CN203880720U - 一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，属于余热回收领域；解决是如何使船用设备的热能更好回收利用的问题；其技术要点在于，热井依次连接锅炉给水泵、一二次预热器、汽包第一入口、汽包第一出口、循环水泵、经济器、蒸发器、汽包第二入口、汽包第二出口，系统在汽包第二出口处分成两路，一路依次连接过热器、汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵，最后返回热井形成封闭回路，另一路经过蒸汽加热设备后也返回热井；余热锅炉中通入船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置排气；空气预热器中通入余热锅炉排气。主要用途是回收焚烧炉及动力装置的排气余热，节约燃油成本，提高船舶动力装置经济性和环境友好性。

Description

一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及船用余热综合利用系统，尤其涉及一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统。 

背景技术

对于使用柴油机主推进动力装置的船舶，主柴油机的排气和冷却主副机的缸套冷却水，都含有可进一步利用的热量，而这些热量是船舶余热的一个重要组成部分。目前，对船舶余热利用研究较多的主要是柴油动力装置的余热利用方面。柴油动力装置的余热在船上的用途大致有两种：一种是用于加热，如乘员生活所需的热水、远洋船将海水蒸馏以制造淡水、寒冷季节的舱室取暖以及油类的加热保温等所需的蒸汽和热水等；另一种是用于产生动力，通常是通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮发电机发电而节省柴油，供全船各种用电需要。 

在中、小功率的船舶上，船舶主机排气余热能量不大，能回收的动力有限，所以都采用最简单的余热能量用于加热的方式。在有些很小功率的船上甚至只装排气热水器以供应船上热水。在大型船舶中，除了利用主机废气余热锅炉代替燃油辅锅炉提供生活杂用及油类加热等蒸汽外，为了进一步充分利用船舶动力装置所产生的余热，还使用汽轮发电机使这部分余热产生电能和部分船用蒸汽。而在装备大功率的中速柴油机动力装置船舶上，其可利用的排气余热能量相当大，充分有效地利用这部分能量，是实现船舶节能减排的重要途径。在船舶朝着大型化、高速化发展的今天，柴油机的额定功率不 断增大，为了减少耗油，柴油机冷却水的出口温度也从20世纪60年代的60℃～65℃提高到现在的80℃～85℃，有些高速机甚至高达90℃以上。冷却水出口温度的增加使冷却水热能的品质有了很大的提高，也为冷却水余热的利用创造了更好的条件。 

同时，随着环保法规的日益完善，船舶垃圾处理系统将得到进一步发展。垃圾焚烧处理技术作为一种比较成熟的处理方式在远洋船舶上得到广泛应用，使得船舶垃圾焚烧炉在大型船舶上的应用越来越广泛，并将大部分垃圾在船上烧掉。但由于实际应用的船舶垃圾焚烧炉的垃圾处理量不大，而且船上配置能源较多，所以船舶垃圾焚烧炉产生的高温烟气均未加以利用。这部分排气由于温度高，其可利用潜力巨大，从环保和经济的角度考虑，应采取措施加以回收利用。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，用以解决船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置的排气余热的回收利用问题。 

本实用新型通过下述技术方案实现： 

一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，包括余热锅炉；经济器、蒸发器、过热器、排气涡轮增压器、总热烟道、船舶垃圾焚烧炉、柴油动力装置、蒸汽加热设备、汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵、热井、锅炉给水泵、一次预热器、二次预热器、循环水泵、汽包、空气预热器； 

所述经济器、蒸发器和过热器安装在余热锅炉中；热井依次连接锅炉给水泵、一次预热器、二次预热器、汽包的第一入口、汽包的第一出口、循环 水泵、经济器、蒸发器、汽包的第二入口、汽包的第二出口； 

汽包的第二出口处分成两路：其中一路依次连接过热器、汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵，最后返回热井形成封闭回路；另外一路经过蒸汽加热设备后也返回热井； 

余热锅炉中通过排气涡轮增压器和总热烟道通入船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置的排气； 

空气预热器中通入余热锅炉排气； 

柴油动力装置还连接一次预热器。 

汽轮发电机与蒸汽加热设备之间还增设有辅锅炉。 

所述经济器、蒸发器和过热器均为带翅片的锅炉钢。 

所述循环水泵采用离心式热水泵。 

所述余热锅炉为水管锅炉；所述热井还与大气连通。 

上述船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统的余热回收方法，在于如下步骤： 

船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置8的排气首先进入总热烟道，然后排气由总热烟道进入排气涡轮增压器中的排气涡轮，排气在排气涡轮中膨胀做功后进入余热锅炉，此时排气的温度为300℃； 

