CN111197513A - 一种船舶增加能源效率方法及增效船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶增加能源效率方法及增效船舶，采用使船舶包括内河船舶、海洋船舶及海洋工程平台等海事设施发动机产生的高温尾气直接进入涤气器的方法，提高余热利用和热能回收效率，对蒸汽/热水锅炉给水的升温效果显著提升，并由于省略了船舶标准配置的余热锅炉，将涤气器安装在原余热锅炉位置，因而既减少了热量损失，又降低了涤气器的洗涤扬程和能耗，还使船上工作环境明显改善，因此既提高船舶航运成本效益，又减少航运业CO2排放。

Description

一种船舶增加能源效率方法及增效船舶
技术领域
本发明一种船舶增加能源效率方法及增效船舶，适用于船舶包括海洋工程平台等航运和海洋动力工程能源增效，属于海事工程技术和节能降耗环保技术领域。
背景技术
为提高航运能源效率，降低与CO2排放量相关的EEDI指数，余热锅炉也称废气锅炉是船舶包括内河船舶、海洋船舶及海洋工程平台的标准配置。余热锅炉安装于发动机高温尾气的排出口，其主要功用是利用船舶发动机的高温尾气的热量对船舶蒸汽/热水锅炉的给水进行预加热，以减少蒸汽/热水锅炉(大多为燃油锅炉)的燃料消耗。但是，现有余热锅炉回收热能的效率很低，对蒸汽/热水锅炉给水的预加热效果不明显，所以蒸汽/热水锅炉的燃料消耗仍然很高。而且余热锅炉体积庞大，造价不菲，在船舶拥挤的空间散发损失较多热量，既降低船舶能效，又恶化船上工作环境。
发明内容
本发明目的在于，克服现有船舶标准配置余热锅炉造成船舶能源效率不能提高的缺点，为船舶包括内河船舶、海洋船舶及海洋工程平台等海事工程设施，提供一种无余热锅炉式的船舶增加能源效率方法及增效船舶。
本发明一种船舶增加能源效率方法的技术方案包括下述步骤：
a)使发动机系统产生的高温尾气直接导入涤气器；
b)向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气；
c)经过涤气器的净化尾气排往大气；
d)使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水；
所述高温尾气直接导入涤气器，是高温尾气通过发动机系统排气口与涤气器高温尾气输入口直接连通的直接导入涤气器；所述发动机系统排气口，是发动机气缸排出的高温尾气排出口，或经过发动机内涡轮增压器排出的高温尾气排出口，和/或经过脱硝步骤后的高温尾气排出口；所述的涤气器是低扬程洗涤的涤气器，其安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉的位置。
所述的涤气器其安装位置从所放弃的按船舶标准配置的余热锅炉上方下移到所放弃的余热锅炉的位置。
进一步的技术方案是：
所述向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气，是向涤气器内导入洗涤液喷淋到高温尾气流经的填料表面直接洗涤高温尾气，和/或使洗涤液喷淋到高温尾气流经的空腔直接洗涤高温尾气。
所述使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，是使涤气器产生的热水通过锅炉给水加热器输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，和/或使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉作为锅炉给水用于产生蒸汽/热水。
所述向涤气器内导入洗涤液，是向涤气器内导入海水和/或淡水作为洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去二氧化硫和烟尘以净化尾气。
所述向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气，是向涤气器内导入海水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去二氧化硫和烟尘以净化尾气，和/或向涤气器内导入淡水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去烟尘以净化尾气。
所述使发动机系统产生的高温尾气直接导入涤气器，是使发动机气缸排出的高温尾气，全部或部分直接导入涤气器。
所述使从涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，是使从涤气器产生的全部或部分热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水。
本发明增效船舶的技术方案是：
它包括发动机系统，发动机系统的排气口与涤气器的高温尾气输入口连接，涤气器的热水输出口连接到蒸汽/热水锅炉；蒸汽/热水锅炉的蒸汽/热水输出通道与蒸汽/热水储存利用单元相连接；水泵的出水口通过供水管连接涤气器的洗涤液入口；所述的发动机系统是在排气口内设置有涡轮增压器和/或尾气脱硝(De-NOx)装置的发动机系统；所述发动机系统的排气口与涤气器的高温尾气输入口直接连接，是使发动机系统的排气口与安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉位置的涤气器的高温尾气输入口直接连接。
所述发动机系统的排气口与涤气器的高温尾气输入口直接连接，是使发动机系统的排气口与安装位置从所放弃的按船舶标准配置的余热锅炉上方下移到余热锅炉位置的涤气器的高温尾气输入口直接连接。
