一种主机空冷器冷却水的废热回收方法

文档序号:826186 发布日期:2021-03-30 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种主机空冷器冷却水的废热回收方法 (Waste heat recovery method for cooling water of air cooler of main engine ) 是由 钱强 段斌 于 2020-12-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种主机空冷器冷却水的废热回收方法,该方法在大型集装箱船正常航行时,可以利用从主机空冷器中流出的温度较高的冷却淡水中的热能来持续不断的加热备用发电机组的缸套水,不仅能够有效利用主机空冷器排出的冷却水中的废热能量,也能减少发电机预热系统中加热电能的使用,达到船舶节能的目的,同时也可以减少引入的海水来冷却从主机空冷器中流出的温度高的冷却淡水。(The invention discloses a waste heat recovery method of cooling water of a main engine air cooler, which can continuously heat cylinder sleeve water of a standby generator set by utilizing heat energy in cooling fresh water with higher temperature flowing out of the main engine air cooler when a large container ship sails normally, not only can effectively utilize waste heat energy in the cooling water discharged by the main engine air cooler, but also can reduce the use of heating electric energy in a generator preheating system to achieve the aim of saving energy of the ship, and simultaneously can reduce the introduced seawater to cool the cooling fresh water with high temperature flowing out of the main engine air cooler.)

一种主机空冷器冷却水的废热回收方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域,尤其涉及一种主机空冷器冷却水的废热回收方法。

背景技术

大型集装箱船因其载货量大、航速高,所以其配置的主机功率相比其他类型的船舶来说也要大很多。主机在运转时,需要消耗大量空气,这些空气(扫气空气)在经过增压器压缩后送入空冷器,在空冷器中利用低温淡水进行冷却后送入气缸参与燃烧。

冷却扫气空气的冷却淡水因所需带走的热量很多,所以这部分冷却淡水不仅流量很大,而且在流出空冷器时水温很高,尤其是WinGD机型的主机,从其空冷器流出的冷却淡水的水温超过60℃,这部分冷却淡水从空冷器流出后,会回到中央冷却器冷却后重复使用。这部分冷却淡水中所含的热能除了没加以利用外,还需要一定量的海水进行冷却。

同时,大型集装箱船一般配置4-6台发电机组,在正常航行过程中,作为备用的发电机组需要保持持续不断的缸套水预热,以便在需要时立刻投入使用。因此发电机组的缸套水预加热器需要持续不断的加热的缸套水来保证船舶安全。

目前,冷却扫气空气的冷却淡水,流出空冷器后,进入中央冷却器进行冷却,然后经低温淡水泵加压后重新供主机冷却使用。这种方式不仅没有利用这部分低温水中的热能,还要消耗一定量的海水去冷却这部分冷却淡水。同时,对于备用发电机组,其缸套水预加热器通常利用电加热器来加热其缸套水,进而加热缸套,备用发电机组的缸套加热同样需要耗费大量电能,造成了大量的资源浪费。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种主机空冷器冷却水的废热回收方法,该方法在大型集装箱船正常航行时,利用从主机空冷器中流出的温度较高的冷却淡水中的热能来持续不断的加热备用发电机组的缸套水,达到减少发电机预热系统中加热电能的使用,达到船舶节能的目的,同时也能减少引入的海水来冷却从主机空冷器中流出的温度高的冷却淡水。

一种主机空冷器冷却水的废热回收方法,具体包括以下步骤:

S1,在集装箱船上安装废热回收系统;

所述废热回收系统包括用以对主机空冷器内冷却水进行冷却的冷却水循环管路和用以对发电机组内的缸套水进行升温的缸套水循环管路,所述冷却水循环管路和缸套水循环管路通过废热回收装置进行热交换;

S2,集装箱船正常运行时,主机正常运转,主机空冷器内的具有较高温度的冷却水从其冷却水出口流入废热回收装置,同时备用发电机组内的具有较低温度的缸套水从其缸套水出口流入废热回收装置内,具有较高温度的冷却水与具有较低温度的缸套水进行热交换;

经过加热的缸套水经缸套水循环管路上的预加热器流回发电机组,经过初步冷却的冷却水经冷却水循环管路上的中央冷却器和低温冷却泵进行再次冷却后流回主机空冷器;

