CN115593602A - 一种废热回收系统管路设计结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废热回收系统管路设计结构，包括主机缸套冷却器，缸套循环水泵，热量回收换热器具有热水进水口、热水回水口、冷水进水口、冷水回水口；余热利用系统，包括蓄水槽，加热回路，热能利用回路，加热回路的上水管与蓄水槽连接，另一端与冷水进水口相连接，加热回路的回水管与冷水回水口连接，另一端连接至蓄水槽；热能利用回路使用蓄水槽内加热的水循环至舱室内为舱室提供热源。使用比热容较大的水为介质能够对缸套冷却水进行高效的降温，并将热量传递给加热回路中的介质水中，便于后续对热量回收利用，本发明中的热能利用回流由于采用的是蓄水槽中经过调温的水，从而使热能利用回路中的温度较为适宜，有效提高舱室中人体的体感。

Description

一种废热回收系统管路设计结构

技术领域

本发明涉及缸套水余热利用领域，具体是指一种废热回收系统管路设计结构。

背景技术

自卸船是常见的自卸散货船，船舶主机是船舶的动力装置，主机通常采用燃油发电主机提供动力，在主机运行时会产生大量的热能，为了保证各机组的正常运行，需要采用循环冷却水对主机的缸套等主要发热区域进行冷却，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。

为了对主机缸套循环水中的热量进行利用，现有技术公告号CN103322634B，公开了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，冷却盘管的散热部分设置在舱室内，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；该发明通过利用鼓风机鼓风使冷风穿过冷却盘管对经过的空气加热之后使用风管直接吹入舱室内，其缺陷在于，其采用流动的空气对冷却盘管降温，公知的，空气的比热容远小于水，加之空气高速流动留置时间短，换热效率不佳，为了达到对冷却盘管的降温效果，不得不维持较大的空气循环量，如此则会导致舱室的空调使用端的人体体感极差；并且如此也较为难以控制舱室使用端的室内温度

鉴于以上，有必要提出一种废热回收系统管路设计结构来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种废热回收系统管路设计结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种废热回收系统管路设计结构，包括主机缸套冷却器，缸套循环水泵，还包括热量回收换热器，所述热量回收换热器具有热水进水口、热水回水口、冷水进水口、冷水回水口；所述主机缸套冷却器出水口与热水进水口相连接，热水出水口经过缸套循环水泵与主机缸套进水口相连接形成对主机缸套的循环冷却回路；

余热利用系统，包括蓄水槽，加热回路，热能利用回路，加热回路的上水管与蓄水槽连接，另一端与冷水进水口相连接，加热回路的回水管与冷水回水口连接，另一端连接至蓄水槽；

热能利用回路使用蓄水槽内加热的水循环至舱室内为舱室提供热源。

进一步的，所述热能利用回路包括热能利用上水管、热能利用回水管、热能利用循环泵，所述热能利用上水管一端连接至蓄水槽底部，另一端连接至舱室内的散热设备上，所述热能利用回水管一端连接散热设备的出水端，另一端连接至蓄水槽上部。

进一步的，所述热量回收换热器包括外壳体和换热部，所述换热部位于外壳体内部下侧，换热部上下两侧设有用于分隔的上法兰和下法兰，换热部将外壳体内分隔为蓄水腔和出水腔，上法兰、下法兰之间贯穿设有若干换热管，换热管将蓄水腔与出水腔连通，所述出水腔与加热回路的回水管连接，蓄水腔与加热回路的上水管连接；

所述上法兰与下法兰之间形成的空腔用于连接设置热水进水口、热水回水口。

进一步的，所述加热回路的回水管上设有加热循环泵，所述加热循环泵出口还设有回流旁路，所述回流旁路另一端连接至蓄水腔；加热回路的上水管上设有调节阀一，加热回流的回水管上设有调节阀二，回流旁路上设有调节阀三。

