毕业论文（设计）船舶柴油机排烟余热回收系统节能性能

《毕业论文（设计）船舶柴油机排烟余热回收系统节能性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、船舶柴油机排烟余热回收系统节能性能研究摘要：本文以48000DWT油船为例，以热力学和工程热力学为基础，分析不同工况下排烟余热利用系统的性能参数随主机工况变化的规律和该系统的节能性能变化。结果表明：主机100%工况下，系统余热发电量为305.87kW,约占船舶总耗电量的1/4；节油量为50.89kg/h,节油率达到3.08〜3.33%；CO?、S0“NOx排放减少量分别为231.13、0.34与5.61kg/s；主机工况对节能效果影响显著，100%工况节能减排性能最优，当余热冋收系统工作在主机40%工况以下时，余热发电量低，节油效果迅速恶化，经济性

2、差，必须关闭系统中余热发电部分。关键词：船削柴油机；余热利用；热力平衡；节能性能0前言船舶是能源消耗量巨大的运输工具，高能耗一方面使船舶运行成本增加，另一方面也带來了严重的环境问题。如何有效降低船舶能耗是一个现实而又重大的课题⑴。冃前,最先进的船用二冲程柴油机主机有效热效率已接近50%,仍有50%的能量没有被主机利用，最终以各种形式排入环境⑵。显然，如杲能够利用主机废气和冷却水的热暈进行发电或作为辅助设备热源提供蒸汽，则可以替代部分辅机和辅助锅炉，同时达到节能和减排的效果。因此充分回收船舶主机和冷却水的余热，意义重大⑶。Wartsila公司开发出一

3、种总热回收装置，该装置包括一个双压力余热锅炉、一个多级双压力汽轮机、一个动力涡轮、一个给水预热系统和两个驱动电机系统。可回收11%的主柴油机功率，降低了NOx排放，获得了良好的经济效果和排放效果⑷。曹渝白等人以12800吨集装箱船主机8PC4-2L为研究实例，建立了船舶余热利用系统热平衡分析模型，并以此对几种常用典型的余热发电系统进行了研究®叫高洪涛开发出一种采用小型渔业船舶柴油机余热为驱动热源的吸收式制冰机⑺。陈磊等开发出一种将船舶柴油机产生的废气余热推动涡轮旋转产生的机械能转变为液压能的方法和装置，涉及液压传动技术领域，适用于船舶柴油机产生的废

4、气余热的利用冈。综上所述，船舶余热冋收技术己经成为船舶节能减排的关键技术之一。国外船舶已经进入商用阶段，而国内发展较慢。本文对一套由排烟余热锅炉、汽轮机发电机等儿大部分组成的船舶柴油机排烟余热回收系统，建立船舶柴油机排烟余热回收系统的数学模型，并以48000DWT油船为研究对象，纵向对比同一船型不同工况下利用该排烟余热利用系统吋的节能效果，分析系统各关键设备热力性能参数、节能性能参数随主机工况等参数变化的规律，以期探讨船舶柴油机排烟余热回收系统的节能效果与应用价值。1船舶柴油机余热回收系统介绍本课题所采用的船舶主机余热利用系统（如图1所示）由余热锅

5、炉、汽轮发电机组、凝汽器、屮冷器预热器、缸套水预热器、热井、各种泵及阀门组成切。余热锅炉由高压过热器、蒸发器及低压过热器、蒸发器组成。该系统利用缸套水预热器和屮冷器预热器依次对锅炉给水进行预热。烟气从柴油机排气进入余热锅炉，依次在高压过热器、高压蒸发器、低压过热器、低压蒸发器放热降温后排出余热锅炉。热井屮的锅炉给水先经缸套水预热器预热，预热后部分给水又由屮冷器预热器预热。经混合低圧蒸发器低压过热器高压蒸发器高压过热器凝汽器空气出口空冷器缸套水出口缸套水进口缸套水预热器图1船舶柴汕机排烟余热利用系统图分配，一部分直接输入高压锅筒中，另一部分进入低压锅

6、筒中。高、低压锅筒内饱和水由循环水泵输分别送至高、低压蒸发器，吸热后成为高压汽水混合物，汽水混合物回到锅筒进行汽水分离，分离得到的髙压饱和蒸汽一部分被输送至船上蒸汽加热设备，供加热使用，另一部分被输送至过热器，在过热器中被加热成过热蒸汽后输送至汽轮发电机组，推动汽轮机发电供给用电设备。通常情况下，所有用电设备消耗的总电功率为1200kWo最后，蒸汽加热设备和凝汽器出口的冷凝水被送回至热井。2船舶柴油机余热回收系统数学模型2.1余热锅炉高压蒸发器和过热器数学模型余热锅炉高压过热器入口烟温及余热锅炉高压蒸发器出口烟温已知。则余热锅炉高压段给水侧吸热量：

7、⑺如讥3）B/36（）0（1）式中：氐、氐一高压过热器入口烟气与高压蒸发器出口烟气的焙，kJ/kg；B—燃料燃烧量，kg/h;〃一余热锅炉高压段保温系数，取值0.99。余热锅炉高压段过热蒸汽质量流量为：叫=（Q厂“（％2・））/（他3-hb）⑵式中：加]、处一余热锅炉高压段饱和蒸汽与过热蒸汽的质量流量，kg/s；%、心2、—余热锅炉高压段过热蒸汽、饱和蒸汽与给水的焙，kJ/kgO所以，余热锅炉高压段蒸汽总质量流量为：m3="?]+m2（3）高压段过热器、蒸发器吸热量为：0】=加2（他3_他2）（4）02=2—0⑸余热锅炉高压段过热器出口烟气的焙值

8、：傀2=滋-3600厶/B(6)根据焙嫡表求得高压过热器岀口烟气的温度，得到余热锅炉高压段窄点温差：右=乙2一(7)式中：