S3,主机停止运行时,备用发电机组内的具有较低温度的缸套水直接经缸套水循环管路上预加热器加热后流入备用发电机组。

优选地,所述冷却水循环管路包括与主机空冷器的冷却水出口和废热回收装置相连的第一冷却水管、与废热回收装置和中央冷却器相连的第二冷却水管、与中央冷却器和低温冷却泵相连的第三冷却水管、以及与低温冷却泵和主机空冷器的冷却水入口相连的第四冷却水管,

优选地,所述第一冷却水管和第二冷却水管上均安装有控制阀。

优选地,所述缸套水循环管路包括与发电机组的缸套水出口和废热回收装置相连的第一缸套水管、与废热回收装置和预加热器相连的第二缸套水管、与预加热器和发电机组的缸套水入口相连的第三缸套水管,所述第一缸套水管与第二缸套水管之间并联连接有第四缸套水管;

所述第一缸套水管、第二缸套水管和第四缸套水管上均安装有控制阀。

优选地,所述废热回收装置包括壳体和盘管,所述盘管设置在壳体内且其进水端和出水端分别从壳体顶部伸出,所述壳体的两侧设置有进水阀口和出水阀口,主机空冷器内的冷却水从进水阀口进入壳体内腔并与盘管内的缸套水进行热交换。

优选地,所述壳体包括内中空的筒体、固定在筒体顶部的顶板以及固定在筒体底部的底板,所述顶板上开设有用以使盘管的进水端和出水端穿过的圆孔。

优选地,所述盘管为螺旋状结构。

本发明的有益效果是:

1、本发明的主机空冷器冷却水废热回收系统在大型集装箱船正常航行时,可以利用从主机空冷器中流出的温度较高的冷却淡水中的热能来持续不断的加热备用发电机组的缸套水,不仅能够有效利用主机空冷器排出的冷却水中的废热能量,也能减少发电机预热系统中加热电能的使用,达到船舶节能的目的,同时也可以减少引入的海水来冷却从主机空冷器中流出的温度高的冷却淡水。

2、在大型集装箱船主机空冷器的冷却水循环管路中,在空冷器冷却水出口管路上安装废热回收装置,利用废热回收装置合理利用主机空冷器冷却水中的废热能量,对船舶节能有很高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,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它的附图。

图1是主机空冷器冷却水废热回收系统的示意图。

图2是废热回收装置的结构示意图。

图中标号的含义为:

1为主机空冷器,2为发电机组,3为预加热器,4为冷却水出口,5为冷却水入口,6为废热回收装置,7为中央冷却器,8为低温冷却泵,9为第一冷却水管,10为第二冷却水管,11为第三冷却水管,12为第四冷却水管,13为缸套水出口,14为缸套水入口,15为第一缸套水管,16为第二缸套水管,17为第三缸套水管,18为第四缸套水管,19为壳体,20为盘管,21为进水阀口,22为出水阀口。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;除非另有规定或说明,术语“多个”是指两个或两个以上;术语“连接”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

大型集装箱船在正常航行时,主机空冷器1内需要通入低温的冷却水以降低空冷器中扫气空气的温度。当低温的冷却水吸收扫气空气中的热量,对扫气空气冷却后,从空冷器中排出的是具有较高温度的冷却水(通常排出的是超过60℃的冷却水)。这部分具有较高温度的冷却水会进入中央冷却器进行冷却,然后经低温冷却淡水泵加压后送入空冷器进行循环使用。

同时,船舶正常航行时,集装箱船上的备用发电机组2需要时刻保持待机状态,因此其备用发电机组2需要利用缸套水进行持续加热。备用发电机组2预加热时,通常利用预加热器3中的电加热器加热缸套水,然后,将加热后的缸套水送入备用发电机组2,对其柴油机缸套进行加热。

由于从主机空冷器1中排出的冷却水中含有大量的热量,而备用发电机组2的预热恰好需要热量来加热其缸套水,为了充分利用主机空冷器冷却水中的废热并减少预加热器消耗的电能,因此,设计了本发明的主机空冷器冷却水的废热回收方法。

本发明的主机空冷器冷却水的废热回收方法在集装箱船上安装的废热回收系统,该系统在大型集装箱船正常航行时,可以利用从主机空冷器1中流出的温度较高的冷却淡水中的热能来持续不断的加热备用发电机组2的缸套水,达到减少发电机预热系统中加热电能的使用,达到船舶节能的目的,同时也能减少引入的海水来冷却从主机空冷器中流出的温度高的冷却淡水。

