次 預(yù)熱器、二次預(yù)熱器、汽包的第一入口、汽包的第一出口、循環(huán)水泵、經(jīng)濟器、蒸發(fā)器、汽包 的第二入口、汽包的第二出口；
[0009] 汽包的第二出口處分成兩路：其中一路依次連接過熱器、汽輪發(fā)電機、凝汽器、凝 結(jié)水泵，最后返回?zé)峋纬煞忾]回路；另外一路經(jīng)過蒸汽加熱設(shè)備后也返回?zé)峋?br> [0010] 余熱鍋爐中通過排氣渦輪增壓器和總熱煙道通入船舶垃圾焚燒爐及柴油動力裝 置的排氣；
[0011] 空氣預(yù)熱器中通入余熱鍋爐排氣；
[0012] 柴油動力裝置還連接一次預(yù)熱器。
[0013] 汽輪發(fā)電機與蒸汽加熱設(shè)備之間還增設(shè)有輔鍋爐。
[0014] 所述經(jīng)濟器、蒸發(fā)器和過熱器均為帶翅片的鍋爐鋼。
[0015] 所述循環(huán)水泵采用離心式熱水泵。
[0016] 所述余熱鍋爐為水管鍋爐；所述熱井還與大氣連通。
[0017] 上述船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)的余熱回收方法，在于如下步驟：
[0018] 船舶垃圾焚燒爐及柴油動力裝置8的排氣首先進入總熱煙道，然后排氣由總熱煙 道進入排氣渦輪增壓器中的排氣渦輪，排氣在排氣渦輪中膨脹做功后進入余熱鍋爐，此時 排氣的溫度為300°C ;
[0019] 鍋爐給水泵加壓熱井中的水，將熱井中的水輸送至一次預(yù)熱器中進行一次加熱后 進入二次預(yù)熱器，經(jīng)二次預(yù)熱器進行二次加熱后進入汽包；此時流出汽包的水是175°c飽 和水，通過循環(huán)水泵后進入二次預(yù)熱器，加熱來自一次預(yù)熱器的鍋爐給水至75 °C，接著依次 通過經(jīng)濟器和蒸發(fā)器后返回汽包；汽包分離其中的汽水混合物，產(chǎn)生的飽和蒸汽分為兩路， 一路飽和蒸汽通入過熱器變成過熱蒸汽后進入汽輪發(fā)電機做功，做完功后的乏汽進入凝汽 器冷凝成液態(tài)，經(jīng)過凝結(jié)水泵后返回?zé)峋?；另一路飽和蒸汽直接通向船上各蒸汽加熱設(shè) 備，經(jīng)利用完后的部分蒸汽或汽水混合物返回?zé)峋?br> [0020] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：
[0021] 1)對于新造船舶或者改造船舶安裝本系統(tǒng)后，能夠顯著減少船舶運行或停泊期間 燃油輔鍋爐的燃油消耗，可節(jié)省燃油成本。
[0022] 2)本系統(tǒng)不僅充分利用了船舶柴油動力裝置的排氣余熱和冷卻水余熱，還合理地 利用了船舶垃圾焚燒爐排氣余熱，除了鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵消耗少量電能外， 產(chǎn)生的飽和水蒸汽不需任何代價。
[0023] 3)由于垃圾焚燒后的高溫?zé)煔饪芍苯颖簧鲜鱿到y(tǒng)利用，船舶垃圾焚燒爐不再設(shè)置 鼓風(fēng)機以冷卻排氣，既簡化了垃圾焚燒爐設(shè)備，又可達到節(jié)能的效果。
[0024] 4)本系統(tǒng)設(shè)置了總熱煙道，用于集中從多個熱設(shè)備回收余熱。同時，由于船舶垃圾 焚燒爐和柴油動力裝置的排氣都經(jīng)總熱煙道集中回收利用，這兩個設(shè)備的排氣可統(tǒng)一處理 達到排放標準后再排往大氣，從而簡化環(huán)保設(shè)備裝置、降低投資成本、提高運行管理效率。
[0025] 5)安裝本系統(tǒng)后，船舶垃圾焚燒爐和柴油動力裝置的排氣溫度明顯降低。未安裝 該系統(tǒng)時船舶垃圾焚燒爐的排氣溫度約為ll〇〇°C，柴油動力裝置的排氣溫度約為300°C;安 裝該系統(tǒng)后，這兩個設(shè)備的排氣溫度可降低至170°C左右。在船舶停泊期間，降低排氣溫度 就意味著能降低船舶對港口及周邊地區(qū)的熱污染，減小城市的"熱島效應(yīng)"。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0028] 實施例
