CN116853477A - 极地应急发电舱室防寒系统和船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种极地应急发电舱室防寒系统和船舶，极地应急发电舱室防寒系统包括发电机组，所述发电机组设置在应急发电舱室中，所述发电机组上设置有热量回收组件；进气管路，所述进气管路的一端与大气连通，所述进气管路的另一端与所述发电机组连通；进风窗，设置在所述应急发电舱室中；多个室内加热器，多个所述室内加热器设置在应急发电舱室中；循环泵组，所述循环泵组与所述第一空气加热器、所述第二空气加热器、多个所述室内加热器以及所述热量回收组件串联连通。本发明能够节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

Description

极地应急发电舱室防寒系统和船舶

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种极地应急发电舱室防寒系统和船舶。

背景技术

极地船舶是极地资源开发的重要海洋装备，然而极地水域的通航环境和气候条件非常严酷。船舶应急发电机室作为应急发电机的安装及工作环境，同时布置了船舶的应急配电设备、相关辅助设备及系统，是船舶的“生命之舱”及最后一道生命保障，直接影响着人员生命安全和船舶安全。极地低气温环境是极地水域航行面临的主要风险因素之一。现有技术中，要求应急发电机应在低温环境下随时可用，在“瘫船”后30分钟内应能恢复推进相关的动力系统和辅助系统。因此，极地船舶应急发电机室的防寒保护是极地船舶设计工作的重中之重。

现有的极地船舶正常待机工况下，应急发电机组停机，开启待机工况进风百叶窗和待机工况排风机，以满足房间的换气通风，其中进风口附近和房间内配置若干电暖器，电暖器和机械抽风机接常规电源。在应急工况下，应急发电机组运转，关闭待机工况进风百叶窗和待机工况排风机，同时开启运行工况进风百叶窗、发电机组的散热排气百叶窗、冷却风扇(应急发电机组驱动)，此时房间的通风量为房间的散热空气量和柴油机的燃烧空气量之和；另外在进风口附近和房间内配置若干电暖器，电暖器接应急电源。在应急工况下应急发电机组运行时，房间所需的通风量非常大(300kWe的应急柴油机通风量约3.2万m3/h)，要把大风量、极端低温的室外空气加热到正温(0℃以上)所需的电加热功率是非常大的，从而要求应急发电机室内配大量的大功率电暖器，为其供电的应急发电机组功率急剧增加，应急发电机室容积也要加大。而且在极地寒冷条件下，应急发电机组运行时把大流量的室外低温空气加热到正温后再排至室外，存在大量的能量浪费。应急发电机组运行时大量的冷空气涌入应急发电机室，一旦电暖器出现故障，应急发电机室内的设备、管路、电缆等将会迅速损坏失效。

因此，需要一种极地应急发电舱室防寒系统和船舶来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极地应急发电舱室防寒系统和船舶，能够节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

极地应急发电舱室防寒系统，包括：

发电机组，所述发电机组设置在应急发电舱室中，所述发电机组上设置有热量回收组件；

进气管路，所述进气管路的一端与大气连通，所述进气管路的另一端与所述发电机组连通，所述进气管路上设置有第一空气加热器，所述第一空气加热器与所述热量回收组件连通；

进风窗，设置在所述应急发电舱室中，所述进风窗的下游设置有第二空气加热器，所述第二空气加热器与所述热量回收组件连通；

多个室内加热器，多个所述室内加热器设置在应急发电舱室中，且与所述热量回收组件连通；

循环泵组，所述循环泵组与所述第一空气加热器、所述第二空气加热器、多个所述室内加热器以及所述热量回收组件串联连通，用于驱动冷却水循环。

进一步地，所述热量回收组件包括热量回收管，所述热量回收管套设在所述发电机组的燃烧排气管上，所述热量回收管上设置有进水口和出水口，所述出水口与所述第一空气加热器、所述第二空气加热器以及多个所述室内加热器均连通，所述进水口与所述循环泵组的出水口连通。

进一步地，还包括膨胀水柜，所述膨胀水柜存储有冷却水，所述膨胀水柜与所述循环泵组的进水口连通，所述膨胀水柜与所述循环泵组之间连通的管路上设置有截止阀。

进一步地，所述第一空气加热器的出水口与第一流量调节阀的第一口连通，所述第一流量调节阀的第二口与所述第一空气加热器的进水口连通，所述第一流量调节阀的第三口与所述循环泵组连通。

进一步地，所述第二空气加热器的出水口与第二流量调节阀的第一口连通，所述第二流量调节阀的第二口与所述第二空气加热器的进水口连通，所述第二流量调节阀的第三口与所述循环泵组连通。

进一步地，所述室内加热器的出水口与第三流量调节阀的第一口连通，所述第三流量调节阀的第二口与所述室内加热器的进水口连通，所述第三流量调节阀的第三口与所述室内加热器连通。