进一步的技术方案是：
所述的涤气器是填料式涤气器，和/或空腔喷淋式涤气器。
所述蒸汽/热水锅炉内装有给水加热器，该给水加热器由管式和/或板式换热器构成。
所述的涤气器是使用海水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去二氧化硫的涤气器。
所述的涤气器是使用淡水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去烟尘的涤气器。
本发明船舶能源效率增效方法及增效船舶的技术原理和效果：
本发明采用将涤气器安装在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉位置，使船舶发动机产生的高温尾气直接进入涤气器，而非常规配置进入余热锅炉的方法，提高了回收热能的效率，对蒸汽/热水锅炉给水的升温效果显著提升。同时，由于省略了船舶标准配置的余热锅炉，并因而既减少了热量损失，又降低了涤气器的洗涤扬程和能耗，还使船上工作环境明显改善。因此产生了既提高船舶航运成本效益，又减少了航运业CO2排放的技术效果。
附图说明
附图中所示的图号标记对应的相关部件或结构的名称为：
图1是本发明船舶能源效率增效方法的步骤示意图。
图2是本发明增效船舶的一个实施例示意图，无余热锅炉，涤气器设置为低扬程洗涤。
图3是本发明增效船舶的另一个实施例示意图，无余热锅炉，发动机系统有脱硝装置，涤气器设置为低扬程洗涤。
图4是现有船舶标准配置示意图：发动机系统高温尾气首先进入余热锅炉。
图5是现有船舶标准配置示意图：发动机系统高温尾气首先进入余热锅炉，发动机系统有脱硝装置。
附图中：
1—发动机系统，1.1—发动机系统排气口，1.2—涡轮增压器，1.3—尾气脱硝器，2—涤气器，2.1—涤气器高温尾气输入口，2.2—涤气器热水输出口，2.3—涤气器洗涤液入口，3—蒸汽/热水锅炉，3.1—锅炉烟囱，3.2—蒸汽/热水输出通道，3.3—锅炉给水加热器，3.4—锅炉给水泵，3.5—蒸汽/热水储存利用单元，4—取水泵，4.1—取水泵供水管，5—余热锅炉，6—消音器，7—主机烟囱，8—船舱，9—船舶取水进口，10—锅炉给水舱，11—洗涤水排出口。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明的一种海洋工程动力尾气仅用海水洗涤净化方法及装置作进一步说明如下。
实施例1：是本发明一种船舶增加能源效率的方法的基本实施例，如附图1所示，实施步骤包括a)使发动机系统产生的高温尾气直接导入涤气器；b)向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气；c)经过涤气器的净化尾气通过主机烟囱排往大气；d)使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水。所述高温尾气直接导入涤气器，是高温尾气通过发动机系统排气口与涤气器高温尾气输入口直接连通，以使高温尾气直接导入涤气器；所述的涤气器是低扬程洗涤的涤气器，其安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉的位置。由于发动机产生的高温尾气排出发动机系统首先进入涤气器，没有船舶标准配置的余热锅炉等设施造成的热量散发损失，所以洗涤吸热效果提升；又由于涤气器安装位置从所放弃的按船舶标准配置的余热锅炉上方下移到余热锅炉的位置，涤气器的洗涤液提升扬程和能耗随之降低，涤气器的主要能耗降低。按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉位置见附图4和附图5。本实施例所述发动机系统排气口，是发动机气缸排出的高温尾气排出口。另一实施例所述发动机系统排气口，经过发动机内涡轮增压器排出的高温尾气排出口。又一实施例所述发动机系统排气口，是经过脱硝步骤后的高温尾气排出口。
实施例2：是在实施例1基础上的一组实施例，所述向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气，是向涤气器内导入洗涤液喷淋到高温尾气流经的填料表面直接洗涤高温尾气。还有一实施例是使洗涤液喷淋到高温尾气流经的空腔直接洗涤高温尾气。
另一个实施例是使涤气器产生的热水通过锅炉给水加热器输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，送往蒸汽/热水储存利用单元。又一实施例是使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉作为锅炉给水用于产生蒸汽/热水。
实施例3：是在实施例1基础上的一组实施例。一个实施例是向涤气器内导入海水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量，同时可以除去二氧化硫和烟尘以净化尾气。另一实施例是向涤气器内导入淡水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去烟尘以净化尾气。
实施例4：是在实施例1基础上的一组实施例：使发动机系统产生的高温尾气的一部分直接连通涤气器，另一部分高温尾气从旁路烟道排出；使从涤气器产生的全部热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水；使从涤气器产生的部分热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水。