具体地,上述废热回收系统包括用以对主机空冷器1内冷却水进行冷却的冷却水循环管路和用以对发电机组2内的缸套水进行升温的缸套水循环管路。

所述主机空冷器1内的冷却水从主机空冷器1的冷却水出口4经冷却水循环管路上的废热回收装置6、中央冷却器7和低温冷却泵8从冷却水入口5流回主机空冷器1。

所述冷却水循环管路包括与主机空冷器的冷却水出口4和废热回收装置6相连的第一冷却水管9、与废热回收装置6和中央冷却器7相连的第二冷却水管10、与中央冷却器7和低温冷却泵8相连的第三冷却水管11、以及与低温冷却泵8和主机空冷器的冷却水入口5相连的第四冷却水管12。

第一冷却水管9和第二冷却水管10上均安装有控制阀。

所述发电机组2内的缸套水从发电机组的缸套水出口13经缸套水循环管路上的废热回收装置6和预加热器3从缸套水入口14流回发电机组2,或发电机组2内的缸套水直接经预加热器3加热后回流发电机组2。

所述缸套水循环管路包括与发电机组的缸套水出口13和废热回收装置6相连的第一缸套水管15、与废热回收装置6和预加热器3相连的第二缸套水管16、与预加热器3和发电机组的缸套水入口14相连的第三缸套水管17,所述第一缸套水管15与第二缸套水管16之间并联连接有第四缸套水管18;

所述第一缸套水管15、第二缸套水管16和第四缸套水管18上均安装有控制阀。

所述废热回收装置6包括壳体19和盘管20,所述盘管20设置在壳体19内且其进水端和出水端分别从壳体19顶部伸出,第一缸套水管15连接在盘管20的进水端,第二缸套水管16连接在盘管20的出水端,备用发电机组2内的缸套水从第一缸套水管15送入盘管20内。

所述壳体19的两侧设置有进水阀口21和出水阀口22,第一冷却水管9连接在进水阀口21,第二冷却水管10连接在出水阀口22。主机空冷器1内的冷却水从进水阀口21进入壳体内腔并与盘管20内的缸套水进行热交换。本实施例中,所述盘管20为螺旋状结构。

所述壳体19包括内中空的筒体、固定在筒体顶部的顶板以及固定在筒体底部的底板,所述顶板上开设有用以使盘管的进水端和出水端穿过的圆孔。

为了便于制造和使用安装,本实施例中,将顶板和底板设计为等大的圆形板,顶板、底板和筒体共同围成一个具有圆柱形内腔的壳体,盘管20放置在该圆柱形内腔内且其进水端和出水端分别从壳体19顶部伸出。

本发明的主机空冷器冷却水的废热回收方法,具体包括以下步骤:

S1,在集装箱船上安装废热回收系统。

S2,船舶正常航行时,主机正常运转,打开第一冷却水管9上的控制阀k1、第二冷却水管10上的控制阀k2、第一缸套水管9上的控制阀k3、第二缸套水管16上的控制阀k4,从主机空冷器1的冷却水出口流出的具有较高温度冷却水从第一冷却水管9送入废热回收装置6的壳体内腔,同时,备用发电机组2内的具有较低温度的缸套水从其缸套水出口经第一缸套水管15流入废热回收装置6的盘管20内。

废热回收装置6的壳体内腔里的具有较高温度的冷却水与其盘管20里的具有较低温度的缸套水进行热交换。经过加热的缸套水从第二缸套水管16流入预加热器3,然后再进入备用发电机组2。经过初步冷却的冷却水从第二冷却水管10流入中央冷却器7和低温冷却泵8进行再次冷却,然后再流回主机空冷器1。

S3,主机停止运行时,从主机空冷器1中流出的具有较高温度的冷却水无法加热备用发电机组2中的缸套水。此时,关闭第一缸套水管15上的控制阀k3、第二缸套水管16上的控制阀k4,打开第四缸套水管18上的控制阀k5,备用发电机组2内的具有较低温度的缸套水从其缸套水出口经第一缸套水管15、第四缸套水管18和第二缸套水管16流入预加热器3,经预加热器3加热后进入备用发电机组2。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

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