CN111271599B - 一种lng动力豪华邮轮垃圾处理系统及方法 - Google Patents

一种lng动力豪华邮轮垃圾处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统，包括LNG再气化系统、缸套水循环系统与垃圾处理系统。将LNG动力豪华邮轮中LNG气化时释放出的冷量用于垃圾冷冻；将LNG在船舶主辅机燃烧室燃烧后释放的余热利用于垃圾的低温干燥。通过以上手段实现LNG动力豪华邮轮上生活垃圾的冷冻粉碎干燥处理，可有效避免垃圾污染。本发明将LNG动力豪华邮轮LNG再气化产生的废冷能与邮轮主辅机燃烧室的废热能充分用于垃圾冷冻与干燥处理，不仅解决了LNG动力豪华邮轮垃圾处理需求，减少了垃圾处理费用，而且提高了豪华游轮上的能量利用率。本发明还公开了一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法。

Description

一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统，属于LNG动力船LNG气化及垃圾处理的技术领域。
背景技术
天然气有着燃烧性好、污染小的特点，利用LNG为豪华邮轮提供动力是船舶行业近年来十分热门的设计研究领域，目前已有多项突破。LNG动力豪华邮轮旅行将成为新兴的旅游项目，受到人们的关注。随之而来的邮轮污染问题，近几年也已经成为热点。据统计邮轮航行一周将产生大约50吨的垃圾，如果这些垃圾得不到合适的处理，将会对海洋环境、邮轮上人员的健康造成巨大的影响。一般的豪华邮轮垃圾处理方式一般是先分类回收，厨余垃圾被搅碎后投入公海喂食鱼虾，干垃圾被碾碎放入储藏袋送到岸上处理或者直接投入焚烧炉。但是，以上处理过程中，食物垃圾腐败或者加杂有害常温垃圾，直接丢入水中会污染环境，焚烧后气体污染空气；普通挤压碾碎垃圾体积依然很大，垃圾装卸花销较多。此外LNG动力豪华邮轮的LNG再气化过程的冷能流失在海水和空气中没有利用，燃料燃烧的余热散失在海水中没有充分利用。
申请号为20510525553.7，名称为“一种海外货船用垃圾处理设备”的发明专利，公开了一种海外货船用垃圾处理设备，其效果是：通过电机带动丝杆转动，带动破碎挤压腔内部的挤压板向内侧进行移动挤压，方便垃圾固液分离，并有消毒液喷管，以防止疾病蔓延。但是此装置在常温下直接进行垃圾粉碎，干湿垃圾一同处理，对于破碎机的要求较高；垃圾粉碎后再喷淋消毒液，其含水量依然很高，却没有进一步干燥工序。
申请号为201910650423.0，名称为“邮轮餐饮垃圾粉碎装置及包含其的邮轮餐饮垃圾处理系统”的发明专利，此发明设计了一套粉碎效率较高的粉碎装置。它利用开刃的剪切端对垃圾进行剪切，并且设计辅助加热装置进行杀菌消毒干燥。此装置采用的是常规粉碎干燥手段，耗能较大，且不能处理韧性较强的垃圾。
发明内容
本发明的目的主要是针对LNG动力豪华邮轮的垃圾处理问题，为提高能源利用率，减少垃圾污染而设计提供一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统。
本发明是将LNG动力豪华邮轮上LNG再气化的废冷能用于垃圾冷冻，将LNG动力豪华邮轮上邮轮主辅机燃烧室的废热能用于垃圾干燥，不仅提高了LNG动力豪华邮轮的能量利用率，而且有效处理了邮轮上的垃圾；超低温的冷冻几乎能使除金属外所有垃圾脆性增大，稍微施加力就可粉碎成毫米级细小颗粒垃圾，因而能处理垃圾的种类十分广泛；冷冻垃圾冷冻干燥后可避免腐败产生，减轻污染；干燥后垃圾体积更小，便于装卸运输。因此将能量利用与垃圾处理结合，在LNG动力豪华邮轮上研发一种节能环保的垃圾处理系统。
本发明的冷冻与干燥所需的能量完全利用LNG豪华邮轮废能，能有效提高邮轮能量利用率。在冷冻垃圾前提下，进行粉碎处理，处理垃圾种类更广，不仅能处理常规垃圾还能处理韧性较强的垃圾，粉碎颗粒更细；增加低温干燥环节后既可以实现无菌化处理，也可以进一步减少垃圾体积；
为达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是：