进一步的，所述蓄水腔内上部设有高水位监控器、下部设有低水位监控器，高水位监控器、低水位监控器的反馈信号控制调节阀一的开关。

进一步的，所述出水腔内设有温度传感器，根据温度传感器的反馈信号控制调节阀二、调节阀三的开度。

进一步的，所述蓄水槽位置高于热量回收换热器的设置高度，利用蓄水槽内的静压力给热量回收换热器的冷水进水口供水。

进一步的，所述散热设备包括风管机、地暖、暖气片中的一种或多种。

进一步的，所述蓄水槽内设有混水装置，所述混水装置包括搅拌电机、搅拌桨，所述搅拌电机固定设置在蓄水槽外，搅拌电机输出端伸入蓄水槽内设有搅拌桨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过冷却利用回路将高温的缸套冷却水引入热量回收换热器来对加热回路中的水进行加热，有效对燃油发电主机的缸套余热进行回收利用。

2、使用比热容较大的水为介质能够对缸套冷却水进行高效的降温，并将热量传递给加热回路中的介质水中，便于后续热量回收利用。

3、在热量回收换热器中设置有回流旁路，并通过温度传感器监测出水的温度，从而便于对水温进行调节，当水温低时适当关闭调节阀二、打开调节阀三，从而使出水口的水经回流旁路再回到蓄水腔内再次加热提高温度到适当温度后，汇流至蓄水槽中，从而使蓄水槽中的水温可控。

4、相比于背景技术中采用大风量循环的方式，本发明中的热能利用回流由于采用的是蓄水槽中经过调温的水，从而使热能利用回路中的温度较为适宜，有效提高舱室中人体的体感。

附图说明

图1为本发明废热回收系统管路设计示意图；

图2为本发明热量回收换热器结构示意图；

图中：1、主机缸套冷却器；2、缸套循环水泵；3、热量回收换热器；4、热水进水口；5、热水回水口；6、冷水进水口；7、冷水回水口；8、蓄水槽；9、舱室；10、加热回路；11、热能利用回路；12、循环冷却回路；13、热能利用上水管；14、热能利用回水管；15、热能利用循环泵；16、外壳体；17、换热部；18、上法兰；19、下法兰；20、蓄水腔；21、出水腔；22、换热管；23、加热循环泵；24、回流旁路；25、调节阀一；26、调节阀二；27、调节阀三；28、高水位监控器；29、低水位监控器；30、温度传感器；31、搅拌电机；32、搅拌桨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

一种废热回收系统管路设计结构，如图1所示，包括主机缸套冷却器1，缸套循环水泵2，还包括热量回收换热器3，热量回收换热器3可以如图1中所示并列设置有多个，从而提高对缸套冷却水的处理量；主机缸套冷却器1是燃油发电主机气缸上设置的冷却夹套，其内部中空以便内部通水并可以形成循环便于对缸体的冷却降温，并且可以将缸体的热量转移并加以利用，根据该原理，主机缸套冷却器1出水口与热水进水口4相连接，缸套冷却水可以进入热量回收换热器3内进行换热降温，再从热水出水口流出，热水出水口经过缸套循环水泵2与主机缸套进水口相连接形成对主机缸套的循环冷却回路12，缸套循环水泵2为循环冷却回路12的水流动提供动力；

所述热量回收换热器3具有热水进水口4、热水回水口5、冷水进水口6、冷水回水口7；热量回收换热器3中从冷水进水口6进入的冷水与缸套冷却水之间进行换热，热量传递至加热回路10内的循环水中，相比于背景技术中采用风机对缸套冷却水进行风冷，本发明具有传热效率高，加热回流中采用水为介质比热容大的优点，并且背景技术中采用分冷设备需要较大的空间占用，用在原本设备空间有限的船舶上来说，会浪费较多的设备空间；本发明采用的水换热相比之下具有空间占用较小的优势；缸体冷却水将热量传递给加热回路10内的循环水。