进一步地，还包括冷却风扇，所述冷却风扇设置在所述发电机组的一侧，所述冷却风扇通过散热排风管与大气连通，所述散热排风管处设置有排风百叶窗。

进一步地，还包括待机风窗，所述待机风窗设置在所述应急发电舱室的舱壁上，所述待机风窗的下游设置有电暖器。

进一步地，还包括待机排风机，所述待机排风机通过通风筒与大气连通。

船舶，包括船体和如上所述的极地应急发电舱室防寒系统，所述的极地应急发电舱室防寒系统安装在所述船体上。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种极地应急发电舱室防寒系统，发电机组上设置有热量回收组件，进气管路与发电机组连通，在进气管路上设置有第一空气加热器，在应急发电舱室的进风窗的下游设置有第二空气加热器，在应急发电舱室中设置有多个室内加热器，循环泵组与第一空气加热器、第二空气加热器、多个室内加热器以及热量回收组件串联连通。通过热量回收组件中的冷却水对发电机组进行降温的同时，提升热量回收组件中的冷却水的温度，利用热量回收组件中的冷却水对第一空气加热器、第二空气加热器以及多个室内加热器进行加热，从而实现对通过进气管路进入到发电机组中的空气的加热；通过第二空气加热器实现对进入应急发电舱室中的散热空气的加热，通过室内加热器能够保证室内散热空气的温度。通过充分利用发电机组工作产生的热量，降低了发电机组的电能消耗；同时将发电机组的燃烧空气和散热空气完全独立开来，并根据使用需求预加热到不同的温度，减少了应急发电舱室的进风量和加热功率，降低了能耗，节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

本发明所提供的一种船舶，包括如上所述的极地应急发电舱室防寒系统，能够节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

附图说明

图1是本发明一种极地应急发电舱室防寒系统一种结构的示意图；

图2是图1的热循环原理图；

图3是本发明一种极地应急发电舱室防寒系统另一种结构的示意图；

图4是图3的热循环原理图。

图中：

1、发电机组；11、燃烧排气管；12、冷却水箱；2、冷却风扇；21、散热排风管；3、进气管路；31、第一空气加热器；32、第一流量调节阀；33、防鼠网；4、进风窗；41、第二空气加热器；42、第二流量调节阀；5、室内加热器；51、第三流量调节阀；6、循环泵组；61、膨胀水柜；62、截止阀；7、待机风窗；71、电暖器；8、待机排风机；81、通风筒；9、热量回收组件；91、热量回收管。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

船舶在极地航行时，为了能够节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行，如图1-图4所示，本发明提供一种极地应急发电舱室防寒系统。极地应急发电舱室防寒系统包括发电机组1、进气管路3、进风窗4、多个室内加热器5和循环泵组6。

其中，发电机组1设置在应急发电舱室中，发电机组1上设置有热量回收组件9；进气管路3的一端与大气连通，进气管路3的另一端与发电机组1连通，进气管路3上设置有第一空气加热器31，第一空气加热器31与热量回收组件9连通；进风窗4设置在应急发电舱室中，进风窗4的下游设置有第二空气加热器41，第二空气加热器41与热量回收组件9连通；多个室内加热器5设置在应急发电舱室中，且与热量回收组件9连通；循环泵组6与第一空气加热器31、第二空气加热器41、多个室内加热器5以及热量回收组件9串联连通，用于驱动冷却水循环。

通过热量回收组件9中的冷却水对发电机组1进行降温的同时，提升热量回收组件9中的冷却水的温度，利用热量回收组件9中的冷却水对第一空气加热器31、第二空气加热器41以及多个室内加热器5进行加热，从而实现对通过进气管路3进入到发电机组1中的空气的加热；通过第二空气加热器41实现对进入应急发电舱室中的散热空气的加热，通过室内加热器5能够保证室内散热空气的温度。通过充分利用发电机组1工作产生的热量，降低了发电机组1的电能消耗；同时将发电机组1的燃烧空气和散热空气完全独立开来，并根据使用需求预加热到不同的温度，减少了应急发电舱室的进风量和加热功率，降低了能耗，节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

进一步地，在进气管路3与大气连通的一端设置有防鼠网33，防止老鼠或者其他小动物通过进气管路3进入到发电机组1中，对发电机组1造成损害。

进一步地，室内加热器5可以采用盘管的形式直接设置在极地应急发电舱室的舱壁内，对极地应急发电舱室进行加热，从而起到保温的作用。

如图1所示，进一步地，热量回收组件9包括热量回收管91，热量回收管91套设在发电机组1的燃烧排气管11上，热量回收管91上设置有进水口和出水口，出水口与第一空气加热器31、第二空气加热器41以及多个室内加热器5均连通，进水口与循环泵组6的出水口连通。具体地，由于发电机组1通过燃烧柴油发电后，排出的燃烧废气(约500℃)经过燃烧排气管11后排至室外，冷却水流经热量回收管91与燃烧排气管11之间的空间，冷却水与燃烧排气在燃烧排气管11的管壁上进行热交换，进行加热。通过利用燃烧排气的温度，保证对进入发电机组1的空气以及散热的空气进行加热的同时，降低能量的消耗。