一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统，包括LNG再气化系统、缸套水循环系统与垃圾处理系统，其中，所述垃圾处理系统，包括自上而下依次相连通的垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11和垃圾低温干燥舱12；所述LNG再气化系统，通过气体或液体管路依次由LNG罐1、低温潜液泵2、低温闸阀3、安置在所述垃圾冷冻舱8内的第一盘管9、换热器4、邮轮主辅机燃烧室6相连接构成；所述缸套水循环系统，由第一回路和第二回路并联组成，其中，第一回路包括邮轮主辅机冷却系统5、第二闸阀20、第二循环泵16、换热器4，并通过循环管路依次连接；第二回路包括邮轮主辅机冷却系统5、第一闸阀19、第一循环泵15与安置在所述垃圾低温干燥舱12内的第二盘管14，并通过循环管路依次连接。
进一步优选，所述换热器4为印刷板式换热器、壳管式换热器、板式换热器中的任一种。
进一步优选，所述垃圾冷冻舱8与垃圾粉碎舱11通过第一闸门10相连接，连接处上部舱壁与水平呈60°夹角；所述垃圾粉碎舱11与垃圾低温干燥舱12通过第二闸门17相连接。
进一步优选，所述垃圾粉碎舱11内水平平行设置有用于粉碎垃圾的一对压辊21。
进一步优选，所述垃圾低温干燥舱12内设置有真空泵13，垃圾低温干燥舱12内的干燥温度低于70℃。
进一步优选，所述第一盘管9环绕于所述垃圾冷冻舱8内壁的四周；所述第二盘管14环绕于所述垃圾低温干燥舱12内壁的四周。
进一步优选，所述的垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11和垃圾低温干燥舱12的舱壁外均分别设有保温层。
进一步优选，所述的垃圾冷冻舱8的顶部设置有垃圾进口7。
进一步优选，所述的垃圾低温干燥舱12的底部设置有垃圾出口18。
为达到上述目的，本发明所采取的另一技术方案是：
一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，包括以下两种工作方式：
A、LNG再气化系统：LNG罐内的LNG经低温潜液泵加压变成低温高压LNG后，进入第一盘管与垃圾冷冻舱的常温垃圾换热，随后进入换热器与邮轮主辅机冷却系统的缸套冷却水进行换热升温，变成高温高压天然气，再进入邮轮主辅机燃料室燃烧供给动能。
B、缸套水循环系统:邮轮主辅机冷却系统的80℃的缸套冷却水分成两路并联式输出。第一回路由第二循环泵驱动，经过换热器，再回到邮轮主辅机冷却系统。第二回路由第一循环泵驱动，经过第二盘管与垃圾低温干燥舱中常温垃圾换热，再回到邮轮主辅机冷却系统。
C、垃圾处理系统：豪华邮轮上的生活垃圾由垃圾冷冻舱上部垃圾进口进入，通过与被第一盘管降温后的低温空气热量交换，经过充分冷冻后，第一闸门打开，冷冻垃圾受重力进入垃圾粉碎舱，粉碎后完成后，第二闸门打开垃圾粉末进入垃圾低温干燥舱，真空泵打开，创造的真空环境，随后第一循环泵打开，第二盘管释放热量，垃圾粉末充分干燥后，垃圾低温干燥舱下部垃圾出口打开，垃圾送出。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1、将LNG气化时放出的冷量用于冷冻豪华邮轮垃圾，有效避免了系统中冷能直接排入海水而造成的能源浪费，实现系统节能。
2、通过缸套水循环系统，将LNG动力豪华邮轮主辅机燃烧室产生的废热与垃圾低温干燥联系到了一起，有效提高了能源利用率。并且，垃圾干燥处理后可大幅度减轻垃圾腐败，减少垃圾体积，有效遏制垃圾污染，节省处理成本。
3、LNG再气化系统中设计了两级换热，即第一级通过第一盘管与垃圾处理系统进行换热，第二级与邮轮主辅机冷却系统进行热量交换，有效增强了LNG动力豪华邮轮能量综合利用率。
4、本发明的干燥工艺，用真空泵创造真空条件，干燥就可以在低温下进行，在真空度为－93.7kpa的负压下，60℃的室温下水就可以沸腾。所以不需要辅助加热，利用邮轮主辅机冷却系统的80℃缸套水散发的热量就可实现干燥。
5、LNG的冷能利用于垃圾冷冻，使垃圾的脆性增加，破碎垃圾更加容易，对粉碎机的功率要求不高，节约电能。可处理垃圾的种类十分广泛，除了金属垃圾，几乎都可以被处理。
附图说明
图1是本发明实施例的结构原理示意图；
图中：1为LNG罐、2为低温潜液泵、3为低温闸阀、4为换热器、5为邮轮主辅机冷却系统、6为邮轮主辅机燃烧室、7为垃圾进口、8为垃圾冷冻舱、9为第一盘管、10为第一闸门、11为垃圾粉碎舱、12为垃圾低温干燥舱、13为真空泵、14为第二盘管、15为第一循环泵、16为第二循环泵、17为第二闸门、18为垃圾出口、19为第一闸阀、20为第二闸阀、21为压辊。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征与优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施案例做详细的说明。