[0029] 如圖1所示，本實用新型船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，包括余熱鍋爐 1、經(jīng)濟器2、蒸發(fā)器3、過熱器4、排氣渦輪增壓器5、總熱煙道6、船舶垃圾焚燒爐7、柴油動 力裝置8、蒸汽加熱設(shè)備9、汽輪發(fā)電機10、凝汽器11、凝結(jié)水泵12、熱井13、鍋爐給水泵14、 一次預(yù)熱器15、二次預(yù)熱器16、循環(huán)水泵17、汽包18、空氣預(yù)熱器19 ;
[0030] 所述經(jīng)濟器2、蒸發(fā)器3和過熱器4安裝在余熱鍋爐1中；熱井13依次連接鍋爐 給水泵14、一次預(yù)熱器15、二次預(yù)熱器16、汽包18的第一入口、汽包18的第一出口、循環(huán)水 泵17、經(jīng)濟器2、蒸發(fā)器3、汽包18的第二入口、汽包18的第二出口；
[0031] 汽包18的第二出口處分成兩路；其中一路依次連接過熱器4、汽輪發(fā)電機10、凝汽 器11、凝結(jié)水泵12,最后返回?zé)峋?3形成封閉回路；另外一路經(jīng)過蒸汽加熱設(shè)備9后也返 回?zé)峋?3 ;
[0032] 余熱鍋爐1中通過排氣渦輪增壓器5和總熱煙道6通入船舶垃圾焚燒爐7及柴油 動力裝置8的排氣；
[0033] 空氣預(yù)熱器19中通入余熱鍋爐1排氣；柴油動力裝置8還連接一次預(yù)熱器15。
[0034] 汽輪發(fā)電機10與蒸汽加熱設(shè)備9之間還增設(shè)有輔鍋爐20。所述輔鍋爐20為燃油 鍋爐。其作用是，當(dāng)本系統(tǒng)不能滿足全船用電用熱需求時啟動輔鍋爐20,輔鍋爐20產(chǎn)生蒸 汽補充汽輪發(fā)電機10和船上各蒸汽加熱設(shè)備9所需蒸汽量。輔鍋爐20與汽輪發(fā)電機10 及蒸汽加熱設(shè)備9管路的連接處可使用閥門控制。
[0035] 所述經(jīng)濟器2、蒸發(fā)器3和過熱器4均為帶翅片的鍋爐鋼。
[0036] 所述循環(huán)水泵17采用離心式熱水泵；所述余熱鍋爐1為水管鍋爐；所述熱井13還 與大氣連通。
[0037] 上述船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)的余熱回收方法，在于如下步驟：
[0038] 船舶垃圾焚燒爐7及柴油動力裝置8的排氣首先進入總熱煙道6,然后排氣由總熱 煙道6進入排氣渦輪增壓器5中的排氣渦輪，排氣在排氣渦輪中膨脹做功后進入余熱鍋爐 1，此時排氣的溫度為300°C ;
[0039] 鍋爐給水泵14加壓熱井13中的水，將熱井13中的水輸送至一次預(yù)熱器15中進 行一次加熱后進入二次預(yù)熱器16,經(jīng)二次預(yù)熱器16進行二次加熱后進入汽包18 ;此時流出 汽包18的水是175°C至180°C左右的飽和水，通過循環(huán)水泵17后進入二次預(yù)熱器16,加熱 來自一次預(yù)熱器的鍋爐給水至75°C至80°C左右，接著依次通過經(jīng)濟器2和蒸發(fā)器3后返回 汽包18 ;汽包18分離其中的汽水混合物，產(chǎn)生的飽和蒸汽分為兩路，一路飽和蒸汽通入過 熱器4變成過熱蒸汽后進入汽輪發(fā)電機10做功，做完功后的乏汽進入凝汽器11冷凝成液 態(tài)，經(jīng)過凝結(jié)水泵12后返回?zé)峋?3 ;另一路飽和蒸汽直接通向船上各蒸汽加熱設(shè)備9,經(jīng)利 用完后的部分蒸汽或汽水混合物返回?zé)峋?3。
[0040] 鍋爐給水泵14出口的壓力為余熱鍋爐1對應(yīng)的工作壓力。
[0041] 一次預(yù)熱器15出口不飽和水的溫度在70°C和75°C之間。二次預(yù)熱器16出口不 飽和水的溫度一般比汽包18內(nèi)的飽和水溫度低約10°C，在本實施例中約為165°C。
[0042] 經(jīng)濟器2進口不飽和水的溫度在125°C和130°C之間，經(jīng)濟器2出口水溫由于運行 上的原因取低于飽和水溫12°C，在本實施例中約為163°C。
[0043] 熱井13與大氣相通，熱井13內(nèi)熱水壓力為0. IMPa，水溫通常在50°C和55°C之間。
[0044] 飽和水蒸汽和飽和水是指液態(tài)水與水蒸汽處于動態(tài)平衡的狀態(tài)，處于飽和狀態(tài)的 水蒸汽稱為飽和水蒸汽，處于飽和狀態(tài)的液態(tài)水稱為飽和水。此時，飽和水蒸汽和飽和水的 溫度相同，稱為飽和溫度；飽和水蒸汽和飽和水的壓力相同，稱為飽和壓力。低于飽和溫度 的水稱為不飽和水。