锅炉给水泵加压热井中的水，将热井中的水输送至一次预热器中进行一次加热后进入二次预热器，经二次预热器进行二次加热后进入汽包；此时流出汽包的水是175℃饱和水，通过循环水泵后进入二次预热器，加热来自一次预热器的锅炉给水至75℃，接着依次通过经济器和蒸发器后返回汽包；汽包分离其中的汽水混合物，产生的饱和蒸汽分为两路，一路饱和蒸汽通入过热器变成过热蒸汽后进入汽轮发电机做功，做完功后的乏汽进入凝汽器冷凝成液态，经过凝结水泵后返回热井；另一路饱和蒸汽直接通向船上各蒸汽加热 设备，经利用完后的部分蒸汽或汽水混合物返回热井。 

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果： 

1）对于新造船舶或者改造船舶安装本系统后，能够显著减少船舶运行或停泊期间燃油辅锅炉的燃油消耗，可节省燃油成本。 

2）本系统不仅充分利用了船舶柴油动力装置的排气余热和冷却水余热，还合理地利用了船舶垃圾焚烧炉排气余热，除了锅炉给水泵、循环水泵、凝结水泵消耗少量电能外，产生的饱和水蒸汽不需任何代价。 

3）由于垃圾焚烧后的高温烟气可直接被上述系统利用，船舶垃圾焚烧炉不再设置鼓风机以冷却排气，既简化了垃圾焚烧炉设备，又可达到节能的效果。 

4）本系统设置了总热烟道，用于集中从多个热设备回收余热。同时，由于船舶垃圾焚烧炉和柴油动力装置的排气都经总热烟道集中回收利用，这两个设备的排气可统一处理达到排放标准后再排往大气，从而简化环保设备装置、降低投资成本、提高运行管理效率。 

5）安装本系统后，船舶垃圾焚烧炉和柴油动力装置的排气温度明显降低。未安装该系统时船舶垃圾焚烧炉的排气温度约为1100℃，柴油动力装置的排气温度约为300℃；安装该系统后，这两个设备的排气温度可降低至170℃左右。在船舶停泊期间，降低排气温度就意味着能降低船舶对港口及周边地区的热污染，减小城市的“热岛效应”。 

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。 

实施例 

如图1所示，本实用新型船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，包括余热锅炉1、经济器2、蒸发器3、过热器4、排气涡轮增压器5、总热烟道6、船舶垃圾焚烧炉7、柴油动力装置8、蒸汽加热设备9、汽轮发电机10、凝汽器11、凝结水泵12、热井13、锅炉给水泵14、一次预热器15、二次预热器16、循环水泵17、汽包18、空气预热器19； 

所述经济器2、蒸发器3和过热器4安装在余热锅炉1中；热井13依次连接锅炉给水泵14、一次预热器15、二次预热器16、汽包18的第一入口、汽包18的第一出口、循环水泵17、经济器2、蒸发器3、汽包18的第二入口、汽包18的第二出口； 

汽包18的第二出口处分成两路；其中一路依次连接过热器4、汽轮发电机10、凝汽器11、凝结水泵12，最后返回热井13形成封闭回路；另外一路经过蒸汽加热设备9后也返回热井13； 

余热锅炉1中通过排气涡轮增压器5和总热烟道6通入船舶垃圾焚烧炉7及柴油动力装置8的排气； 

空气预热器19中通入余热锅炉1排气；柴油动力装置8还连接一次预热器15。 

汽轮发电机10与蒸汽加热设备9之间还增设有辅锅炉20。所述辅锅炉20为燃油锅炉。其作用是，当本系统不能满足全船用电用热需求时启动辅锅炉20，辅锅炉20产生蒸汽补充汽轮发电机10和船上各蒸汽加热设备9所需蒸汽量。辅锅炉20与汽轮发电机10及蒸汽加热设备9管路的连接处可使用阀门控制。 

所述经济器2、蒸发器3和过热器4均为带翅片的锅炉钢。 

所述循环水泵17采用离心式热水泵；所述余热锅炉1为水管锅炉；所述热井13还与大气连通。 

上述船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统的余热回收方法，在于如下 步骤： 

船舶垃圾焚烧炉7及柴油动力装置8的排气首先进入总热烟道6，然后排气由总热烟道6进入排气涡轮增压器5中的排气涡轮，排气在排气涡轮中膨胀做功后进入余热锅炉1，此时排气的温度为300℃； 