具体的热量回收换热器3，如图2所示，所述热量回收换热器3包括外壳体16和换热部17，所述换热部17位于外壳体16内部下侧，换热部17上下两侧设有用于分隔的上法兰18和下法兰19，换热部17将外壳体16内分隔为蓄水腔20和出水腔21，上法兰18、下法兰19之间贯穿设有若干换热管22，换热管22将蓄水腔20与出水腔21连通，所述出水腔21的冷水回水口7与加热回路10的回水管连接，蓄水腔20的冷水进水口6与加热回路10的上水管连接；换热部17下侧连接热水进水口4，上侧连接热水回水口5；实际使用时，蓄水腔20通过换热管22与出水腔21相连接，其内部充由加热回路10的循环水；缸套冷却水流经换热部17内，通过换热管22与加热回路10的循环水进行热交换，对加热回路10的水升温，加热回路10的水流回蓄水槽8中；而蓄水槽8同时也为热能利用回路11提供热水源以供舱室9取暖使用；

余热利用系统还包括热能利用回路11，热能利用回路11使用蓄水槽8内加热的水循环至舱室9内为舱室9提供热源。热能利用回路11包括热能利用上水管13、热能利用回水管14、热能利用循环泵15，所述热能利用上水管13一端连接至蓄水槽8底部，另一端连接至舱室9内的散热设备上，所述热能利用回水管14一端连接散热设备的出水端，散热设备是设置在舱室9内的风管机、地暖、暖气片中的一种或多种。另一端连接至蓄水槽8上部，使蓄水槽8中加热的水经过散热设备再次回流到蓄水槽8中，使蓄水槽8中的水温降低，从而可以再次进入加热回流对缸套冷却水进行降温。

实施例二

为了方便控制蓄水槽8内的水温，进而提高舱室9使用端的使用者的体感，加热回路10的回水管上设有加热循环泵23，所述加热循环泵23出口还设有回流旁路24，所述回流旁路24另一端连接至蓄水腔20；加热回路10的上水管上设有调节阀一25，加热回流的回水管上设有调节阀二26，回流旁路24上设有调节阀三27；调节阀一25用于控制往蓄水腔20中的进水量，当出水腔21内的温度达到设定范围时，调节阀二26的开启控制水流回流至蓄水槽8中；如果出水腔21中的温度达不到舱室9使用端所需的温度，则控制调节阀三27开启，使部分或者全部的水流循环回蓄水腔20内，进行热量回收换热器3的内部循环；

具体的，为了实现上述控制逻辑，如图2所示，在蓄水腔20内上部设有高水位监控器28、下部设有低水位监控器29，高水位监控器28、低水位监控器29的反馈信号控制调节阀一25的开关。并且在所述出水腔21内设有温度传感器30，根据温度传感器30的反馈信号控制调节阀二26、调节阀三27的开度，上述控制方式由PLC控制柜实现控制，PLC控制柜设置在热量回收换热器3旁，其电性连接高水位监控器28、低水位监控器29以及温度传感器30，并且控制三个调节阀的开启阀位，使蓄水腔20内的液位控制在两个水位监控器之间；通过温度传感器30控制调节阀二26和调节阀三27的开度大小，水温偏低时，增大调节阀三27的回流量，适当减小调节阀二26的开度，反之则增大调节阀二26关小调节阀三27。

实施例三

是使用时可以在蓄水槽8出口与冷水进水口6之间设置水泵控制往多个热量回收换热器3的蓄水腔20中进水，实际使用时为了维持该水泵的流量稳定，可以泵出口回流至蓄水槽8的回路，并通过泵出口压力和流量监控进行操作。也可以将蓄水槽8位置高于热量回收换热器3的设置高度，从而利用蓄水槽8内的静压力给热量回收换热器3的冷水进水口6供水以维持各个蓄水腔20内的液位。

进一步的，由于蓄水槽8是加热回路10与热能利用回路11的交汇处，为了便于热量交换，在蓄水槽8内设有混水装置，所述混水装置包括搅拌电机31、搅拌桨32，所述搅拌电机31固定设置在蓄水槽8外，搅拌电机31输出端伸入蓄水槽8内设有搅拌桨32，经过舱室9回流回来的温度较低的水与经过热量回收换热器3回流的高温水进行搅拌混合进行直接热量的交换。