如图3所示，在其他实施例中，也可以直接利用发电机组1的冷却水箱12作为热量回收组件9，利用冷却水箱12中的热水直接参与对第一空气加热器31、第二空气加热器41以及室内加热器5进行热交换，在此不做过多限制。

进一步地，极地应急发电舱室防寒系统还包括膨胀水柜61，膨胀水柜61存储有冷却水，膨胀水柜61与循环泵组6的进水口连通，膨胀水柜61与循环泵组6之间连通的管路上设置有截止阀62。通过设置膨胀水柜61能够对冷却水的循环进行补液或者冷却水回收，当循环的冷却水温度较高时，冷却水会有一定的膨胀，部分冷却水通过截止阀62进入到膨胀水柜61中，当循环的冷却水减少后，通过膨胀水柜61能够进行补水作业，保证冷却水循环顺利进行。循环泵组6对闭式管路中冷却水进行强制循环，在热量回收组件9的冷却水出水口处设置温度传感器，对循环泵组6进行变频调速进而调节循环水量，确保循环管路中的冷却水的温度满足供热需求。

进一步地，第一空气加热器31的出水口与第一流量调节阀32的第一口连通，第一流量调节阀32的第二口与第一空气加热器31的进水口连通，第一流量调节阀32的第三口与循环泵组6连通。通过设置第一流量调节阀32，根据实际的需要调节第一流量调节阀32，通过控制第一流量调节阀32的第一口以及第二口与第三口开度，达到控制进入到第一空气加热器31中的冷却水的流量的目的，从而控制第一空气加热器31的温度。

进一步地，第二空气加热器41的出水口与第二流量调节阀42的第一口连通，第二流量调节阀42的第二口与第二空气加热器41的进水口连通，第二流量调节阀42的第三口与循环泵组6连通。通过控制第二流量调节阀42的第一口以及第二口与第三口开度，达到控制进入到第二空气加热器41中的冷却水的流量的目的，从而控制第二空气加热器41的温度。

进一步地，室内加热器5的出水口与第三流量调节阀51的第一口连通，第三流量调节阀51的第二口与室内加热器5的进水口连通，第三流量调节阀51的第三口与室内加热器5连通。通过控制第三流量调节阀51的第一口以及第二口与第三口开度，达到控制进入到室内加热器5中的冷却水的流量的目的，从而控制第三空气加热器的温度。

进一步地，第一空气加热器31、第二空气加热器41以及室内加热器5上均配置温度传感器，可根据需求对第一空气加热器31、第二空气加热器41以及室内加热器5的第一流量调节阀32、第二流量调节阀42和第三流量调节阀51的流量进行自动温度调节。

进一步地，极地应急发电舱室防寒系统还包括冷却风扇2，冷却风扇2设置在发电机组1的一侧，冷却风扇2通过散热排风管21与大气连通，散热排风管21处设置有排风百叶窗。具体地，在本实施例中，冷却风扇2采用变频电机进行驱动，通过变频电机驱动的冷却风扇2的自动变频控制，可确保应急发电舱室的通风满足房间的散热需求，通过“按需通风”可降低应急发电舱室的通风量从而降低防寒能耗。

进一步地，冷却分扇、排风百叶窗和进风窗4联动控制，同时开启关闭，便于进行控制。

进一步地，极地应急发电舱室防寒系统还包括待机风窗7，待机风窗7设置在应急发电舱室的舱壁上，待机风窗7的下游设置有电暖器71。通过设置待机风扇将大气通入到应急发电舱室中，利用电暖器71进行加热，能够满足基本散热风量的需要。

进一步地，极地应急发电舱室防寒系统还包括待机排风机8，待机排风机8通过通风筒81与大气连通。在应急的发电机组1不进行工作时，通过待机排风机8将应急发电舱室中的散热空气排出，实现应急发电舱室中散热空气的流通。在本实施例中，待机排风机8、待机风窗7以及电暖器71联动控制，而且在待机排风机8、待机风窗7以及电暖器71开启工作时，冷却分扇、排风百叶窗和进风窗4关闭不工作；在待机风窗7以及电暖器71关闭不工作时，冷却分扇、排风百叶窗和进风窗4开启工作。