锅炉给水泵14加压热井13中的水，将热井13中的水输送至一次预热器15中进行一次加热后进入二次预热器16，经二次预热器16进行二次加热后进入汽包18；此时流出汽包18的水是175℃至180℃左右的饱和水，通过循环水泵17后进入二次预热器16，加热来自一次预热器的锅炉给水至75℃至80℃左右，接着依次通过经济器2和蒸发器3后返回汽包18；汽包18分离其中的汽水混合物，产生的饱和蒸汽分为两路，一路饱和蒸汽通入过热器4变成过热蒸汽后进入汽轮发电机10做功，做完功后的乏汽进入凝汽器11冷凝成液态，经过凝结水泵12后返回热井13；另一路饱和蒸汽直接通向船上各蒸汽加热设备9，经利用完后的部分蒸汽或汽水混合物返回热井13。 

锅炉给水泵14出口的压力为余热锅炉1对应的工作压力。 

一次预热器15出口不饱和水的温度在70℃和75℃之间。二次预热器16出口不饱和水的温度一般比汽包18内的饱和水温度低约10℃，在本实施例中约为165℃。 

经济器2进口不饱和水的温度在125℃和130℃之间，经济器2出口水温由于运行上的原因取低于饱和水温12℃，在本实施例中约为163℃。 

热井13与大气相通，热井13内热水压力为0.1MPa，水温通常在50℃和55℃之间。 

饱和水蒸汽和饱和水是指液态水与水蒸汽处于动态平衡的状态，处于饱和状态的水蒸汽称为饱和水蒸汽，处于饱和状态的液态水称为饱和水。此时，饱和水蒸汽和饱和水的温度相同，称为饱和温度；饱和水蒸汽和饱和水的压力相同，称为饱和压力。低于饱和温度的水称为不饱和水。 

所述总热烟道6可装有阀门，用于控制烟气流量，同时防止烟气泄露。 

所述锅炉给水泵14出口锅炉给水的压力为余热锅炉1对应的工作压力。 

所述汽包18内饱和水、饱和水蒸汽的压力均为余热锅炉1对应的工作压力，饱和水、饱和水蒸汽的温度均为余热锅炉1对应工作压力下的饱和温度。 

所述汽包18产生的饱和水蒸汽一部份进入各蒸汽加热设备用于加热，另一部份进入过热器4产生过热蒸汽用于发电。 

所述一次预热器15、二次预热器16的入口不饱和水的压力及出口水的压力均为余热锅炉1对应的工作压力。 

所述一次预热器15、二次预热器16一般设计成锅炉给水在预热之后处于蒸发压力下的未饱和或饱和液体状态。 

所述一次预热器15利用柴油动力装置冷却水对来自热井13的锅炉给水进行加热。 

所述二次预热器16利用汽包的饱和水对锅炉给水进行二次加热。 

所述空气预热器19为船舶垃圾焚烧炉的空气预热器，余热锅炉1排气进入空气预热器19预热通入船舶垃圾焚烧炉内的空气，更充分地利用排气余热，排气最后排往大气。 

如上所述，便可较好地实现本实用新型。 

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，其特征在于：包括余热锅炉、经济器、蒸发器、过热器、排气涡轮增压器、总热烟道、船舶垃圾焚烧炉、柴油动力装置、蒸汽加热设备、汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵、热井、锅炉给水泵、一次预热器、二次预热器、循环水泵、汽包、空气预热器； 

所述经济器、蒸发器和过热器安装在余热锅炉中；热井依次连接锅炉给水泵、一次预热器、二次预热器、汽包的第一入口、汽包的第一出口、循环水泵、经济器、蒸发器、汽包的第二入口、汽包的第二出口； 

汽包的第二出口处分成两路：其中一路依次连接过热器、汽轮发电机、凝汽器、凝结水泵，最后返回热井形成封闭回路；另外一路经过蒸汽加热设备后也返回热井； 

余热锅炉中通过排气涡轮增压器和总热烟道通入船舶垃圾焚烧炉及柴油动力装置的排气； 

空气预热器中通入余热锅炉排气； 

柴油动力装置还连接一次预热器。 

2.根据权利要求1所述的船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，其特征在于：汽轮发电机与蒸汽加热设备之间还增设有辅锅炉。 

3.根据权利要求1所述的船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，其特征在于：所述经济器、蒸发器和过热器均为带翅片的锅炉钢。 

4.根据权利要求1所述的船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，其特征在于：所述循环水泵采用离心式热水泵。 

5.根据权利要求1所述的船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统，其特征在于：所述余热锅炉为水管锅炉；所述热井还与大气连通。