如图1所示：为本发明的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统，包括LNG再气化系统、缸套水循环系统与垃圾处理系统，其中，所述垃圾处理系统，包括自上而下依次相连通的垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11和垃圾低温干燥舱12；所述LNG再气化系统，通过气体或液体管路依次由LNG罐1、低温潜液泵2、低温闸阀3、安置在所述垃圾冷冻舱(8)内的第一盘管9、换热器4进口a、换热器4出口b、邮轮主辅机燃烧室6相连接构成。所述缸套水循环系统，由第一回路和第二回路并联组成，其中，第一回路通过管道依次连接邮轮主辅机冷却系统5的缸套水出口f、第二闸阀20、第二循环泵16、换热器4进口c，换热器4出口d；第二回路通过管道依次连接邮轮主辅机冷却系统5的缸套水出口e、第一闸阀19、第一循环泵15与第二盘管14，两条回路系统最终都汇入邮轮主辅机冷却系统5的缸套水进口g。所述垃圾处理系统包括垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11、垃圾低温干燥舱12。
所述LNG再气化系统通过第一盘管9与垃圾冷冻舱8内常温垃圾进行热量交换。所述缸套水循环系统与LNG再气化系统通过换热器进行热量交换。
所述换热器4为印刷板式换热器、壳管式换热器、板式换热器中的任一种，优先选择印刷板式换热器是因为其不仅换热效率高，而且结构紧凑，大大缩减了系统的整体占地面积，以满足有限空间的换热需求。
所述垃圾冷冻舱8位于垃圾粉碎舱11上方，并通过第一闸门10相连接，连接处上部舱壁与水平呈60°夹角。60°夹角可以满足垃圾受重力自由下落的需要。
所述垃圾粉碎舱11位于垃圾低温干燥舱12的上方，并通过第二闸门17相连接。垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11、垃圾低温干燥舱12自上而下依次排列，垃圾可由重力作用自行传送。
所述垃圾冷冻舱8、垃圾粉碎舱11、垃圾低温干燥舱12外部都设置有保温层。
所述垃圾粉碎舱11内设置有一对压辊21，用于对垃圾粉碎，压辊粉碎是粉碎的常用方式，本发明中压辊上还设置有锯齿。
所述垃圾低温干燥舱12还与所述真空泵13相连接，真空泵空气入口设有滤网。
所述第一盘管9与第二盘管14可采用铝制、钢制或不锈钢制。铜制盘管导热性好、价格便宜，优先选用。
所述第一盘管9环绕于垃圾冷冻舱8壁的四周，所述第二盘管14环绕于垃圾低温干燥舱11壁的四周。
所述的垃圾冷冻舱8的顶部设置有垃圾进口7。
所述的垃圾低温干燥舱12的底部设置有垃圾出口18。
本发明的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统工作方式：
A、LNG再气化系统：LNG罐1内-160℃的LNG经低温潜液泵2加压变成低温高压LNG后，通过打开的低温闸阀3进入垃圾冷冻舱8，流经第一盘管9与垃圾充分换热后变成-20℃的高压天然气，随后进入换热器4与邮轮主辅机冷却系统5的缸套冷却水进行换热升温，变成高温高压天然气，再进入邮轮主辅机燃烧室6燃烧供给动能。
B、缸套水循环系统:邮轮主辅机冷却系统5的80℃的缸套冷却水分成两路并联式输出。第一回路打开第二循环泵16驱动系统循环，经过换热器4进口c与换热器4出口d。第二回路打开第一循环泵15驱动，经过第二盘管14与垃圾低温干燥舱12中垃圾粉末换热。两回路汇合流入邮轮主辅机冷却系统5缸套水进口g，此时缸套水回水温度为60℃。
