CN103322634B - 一种船用主机冷却水余热利用装置 - Google Patents

Abstract

一种船用主机冷却水余热利用装置，涉及一种冷却水余热利用装置，冷却盘管（4）的散热部分设置在舱室（1）内，所述冷却盘管通过管路连通中央冷却器（8）、主机滑油冷却器（13）、主机空冷器（14）和主机缸套水冷却器（12）和发电柴油机（15），主机滑油冷却器、主机空冷器和主机缸套水冷却器通过管路连接冷却盘管，在连接冷却盘管的管路上设有截止阀A（5），所述发电柴油机的主机循环冷却水直接进入中央冷却器，其中中央冷却器上设有水泵（11），由水泵吸入的海水对进入所述中央冷却器的主机循环冷却水进行冷却；本发明通过利用风机盘管将主机循环冷却水引入各个舱室，由风机盘管的散热实现热能的有效利用和节能。

Description

一种船用主机冷却水余热利用装置

【技术领域】

本发明涉及一种冷却水余热利用装置，具体地说本发明涉及一种船用主机冷却水余热利用装置。

【背景技术】

公知的，船舶主机是船舶的动力装置，是为各类船舶提供推进动力的机械，在船舶系统中，主机的运行会产生大量的热能，为了保证各机组的正常运行，需要采用循环冷却水对主机进行冷却，而对循环冷却水的再冷却则是中央冷却系统的主要任务，中央冷却系统是保障主机正常稳定运行的重要辅助系统，它通过冷却水的循环带走了主机运转过程中散发出来没有转化为机械能的热量，从而避免了因大量热量的积累而造成的金属疲劳脆化和润滑油的失效；目前，通常采用极易获得的海水作为冷媒对循环冷却水进行冷却，被加热的海水由于具有腐蚀管道的特性，所以加热后的海水不便加以利用而被直接排放回归大海，这样便白白的损失了大量可利用的热能，而船舶在冬季行驶的时候需对舱内温度进行加热，对于舱内的加热调节需要使用空调供给热能；在上述中形成了冷却水热能的浪费和空调运行带来的电力损耗；经过技术检索发现船舶主机冷却水的利用目前属于一项空白。

在查阅的文献中对于船舶柴油机余热回收利用仅有烟气余热用于渔船制冰，如何将主机循环冷却水余热利用到船用空调系统上，在不增加其他能耗的基础上满足对舱内温度的空气调节要求，实现节能一直是发明人的研发重点。

【发明内容】

为了实现所述的发明目的，本发明公开了一种船用主机冷却水余热利用装置，本发明通过利用风机盘管将主机循环冷却水引入各个舱室，由风机盘管的散热实现热能的有效利用，然后由海水对二次利用后的循环冷却水进行降温处理实现了较低温度的循环冷却水对船用主机的降温，实现了系统上的节能。

实现本发明的技术方案如下：

一种船用主机冷却水余热利用装置，包括冷却盘管、中央冷却器、主机缸套水冷却器、主机滑油冷却器、主机空冷器和主机循环冷却水，冷却盘管的散热部分设置在舱室内，所述冷却盘管通过管路连通中央冷却器、主机滑油冷却器、主机空冷器和主机缸套水冷却器和发电柴油机，主机滑油冷却器、主机空冷器和主机缸套水冷却器通过管路连接冷却盘管，在连接冷却盘管的管路上设有截止阀A，所述发电柴油机的主机循环冷却水直接进入中央冷却器，其中中央冷却器上设有水泵，由水泵吸入的海水对进入所述中央冷却器的主机循环冷却水进行冷却。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，冷却盘管的散热通过控制室分配至舱室。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，在控制室内设有温度测量仪、鼓风机、空气过滤器和空气加湿器。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，在所述中央冷却器的进入端的管路上设有截止阀B、止回阀和水泵，所述管路为冷却盘管与辅机发电柴油机的混合出水口管路，在管路上依次设置两个截止阀B和一个止回阀，水泵设置在两个截止阀B之间的管路上。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述鼓风机采用离心式鼓风机。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述空气过滤器为初级过滤，过滤网材料为不锈钢网，外框采用普通碳钢材料制作。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述冷却盘管采用铜管加铝翅片的形式，布置为至少四排。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述空气加湿器采用喷雾式空气加湿器。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述温度测量仪采用接触式热阻温度测量仪。