进一步地，在极地待机工况下应急的发电机组1不运转，闭式循环管路的冷却水可能会直接与低气温环境接触，为避免极端低温对本防寒系统的管路及附件产生不利影响，冷却水采用一定浓度的乙烯乙二醇水或丙烯乙二醇水等作为防冻液；防冻液的浓度取决于极地的环境温度，其中60％的乙二醇水防冻液可用于-50℃左右的环境温度，满足大部分极地船舶的环境要求。

本实施例所提供的极地应急发电舱室防寒系统具有如下优点：

把应急的发电机组1的燃烧空气和散热空气完全独立开来，并根据使用需求预加热到不同的温度，减少了应急发电舱室的进风量和加热功率，降低了能耗，有利于节能减排。

柴油发电机组1运行工况下，用变频电机驱动的冷却风扇2代替现有的定频风扇，达到了“按需通风”目的，尤其是极地工况下较大程度的降低了应急发电舱室的低温空气进风量，从而减少了低温的室外空气加热到正温后再排至室外造成的能源浪费，也间接降低了应急的发电机组1的装机功率和应急发电舱室的舱容容积。

发电机组1运行工况下，对需要排至室外的燃烧排气废热(或发电机组1的散热废热)进行回收，并转移至需要加热的位置处，通过废热能量回收和转移，变废为宝，达到节能低碳的目的。

降低了极地环境下应急发电舱室在运行工况下进风量，减少了极端低温的室外空气对应急发电舱室内设备的冲击，降低了应急发电舱室的设备、管路、电缆等失效风险，提高了容错率，提高了船舶应急电源的安全性和可靠性。

本实施例还提供了一种船舶，包括船体和如上的极地应急发电舱室防寒系统，能够节省能量的同时，保证极地应急发电舱室的防寒效果，保证应急发电舱中的设备正常运行。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，包括：

发电机组(1)，所述发电机组(1)设置在应急发电舱室中，所述发电机组(1)上设置有热量回收组件(9)；

进气管路(3)，所述进气管路(3)的一端与大气连通，所述进气管路(3)的另一端与所述发电机组(1)连通，所述进气管路(3)上设置有第一空气加热器(31)，所述第一空气加热器(31)与所述热量回收组件(9)连通；

进风窗(4)，设置在所述应急发电舱室中，所述进风窗(4)的下游设置有第二空气加热器(41)，所述第二空气加热器(41)与所述热量回收组件(9)连通；

多个室内加热器(5)，多个所述室内加热器(5)设置在应急发电舱室中，且与所述热量回收组件(9)连通；

循环泵组(6)，所述循环泵组(6)与所述第一空气加热器(31)、所述第二空气加热器(41)、多个所述室内加热器(5)以及所述热量回收组件(9)串联连通，用于驱动冷却水循环。

2.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，所述热量回收组件(9)包括热量回收管(91)，所述热量回收管(91)套设在所述发电机组(1)的燃烧排气管(11)上，所述热量回收管(91)上设置有进水口和出水口，所述出水口与所述第一空气加热器(31)、所述第二空气加热器(41)以及多个所述室内加热器(5)均连通，所述进水口与所述循环泵组(6)的出水口连通。

3.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，还包括膨胀水柜(61)，所述膨胀水柜(61)存储有冷却水，所述膨胀水柜(61)与所述循环泵组(6)的进水口连通，所述膨胀水柜(61)与所述循环泵组(6)之间连通的管路上设置有截止阀(62)。

4.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，所述第一空气加热器(31)的出水口与第一流量调节阀(32)的第一口连通，所述第一流量调节阀(32)的第二口与所述第一空气加热器(31)的进水口连通，所述第一流量调节阀(32)的第三口与所述循环泵组(6)连通。

5.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，所述第二空气加热器(41)的出水口与第二流量调节阀(42)的第一口连通，所述第二流量调节阀(42)的第二口与所述第二空气加热器(41)的进水口连通，所述第二流量调节阀(42)的第三口与所述循环泵组(6)连通。

6.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，所述室内加热器(5)的出水口与第三流量调节阀(51)的第一口连通，所述第三流量调节阀(51)的第二口与所述室内加热器(5)的进水口连通，所述第三流量调节阀(51)的第三口与所述室内加热器(5)连通。

7.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，还包括冷却风扇(2)，所述冷却风扇(2)设置在所述发电机组(1)的一侧，所述冷却风扇(2)通过散热排风管(21)与大气连通，所述散热排风管(21)处设置有排风百叶窗。

8.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，还包括待机风窗(7)，所述待机风窗(7)设置在所述应急发电舱室的舱壁上，所述待机风窗(7)的下游设置有电暖器(71)。

9.根据权利要求1所述的极地应急发电舱室防寒系统，其特征在于，还包括待机排风机(8)，所述待机排风机(8)通过通风筒(81)与大气连通。

10.船舶，其特征在于，包括船体和如权利要求1-9任一项所述的极地应急发电舱室防寒系统，所述的极地应急发电舱室防寒系统安装在所述船体上。