一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统

摘要

本发明涉及一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，所述综合热源系统包括高温子系统和低温子系统；所述高温子系统包括若干并联设置的废气锅炉、燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及一个高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；所述低温子系统包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水。

权利要求

1.一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，其特征在于：所述综合热源系统包括高温子系统和低温子系统；

所述高温子系统包括若干并联设置的废气锅炉、一台燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及与之并联的高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；

所述低温子系统包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水；

所述高温介质为热油时，设计温度为180℃，高温介质为蒸汽时，设计温度为170℃；

所述高温用热设备为燃油供油单元、燃油分油机、滑油分油机、燃油日用舱，被加热介质的温度分别为150℃、98℃、95℃、90℃；

所述低温介质的设计温度为80℃；

所述低温用热设备分别为空调装置、燃油沉淀舱、燃油储存舱、滑油循环舱，被加热介质的温度分别为37℃、60℃、35℃、30℃；

所述高低温换热器之前设有三通调节阀，通过调节三通调节阀，选择低温介质是否流经高低温换热器进行进一步加热；

根据不同用热设备对热源温度需求的不同，采用两个子系统分别进行供热；

通过设置高低温换热器，将富余的高温热源的热量储备在其中，再与低温子系统进行换热，进一步提高低温用热设备的热量，提高用热效率；

对船舶上的所有柴油机淡水热源进行集中采集，集中利用；

系统根据外界用户对热量的需求，自动调节供热能力。

2.如权利要求1所述的综合热源系统，其特征在于：所述高温子系统与低温子系统中，均设有调节阀，通过调节开度，对高低温介质流量进行调节。

3.一种权利要求1所述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，其特征在于：将“若干并联设置的高温用热设备及与之并联的高低温换热器”变更为“若干并联设置的高温用热设备以及与之串联的高低温换热器”。

说明书

一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种综合热源系统，尤其涉及一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，属于海洋热源系统技术领域。

背景技术

[0002] 以柴油机为动力装置的船舶及海洋工程，其热源系统对余热的利用局限于驱动主推进装置柴油机(比如散货船、油船、集装箱船的主机)的排气，随着技术的发展，柴油机的油耗逐步降低，排放的废气量也随之减少。为了满足IMO Tier-II对柴油NOx排放的要求，柴油机废气的温度也在下降。这两种因素一并作用，造成废气中可利用的余热下降显著，甚至已无法满足正常运营所需。

[0003] 因此现有技术的解决方法一般依靠另外专门设置的供热源，例如燃油锅炉(蒸汽系统可以采用将废气锅炉同燃油锅炉相结合的组合式锅炉)，在废气锅炉产热量不足的情况下进行补充，以供船舶日常运营的所需的热量。

[0004] 而对于柴油机冷却淡水中的余热，现有技术利用不足，造成了热量的浪费。

[0005] 如何能有效利用柴油机冷却淡水中的余热，并将之与柴油机废气热源良好的结合，解决甲板融冰的热量需求，以及其他日常供热需求，成为本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是，提供一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，能够同时利用所有柴油机(比如发电用柴油机)的淡水余热，较好的解决上述矛盾，尤其对于有甲板融冰需求的船舶，提供船舶热源系统的经济效果。

[0007] 本发明采取以下技术方案：

[0008] 一种应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，所述综合热源系统包括高温子系统和低温子系统；所述高温子系统包括若干并联设置的废气锅炉、燃油锅炉、若干并联设置的高温用热设备及一个高低温换热器；高温介质在高温循环泵的动力下进行循环，对所述高温用热设备及所述高低温换热器进行供热；所述高温介质为蒸汽或热油；所述低温子系统包括若干并联设置的、且分别与各个柴油机高温淡水排出端相连的淡水换热器，若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接，低温介质在低温循环泵的动力下进行循环，经淡水换热器吸热后再经高低温换热器进一步吸热，最后对所述低温用热设备进行供热；所述低温介质为水。

[0009] 进一步的，高温介质的设计温度可超过160℃，所述高温介质为热油时，设计温度一般约为180℃，高温介质为蒸汽时，设计温度一般约为170℃。

[0010] 更进一步的所述高温用热设备为燃油供油单元、燃油分油机、滑油分油机、燃油日用舱，被加热介质的温度分别约为150℃、98℃、95℃、90℃。

[0011] 进一步的，所述低温介质的设计温度约为80℃。

[0012] 更进一步的，所述低温用热设备分别为空调装置、燃油沉淀舱、燃油储存舱、滑油循环舱，被加热介质的温度分别约为37℃、60℃、35℃、30℃。

[0013] 进一步的，所述高温子系统与低温子系统中，均设有调节阀，通过调节开度，对高低温介质流量进行调节。

[0014] 进一步的，所述高低温换热器之前设有三通调节阀，通过调节三通调节阀，选择低温介质是否流经高、低温换热器进行进一步加热。

[0015] 一种上述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，将“若干并联设置的高温用热设备及高低温换热器”变更为“若干并联设置的高温用热设备以及与之串联的高低温换热器”；

[0016] 一种上述的应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统，将“若干并联设置的低温用热设备；并联后的低温用热设备再与所述高低温换热器串联连接”变更为“若干与所述高低温换热器并联设置的低温用热设备”。