所述的船用主机冷却水余热利用装置，所述中央冷却器为板式换热器，材质为钛材质的板片，板式换热器中采用的垫片材质为丁腈橡胶。

通过上述公开内容，本发明的有益效果是：

本发明所述的船用主机冷却水余热利用装置，主机循环冷却水依次经过主机空冷器、主机滑油冷却器和主机缸套水冷却器后进入冷却盘管，利用冷却盘管加热空气，将被加热的空气作为供暖热风送到各个舱室，将冷却盘管流出的主机循环冷却水和辅机发电柴油机冷却水通入中央冷却器，采用海水对通入中央冷却器的主机循环冷却水和辅机冷却水进行冷却后再次作为循环冷却水进入主机和辅机冷却，通过回收利用船用循环冷却水所排放的热能，并将其作为调节舱内温度的热源，有效的节省了供暖装置的能耗，实现了冷却与加热的双向利用，本发明装置具有结构简单、控制简易、运行费用低、使用寿命长等优点，是节省能源和提高能源利用率的有效装置。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

在图中：1、舱室；2、温度测量仪；3、空气加湿器；4、冷却盘管；5、截止阀A；6、鼓风机；7、空气过滤器；8、中央冷却器；9、截止阀B；10、止回阀；11、水泵；12、主机缸套水冷却器；13、主机滑油冷却器；14、主机空冷器；15、发电柴油机；16、控制室。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；

结合附图1所述船用主机冷却水余热利用装置，包括冷却盘管4、中央冷却器8、主机缸套水冷却器12、主机滑油冷却器13、主机空冷器14和主机循环冷却水，所述冷却盘管4采用铜管加铝翅片的形式，布置为至少四排，冷却盘管4的散热部分设置在舱室1内；或冷却盘管4的散热通过控制室16分配至舱室1，在控制室16内设有接触式温度测量仪2、离心式鼓风机6、空气过滤器7和喷雾式空气加湿器3，所述空气过滤器7为初级过滤，过滤网材料为不锈钢网，外框采用普通碳钢材料制作；所述冷却盘管4通过管路连通中央冷却器8、主机滑油冷却器13、主机空冷器14和主机缸套水冷却器12和发电柴油机15，在所述中央冷却器8的进入端的管路上设有截止阀B9、止回阀10和水泵11，所述管路为冷却盘管4与辅机发电柴油机15的混合出水口管路，在管路上依次设置两个截止阀B9和一个止回阀10，水泵11设置在两个截止阀B9之间的管路上；主机滑油冷却器13、主机空冷器14和主机缸套水冷却器12通过管路连接冷却盘管4，在连接冷却盘管4的管路上设有截止阀A5，所述发电柴油机15的主机循环冷却水直接进入中央冷却器8，所述中央冷却器8为板式换热器，材质为钛材质的板片，板式换热器中采用的垫片材质为丁腈橡胶，其中中央冷却器8上设有水泵，由水泵吸入的海水对进入所述中央冷却器的主机循环冷却水进行冷却。

在图中：舱室1、；温度测量仪2、；空气加湿器3、；冷却盘管4、；截止阀A5、；鼓风机6、；空气过滤器7、；中央冷却器8、；截止阀B9、；止回阀10、；水泵11、；主机缸套水冷却器12、；主机滑油冷却器13、；主机空冷器14、；发电柴油机15、控制室16。

实施本发明所述的船用主机冷却水余热利用装置，结合附图1给出的结构，本发明包括：截止阀A5、鼓风机、空气过滤器、冷却盘管、温度测量仪、空气加湿器、中央冷却器、止回阀、水泵、主机缸套水冷却器、主机滑油冷却器、主机空冷器、柴油发电机等。温度为36℃的船用主机冷却水经过主机空冷器、主机滑油冷却器和主机缸套水冷却器后水温升至55～60℃，冷却水出口与冷却盘管相连，经过冷却盘管冷却后，主机循环冷却水温降至40～45℃，与发电柴油机冷却水汇合后经过水泵和阀组进入中央冷却器进行集中冷却；鼓风机、空气过滤器、冷却盘管、空气加湿器依次串联，温度为5℃左右的空气经过冷却盘管加热后温度升至40℃然后与送风管道相连进入船舱。海水经过水泵进入中央冷却器，将循环冷却水冷却至36℃左右，海水排回大海，循环冷却水降温后继续进入主机和辅机系统进行冷却。

为了使结构更加紧凑、减小设备占据空间，鼓风机、空气过滤器、冷却盘管、温度测量仪、空气加湿器可组装成一个风机盘管系统。系统的密封性能要好，避免因跑风造成风量减小，冷却量降低，致使供风温度达不到要求。鼓风机采用离心式，效率较高，噪声较低。空气过滤器为初级过滤，防止粗大颗粒及异物进入风机，过滤材料为不锈钢网，外框采用普通碳钢结构。冷却盘管采用铜管加铝翅片的形式，布置6排。空气加湿器采用喷雾加湿的方式，实现等温加湿。温度测量仪采用接触式热阻温度测量仪。