[0045] 所述總熱煙道6可裝有閥門，用于控制煙氣流量，同時防止煙氣泄露。
[0046] 所述鍋爐給水泵14出口鍋爐給水的壓力為余熱鍋爐1對應(yīng)的工作壓力。
[0047] 所述汽包18內(nèi)飽和水、飽和水蒸汽的壓力均為余熱鍋爐1對應(yīng)的工作壓力，飽和 水、飽和水蒸汽的溫度均為余熱鍋爐1對應(yīng)工作壓力下的飽和溫度。
[0048] 所述汽包18產(chǎn)生的飽和水蒸汽一部份進入各蒸汽加熱設(shè)備用于加熱，另一部份 進入過熱器4產(chǎn)生過熱蒸汽用于發(fā)電。
[0049] 所述一次預(yù)熱器15、二次預(yù)熱器16的入口不飽和水的壓力及出口水的壓力均為 余熱鍋爐1對應(yīng)的工作壓力。
[0050] 所述一次預(yù)熱器15、二次預(yù)熱器16 -般設(shè)計成鍋爐給水在預(yù)熱之后處于蒸發(fā)壓 力下的未飽和或飽和液體狀態(tài)。
[0051] 所述一次預(yù)熱器15利用柴油動力裝置冷卻水對來自熱井13的鍋爐給水進行加 熱。
[0052] 所述二次預(yù)熱器16利用汽包的飽和水對鍋爐給水進行二次加熱。
[0053] 所述空氣預(yù)熱器19為船舶垃圾焚燒爐的空氣預(yù)熱器，余熱鍋爐1排氣進入空氣預(yù) 熱器19預(yù)熱通入船舶垃圾焚燒爐內(nèi)的空氣，更充分地利用排氣余熱，排氣最后排往大氣。
[0054] 如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型。
[0055] 本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的 精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在 本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：包括余熱鍋爐、經(jīng)濟器、 蒸發(fā)器、過熱器、排氣渦輪增壓器、總熱煙道、船舶垃圾焚燒爐、柴油動力裝置、蒸汽加熱設(shè) 備、汽輪發(fā)電機、凝汽器、凝結(jié)水泵、熱井、鍋爐給水泵、一次預(yù)熱器、二次預(yù)熱器、循環(huán)水泵、 汽包、空氣預(yù)熱器； 所述經(jīng)濟器、蒸發(fā)器和過熱器安裝在余熱鍋爐中；熱井依次連接鍋爐給水泵、一次預(yù)熱 器、二次預(yù)熱器、汽包的第一入口、汽包的第一出口、循環(huán)水泵、經(jīng)濟器、蒸發(fā)器、汽包的第二 入口、汽包的第二出口； 汽包的第二出口處分成兩路：其中一路依次連接過熱器、汽輪發(fā)電機、凝汽器、凝結(jié)水 泵，最后返回?zé)峋纬煞忾]回路；另外一路經(jīng)過蒸汽加熱設(shè)備后也返回?zé)峋? 余熱鍋爐中通過排氣渦輪增壓器和總熱煙道通入船舶垃圾焚燒爐及柴油動力裝置的 排氣； 空氣預(yù)熱器中通入余熱鍋爐排氣； 柴油動力裝置還連接一次預(yù)熱器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：汽輪 發(fā)電機與蒸汽加熱設(shè)備之間還增設(shè)有輔鍋爐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述 經(jīng)濟器、蒸發(fā)器和過熱器均為帶翅片的鍋爐鋼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述 循環(huán)水泵采用離心式熱水泵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶焚燒爐及動力裝置的余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述 余熱鍋爐為水管鍋爐；所述熱井還與大氣連通。
【文檔編號】F02G5/02GK203880720SQ201320461332
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】馬曉茜, 曾廣博, 謝明超, 吳婕 申請人:華南理工大學(xué)