实施例5：是一种用于本发明一种船舶增加能源效率的方法的增效船舶的基本实施例，如附图2所示，它包括发动机系统1，发动机系统1的排气口1.1与涤气器2的高温尾气输入口2.1连接，涤气器2的热水输出口2.2连接到蒸汽/热水锅炉3；蒸汽/热水锅炉3的蒸汽/热水输出通道3.2与蒸汽/热水储存利用单元3.5相连接；水泵4的出水口通过供水管4.1连接涤气器2的洗涤液入口2.3；所述发动机系统1的排气口1.1与涤气器2的高温尾气输入口2.1直接连接，是使发动机系统1的排气口1.1与安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口1.1近旁的余热锅炉位置的涤气器2的高温尾气输入口2.1直接连接。因此没有余热锅炉等设施造成的热量散发损失，而且涤气器安装位置下移到余热锅炉位置可以显著降低涤气器提升洗涤液的能耗。按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口1.1近旁的余热锅炉位置见附图4和附图5。本实施例发动机系统1在排气口1.1内为发动机气缸排出的高温尾气排出口。另一实施例的发动机系统1在排气口1.1内设置有涡轮增压器1.2。又一实施例的发动机系统1在排气口1.1内设置有尾气脱硝(De-NOx)装置1.3，如附图3。
实施例6：是在实施例5的基础上的进一步实施例，所述涤气器是填料式涤气器。另一实施例的涤气器是空腔喷淋式涤气器。还有一实施例的涤气器是空腔喷淋加部分填料式涤气器。
实施例7：是在实施例5的基础上的又一实施例，蒸汽/热水锅炉3内装有给水加热器3.3，该给水加热器3.3由管式换热器构成。给水加热器3.3由板式换热器构成也是一个实施例。还有一个实施例的蒸汽/热水锅炉3内装有管式换热器和板式换热器的给水加热器3.3。
实施例8：是在实施例5的基础上的进一步实施例，所述的涤气器使用海水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去尾气中的二氧化硫。
本发明的权利要求保护范围不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种船舶增加能源效率的方法，其特征在于，步骤包括：
a)使发动机系统产生的高温尾气直接导入涤气器；
b)向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气；
c)经过涤气器的净化尾气排往大气；
d)使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水；
所述高温尾气直接导入涤气器，是高温尾气通过发动机系统排气口与涤气器高温尾气输入口直接连通的直接导入涤气器；所述发动机系统排气口，是发动机气缸排出的高温尾气排出口，或经过发动机内涡轮增压器排出的高温尾气排出口，和/或经过脱硝步骤后的高温尾气排出口；所述的涤气器是低扬程洗涤的涤气器，其安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向涤气器内导入洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和净化尾气，是向涤气器内导入洗涤液喷淋到高温尾气流经的填料表面直接洗涤高温尾气，和/或使洗涤液喷淋到高温尾气流经涤气器的空腔直接洗涤高温尾气。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，是使涤气器产生的热水通过锅炉给水加热器输送到烧制蒸汽/热水锅炉用于产生蒸汽/热水，和/或使涤气器产生的热水输送到烧制蒸汽/热水锅炉作为锅炉给水用于产生蒸汽/热水。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向涤气器内导入洗涤液，是向涤气器内导入海水和/或淡水作为洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去二氧化硫和烟尘以净化尾气。
5.一种用于权利要求1所述方法的增效船舶，其特征在于，它包括发动机系统(1)，发动机系统(1)的排气口(1.1)与涤气器(2)的高温尾气输入口(2.1)连接，涤气器(2)的热水输出口(2.2)连接到蒸汽/热水锅炉(3)；蒸汽/热水锅炉(3)的蒸汽/热水输出通道(3.2)与蒸汽/热水储存利用单元(3.5)相连接；水泵(4)的出水口通过供水管(4.1)连接涤气器(2)的洗涤液入口(2.3)；所述的发动机系统(1)是在排气口(1.1)内设置有涡轮增压器(1.2)和/或尾气脱硝装置(1.3)的发动机系统；所述发动机系统(1)的排气口(1.1)与涤气器(2)的高温尾气输入口(2.1)直接连接，是使发动机系统(1)的排气口(1.1)与安装位置在所放弃的按船舶标准配置于发动机高温尾气排出口近旁的余热锅炉位置的涤气器(2)的高温尾气输入口(2.1)直接连接。
6.如权利要求5所述的增效船舶，其特征在于，所述的涤气器是填料式涤气器，和/或空腔喷淋式涤气器。
7.如权利要求5所述的增效船舶，其特征在于，所述蒸汽/热水锅炉(3)内装有给水加热器(3.3)，该给水加热器(3.3)由管式和/或板式换热器构成。
8.如权利要求5所述的增效船舶，其特征在于，所述的涤气器是使用海水洗涤液直接洗涤高温尾气以吸收尾气热量和除去二氧化硫的涤气器。
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