[0017] 本发明的有益效果在于：

[0018] 1)通过对柴油机冷却淡水中余热的利用，提高了系统的产热量。

[0019] 2)根据不同用热设备对热源温度需求的不同，采用两个子系统分别进行供热，提高了能源的利用效率。

[0020] 3)通过设置高低温换热器，将富余的高温热源的热量储备在其中，再与低温子系统进行换热，进一步提高低温用热设备的热量，提高用热效率。

[0021] 4)可对船舶上的所有柴油机淡水热源进行集中采集，集中利用，大大提升了能源利用效率，一定程度上实现了节能减排的效果。

[0022] 5)采用高温介质和低温介质的双介质，并将两者进行了有机结合。

[0023] 6)系统可根据外界用户对热量的需求，自动调节供热能力。

附图说明

[0024] 图1是本发明应用于船舶及海洋工程领域的综合热源系统的流程图。

[0025] 图2是图1左部的放大图。

[0026] 图3是图1右部的放大图。

具体实施方式

[0027] 目前典型的热源系统对余热的利用局限于驱动主推进装置柴油机(比如散货船、油船、集装箱船的主机)的排气，并未包含该类柴油机冷却淡水中的余热以及其它用途柴油机(比如发电用柴油机)的余热，而且很大一部分用热设备对热量品质的要求并不高，并不需要加热介质的温度超过90℃，上述两种因素导致热量不能进行充分的利用。另外，当废气中的余热无法满足运营要求时，现有系统不得不通过燃烧额外的燃油进行补充，进一步增加了能源的消耗。

[0028] 本发明综合热源系统根据用热设备对加热介质温度的不同要求，将整个系统分为高温及低温两个部分。高温部分同现有系统类似，利用柴油机废气的余热，传热介质为蒸汽或热油；低温部分传热介质为热水，利用柴油机冷却淡水中的余热。如此提高能量的利用效率。

[0029] 下面结合附图将具体实施方式阐述如下：

[0030] 参见图1-图3，综合热源系统根据用热设备对传热介质温度的不同要求，分为高温子系统及低温子系统。

[0031] 高温子系统传热介质为蒸汽或热油，设计温度超过160℃(蒸汽一般为170℃，热油一般为180℃)，可用于向燃油供油单元(被加热介质为燃油，需要达到最高150℃)、燃油分油机(被加热介质为燃油，需要达到98℃)、滑油分油机(被加热介质为滑油，需要达到95℃)、燃油日用舱(被加热介质为燃油，需要达到90℃)等提供热量。该子系统通过废气锅炉利用柴油机废气中的余热产生热量。由于柴油机可能运行在较低的负荷，从而导致废气排量不足，锅炉产热量下降。因此除了废气锅炉，还需设置燃油锅炉(蒸汽系统可以采用将废气锅炉同燃油锅炉相结合的组合式锅炉)，在废气锅炉产热量不足的情况下进行补充。当废气锅炉的产热量大于系统所需时，则可以通过旁通废气或者泄负荷的方式(蒸汽系统使过量的蒸汽流经大气冷凝器，热油系统使部分热油流经泄负荷冷却器)处理多余的热量。无论是蒸汽系统还是热油系统，高温子系统的构成同传统的热源系统相类似。

[0032] 低温子系统传热介质为热水，设计温度可达80℃，可用于向空调装置(被加热介质为空气，需要达到37℃)、燃油沉淀舱(被加热介质为燃油，需要达到60℃)、燃油储存舱(被加热介质为燃油，需要达到35℃)、滑油循环舱(被加热介质为滑油，需要达到30℃)等提供热量。该子系统通过换热器利用柴油机高温淡水中的余热产生热量。低温子系统还设置了热油/热水换热器(用于热油系统)或蒸汽/热水换热器(用于蒸汽系统)，使低温子系统可以从高温子系统获取热量。同高温子系统类似，低温子系统也能根据外界用热需求的变化进行负荷调节，具体情况如下。低温子系统根据回水温度的高低(由回水管路上的温度传感器提供回水温度信号)，控制换热器高温侧三通调节阀的开度。当柴油机高温淡水中提供的热量能够满足需求时，三通调节阀旁通蒸汽或热油；当热量不足时，蒸汽或热油通过三通调节阀进入换热器，把低温子系统的热水加热至设计温度。低温子系统的具体构成如下：设热水循环泵，一般为二台，一台运行另一台备用(或选用二台以上的循环泵，其中若干台运行，其余备用)；设热油/热水换热器或蒸汽/热水换热器，在换热器的高温侧设有三通调节阀，并在换热器热水出口设温度传感器，对热水出口温度进行控制；设高温淡水换热器，从柴油机高温淡水中获取余热。根据具体情况，热油/热水换热器或蒸汽/热水换热器可以同高温淡水换热器串联(布置高温淡水换热器的下游)，或者同它并联。

[0033] 本实施方式采用高温及低温两个子系统，高温系统采用热油或蒸汽作为传热介质，利用柴油机废气中的余热产生热量，设计温度可超过160℃；低温子系统采用热水作为传热介质，利用柴油机高温淡水中的余热产生热量，设计温度可达80℃。高温子系统及低温子系统可以同时利用多台柴油机的余热，均具有负荷调节能力。高温子系统的负荷调节同传统系统类似；低温子系统设有热油/热水换热器或蒸汽热水换热器，该换热器高温侧设有三通调节阀，并在换热器热水出口设温度传感器，对热水出口温度进行控制。

[0034] 本发明通过对柴油机冷却淡水中余热的利用，提高了系统的产热量；根据不同用热设备对热源温度需求的不同，采用两个子系统分别进行供热，提高了能源的利用效率；通过设置高低温换热器，将富余的高温热源的热量储备在其中，再与低温子系统进行换热，进一步提高低温用热设备的热量，提高用热效率；可对船舶上的所有柴油机淡水热源进行集中采集，集中利用，大大提升了能源利用效率，一定程度上实现了节能减排的效果；采用高温介质和低温介质的双介质，并将两者进行了有机结合；系统可根据外界用户对热量的需求，自动调节供热能力。