C、垃圾处理系统：豪华邮轮上的生活垃圾由垃圾冷冻舱8上部垃圾进口7进入，当达到垃圾冷冻舱8的最大承载量后，垃圾进口7关闭。而后此时LNG再气化系统运行。垃圾冷冻舱8内的垃圾与第一盘管9内LNG热量交换，开始冷冻，垃圾变脆。一段时间后冷冻结束，第一闸门10打开，冷冻的垃圾在重力作用下落入垃圾粉碎舱11，压辊21打开，垃圾边粉碎边下落，粉碎后的垃圾碎末积攒在垃圾粉碎舱11底部。当粉碎完成后，第二闸门17打开。待垃圾粉末都落入垃圾低温干燥舱12后，第二闸门17关闭，随后真空泵13打开，缸套水循环系统运行。垃圾粉末在70℃的真空环境中集中干燥。干燥完成后垃圾低温干燥舱12底部垃圾出口18打开，垃圾粉末送出。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神与范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，基于的系统包括LNG再气化系统、缸套水循环系统与垃圾处理系统，所述垃圾处理系统，包括自上而下依次相连通的垃圾冷冻舱(8)、垃圾粉碎舱(11)和垃圾低温干燥舱(12)；所述LNG再气化系统，通过气体或液体管路依次由LNG罐(1)、低温潜液泵(2)、低温闸阀(3)、安置在所述垃圾冷冻舱(8)内的第一盘管(9)、换热器(4)、邮轮主辅机燃烧室(6)相连接构成；所述缸套水循环系统，由第一回路和第二回路并联组成，其中，第一回路包括邮轮主辅机冷却系统(5)、第二闸阀(20)、第二循环泵(16)、换热器(4)，并通过循环管路依次连接；第二回路包括邮轮主辅机冷却系统(5)、第一闸阀(19)、第一循环泵(15)与安置在所述垃圾低温干燥舱(12)内的第二盘管(14)，并通过循环管路依次连接；其特征在于：所述处理系统的工作方法，包括A、B、C三步：
A、LNG再气化系统：LNG罐(1)内的LNG经低温潜液泵(2)加压变成低温高压LNG后，进入第一盘管(9)与垃圾冷冻舱(8)的常温垃圾换热，随后进入换热器(4)与邮轮主辅机冷却系统(5)的缸套冷却水进行换热升温，变成高温高压天然气，再进入邮轮主辅机燃烧室(6)燃烧供给动能；
B、缸套水循环系统:邮轮主辅机冷却系统(5)的80℃的缸套冷却水分成两路并联式输出，第一回路由第二循环泵(16)驱动，经过换热器(4)，再回到邮轮主辅机冷却系统(5)；第二回路由第一循环泵(15)驱动，经过第二盘管(14)与垃圾低温干燥舱(12)中常温垃圾换热，再回到邮轮主辅机冷却系统(5)；
C、垃圾处理系统：豪华邮轮上的生活垃圾由垃圾冷冻舱(8)顶部垃圾进口(7)进入，经第一盘管(9)充分冷冻后，第一闸门(10)打开，冷冻垃圾受重力进入垃圾粉碎舱(11)，粉碎后完成后，第二闸门(17)打开垃圾粉末进入垃圾低温干燥舱(12)，然后真空泵(13)打开，创造真空环境，随后第一循环泵(15)打开，第二盘管(14)释放热量，当垃圾粉末充分干燥后，垃圾低温干燥舱(12)底部垃圾出口(18)打开，垃圾送出。
2.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述换热器(4)为印刷板式换热器、壳管式换热器、板式换热器中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述垃圾冷冻舱(8)与垃圾粉碎舱(11)通过第一闸门(10)相连接，连接处上部舱壁与水平呈60°夹角；所述垃圾粉碎舱(11)与垃圾低温干燥舱(12)通过第二闸门(17)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述垃圾粉碎舱(11)内水平平行设置有用于粉碎垃圾的一对压辊(21)。
5.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述垃圾低温干燥舱(12)内设置有真空泵(13)，垃圾低温干燥舱(12)内的干燥温度低于70℃。
6.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述第一盘管(9)环绕于所述垃圾冷冻舱(8)内壁的四周；所述第二盘管(14)环绕于所述垃圾低温干燥舱(12)内壁的四周。
7.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述的垃圾冷冻舱(8)、垃圾粉碎舱(11)和垃圾低温干燥舱(12)的舱壁外均分别设有保温层。
8.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述的垃圾冷冻舱(8)的顶部设置有垃圾进口(7)。
9.根据权利要求1所述的一种LNG动力豪华邮轮垃圾处理系统的工作方法，其特征在于，所述的垃圾低温干燥舱(12)的底部设置有垃圾出口(18)。
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