本发明中可以通过控制蓄水槽8内的水温来直接控制通往各个舱室9的散热设备的水温，从而能够较为精准的控制热能利用回路11的水温，有效提高了使用端的人体体感，并且采用水为介质具有传热效率高的优点，可以理解的是在本发明中的水均是循环利用的，补充量较少，节水性好，而且，由于水需要循环使用所以循环水宜选用低硬度水，以减少结碱的情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种废热回收系统管路设计结构，包括主机缸套冷却器(1)，缸套循环水泵(2)，其特征在于，还包括热量回收换热器(3)，所述热量回收换热器(3)具有热水进水口(4)、热水回水口(5)、冷水进水口(6)、冷水回水口(7)；所述主机缸套冷却器(1)出水口与热水进水口(4)相连接，热水出水口经过缸套循环水泵(2)与主机缸套进水口相连接形成对主机缸套的循环冷却回路(12)；

余热利用系统，包括蓄水槽(8)，加热回路(10)，热能利用回路(11)，加热回路(10)的上水管与蓄水槽(8)连接，另一端与冷水进水口(6)相连接，加热回路(10)的回水管与冷水回水口(7)连接，另一端连接至蓄水槽(8)；

热能利用回路(11)使用蓄水槽(8)内加热的水循环至舱室(9)内为舱室(9)提供热源。

2.根据权利要求1所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述热能利用回路(11)包括热能利用上水管(13)、热能利用回水管(14)、热能利用循环泵(15)，所述热能利用上水管(13)一端连接至蓄水槽(8)底部，另一端连接至舱室(9)内的散热设备上，所述热能利用回水管(14)一端连接散热设备的出水端，另一端连接至蓄水槽(8)上部。

3.根据权利要求1所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述热量回收换热器(3)包括外壳体(16)和换热部(17)，所述换热部(17)位于外壳体(16)内部下侧，换热部(17)上下两侧设有用于分隔的上法兰(18)和下法兰(19)，换热部(17)将外壳体(16)内分隔为蓄水腔(20)和出水腔(21)，上法兰(18)、下法兰(19)之间贯穿设有若干换热管(22)，换热管(22)将蓄水腔(20)与出水腔(21)连通，所述出水腔(21)与加热回路(10)的回水管连接，蓄水腔(20)与加热回路(10)的上水管连接；

所述上法兰(18)与下法兰(19)之间形成的空腔用于连接设置热水进水口(4)、热水回水口(5)。

4.根据权利要求3所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述加热回路(10)的回水管上设有加热循环泵(23)，所述加热循环泵(23)出口还设有回流旁路(24)，所述回流旁路(24)另一端连接至蓄水腔(20)；加热回路(10)的上水管上设有调节阀一(25)，加热回流的回水管上设有调节阀二(26)，回流旁路(24)上设有调节阀三(27)。

5.根据权利要求4所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述蓄水腔(20)内上部设有高水位监控器(28)、下部设有低水位监控器(29)，高水位监控器(28)、低水位监控器(29)的反馈信号控制调节阀一(25)的开关。

6.根据权利要求4所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述出水腔(21)内设有温度传感器(30)，根据温度传感器(30)的反馈信号控制调节阀二(26)、调节阀三(27)的开度。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述蓄水槽(8)位置高于热量回收换热器(3)的设置高度，利用蓄水槽(8)内的静压力给热量回收换热器(3)的冷水进水口(6)供水。

8.根据权利要求2任意一项所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述散热设备包括风管机、地暖、暖气片中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的一种废热回收系统管路设计结构，其特征在于，所述蓄水槽(8)内设有混水装置，所述混水装置包括搅拌电机(31)、搅拌桨(32)，所述搅拌电机(31)固定设置在蓄水槽(8)外，搅拌电机(31)输出端深入蓄水槽(8)内设有搅拌桨(32)。

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