中央冷却器为板式换热器，使用的冷却介质为海水，具有一定的腐蚀性，因此采用钛材质的板片，以增强换热器的抗侵蚀性性能；使用的垫片为丁腈橡胶；采用“U”形单流程组合。热流体（循环冷却水）采用上进下出的流动形式，冷流体（海水）采用下进上出的流动形式，两种介质在中央冷却器进行高效热交换，传热系数可以高达5000～6000W/㎡·K。

本发明采用风机盘管系统和中央冷却系统组成的半开式系统代替原有的板式换热器中央冷却系统以及温度调节系统，与原有系统相比，增加了一套风机盘管系统，省去了空气调节系统。实现了热水的梯级冷却，回收利用了热水的一部分热能。

本发明船用循环冷却水余热利用装置运行流程包括以下两个回路：

一、风机盘管系统回路由空气过滤器、鼓风机、冷却盘管、空气加湿器、温度测量仪、截止阀和送风管道组成。打开截止阀并启动鼓风机，主机冷却水进入冷却盘管，冷却空气经鼓风机作用穿过冷却盘管，获得热量成为热风经加湿后送到各舱室；热水失去一部分热量后温度有所降低，作为热媒进入下一系统。

二、中央冷却系统由板式换热器、主机空冷器、主机滑油冷却器、主机缸套水冷却器、柴油发电机、截止阀、止回阀、水泵组成。海水作为冷却介质进入板式换热器，换热结束后直接排回大海；循环水自上一系统出来后，经截止阀、止回阀、水泵进入板式换热器，完成换热后作为冷却水进入主机和辅机冷却系统。

主机冷却水的出口温度一般在60℃以上，直接经中央冷却器处理后，一般出水温度为35℃左右，以一艘5万吨的散货船为例，处理的冷却量可达到8000～10000KW。采用本发明装置后，主机冷却水先通过风机盘管系统，温度从60℃可降到45℃以下，冷却空气温度从5℃升到40℃，回收的热量可达1500KW，占整个冷却量的五分之一左右。升温后的空气在送风管道的热损失按5%计算，舱室内每平米的供热按120W计算，则该系统可供1200平米的舱室采暖使用。整个发明装置中的运动部件仅为鼓风机和水泵，阀门只在设备启动和停止检修时进行相应的开启和关闭，设备运行可靠性较高，在系统的运行当中可实现无人值守。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (10)

1.一种船用主机冷却水余热利用装置，包括冷却盘管（4）、中央冷却器（8）、主机缸套水冷却器（12）、主机滑油冷却器（13）、主机空冷器（14）和主机循环冷却水，其特征是：冷却盘管（4）的散热部分设置在舱室（1）内，所述冷却盘管（4）通过管路连通中央冷却器（8）、主机滑油冷却器（13）、主机空冷器（14）和主机缸套水冷却器（12）和发电柴油机（15），主机滑油冷却器（13）、主机空冷器（14）和主机缸套水冷却器（12）通过管路连接冷却盘管（4），在连接冷却盘管（4）的管路上设有截止阀A（5），所述发电柴油机（15）的主机循环冷却水直接进入中央冷却器（8），其中中央冷却器（8）上设有水泵（11），由水泵（11）吸入的海水对进入所述中央冷却器的主机循环冷却水进行冷却。

2.根据权利要求1所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：冷却盘管（4）的散热通过控制室（16）分配至舱室（1）。

3.根据权利要求2所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：在控制室（16）内设有温度测量仪（2）、鼓风机（6）、空气过滤器（7）和空气加湿器（3）。

4.根据权利要求1所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：在所述中央冷却器（8）的进入端的管路上设有截止阀B（9）、止回阀（10）和水泵（11），所述管路为冷却盘管（4）与辅机发电柴油机（15）的混合出水口管路，在管路上依次设置两个截止阀B（9）和一个止回阀（10），水泵（11）设置在两个截止阀B（9）之间的管路上。

5.根据权利要求3所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述鼓风机（6）采用离心式鼓风机（6）。

6.根据权利要求3所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述空气过滤器（7）为初级过滤，过滤网材料为不锈钢网，外框采用普通碳钢材料制作。

7.根据权利要求1所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述冷却盘管（4）采用铜管加铝翅片的形式，布置为至少四排。

8.根据权利要求3所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述空气加湿器（3）采用喷雾式空气加湿器（3）。

9.根据权利要求3所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述温度测量仪（2）采用接触式热阻温度测量仪（2）。

10.根据权利要求1所述的船用主机冷却水余热利用装置，其特征是：所述中央冷却器（8）为板式换热器，材质为钛材质的板片，板式换热器中采用的垫片材质为丁腈橡胶。