CN206055917U - 钻井船空调冷凝水回收利用系统 - Google Patents

Abstract

钻井船空调冷凝水回收利用系统,空调单元(1)通过安装有止回阀(2)的冷凝集水管(3)连接汇集并由顶部进入冷凝水收集柜(4)，冷凝水经过底部吸口（10）、冷凝水驳运泵(13)和常开遥控阀(15)连接出管线由顶部接入钻井水储存舱(18)，在冷凝水收集柜(4)中安装冷凝水液位传感器(7)，在钻井水储存舱(18)中安装钻井水液位传感器(9)，冷凝水液位表(6)、冷凝水驳运泵(13)、常开遥控阀(15)、常闭遥控阀(16)和钻井水液位表(19)分别通过信号数据线路连接至自动控制系统(8)，进行相关的逻辑控制。将空调冷凝水收集后作为钻井水回收利用，有效解决船用空调冷凝水处理难和钻井水供应补给难的两大问题，设备集成度高，可极大地提升钻井船运营的经济性和环保性。

Description

钻井船空调冷凝水回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及IPC分类F24F 空气调节或通风技术中船舶空调系统的辅助设备，尤其是钻井船空调冷凝水回收利用系统。

背景技术

冷凝水产生的机理都是相同的，冷凝水是从室内机蒸发器下面的集水盘流出的。它的流量一般与空气的含湿量，露点温度，室温等有关，通过湿空气焓湿图可以算出来。整个空调系统产生冷凝水的两个主要地方：一是空气处理机组的表冷器，二是加湿式风机盘管等空调末端。空气处理机组和空调末端分别是为了干燥新风和消除室内湿负荷而产生冷凝水。空气处理机组产生冷凝水的原因在于，当室外空气或新风与回风混合后，与空气处理机组的表冷器进行热交换冷却除湿空气时，因表冷器的壁面温度低于室外空气或混合风露点温度，室外空气或混合风所含的水蒸气在表冷器壁面析出而结露，当露珠增大到一定程度会滑落到表冷器下方的冷凝水盘，从而形成了冷凝水。冷凝水的处理的常见方法有限，即在冷凝水盘处接冷凝水管将冷凝水就近排到合适的地方。空调末端产生冷凝水的原因在于，空调末端与室内空气进行换热冷却除湿空气，因空调末端壁面温度低于室内空气露点温度，室内空气所含有的水蒸气就会在空调末端壁面析出而结露，当露珠增大到一定程度会滑落到空调末端下方的冷凝水盘，从而形成了冷凝水。冷凝水的处理：空调末端冷凝水的处理在空调水系统里有专门的冷凝水系统将空调末端产生的冷凝水排出。

在海洋环境中淡水是弥足珍贵的，船舶或海洋平台的正常运行和船员的日常起居都离不开淡水。船上淡水的来源一般有两种方式，一是通过加载站由供应船在工作周期内进行补给；二是通过海水淡化生产淡水，即通过造水机不间断的生产淡水以供船舶的正常运营。而这两种方式的运行都会产生大量的运营成本。

钻井水作为钻井船在钻井操作中必不可少的一部分，常规的供应措施一般有两种，一是通过加载站由供应船定期进行补给；二是通过造水机利用海水淡化原理生产淡水，即使用淡水补给钻井水。常用的造水机有两种形式：一种是蒸发式，一种是反渗透式。两种形式在制造淡水过程中都会消耗大量电能或热能，不利于船舶的经济性和环保考虑。

目前在船舶与海洋工程方面对能源的回收利用较为成熟的技术有利用主机高温冷却水通过蒸发式造水机实现海水淡化，此方法要求造水机材质具有钛合金类耐海水腐蚀性能，造价成本偏高。另外，在船舶上有蒸汽加热系统的情况下，可对主机排烟的废弃余热进行回收利用对水加热产生蒸汽回收余热。空调产生的冷凝水一般被认为量较少，且比较分散，都直接随落水系统排泄掉。其实若船上使用空调数量较多，将所有的冷凝水进行收集，每天产生的冷凝水量也是一个不小的数字。冷凝水作为空调正常运行的副产品，常规都是直接排海，鲜有被收集再利用的先例。

已公开专利文献较少，包括:珠海格力电器股份有限公司提出的中国专利申请201420076876.X公开了一种冷凝水排出装置及具有该排出装置的船用空调机组，空调冷凝水排出装置包括：中间接水盘，具有上端敞开的第一接水腔，第一接水腔的底壁上设置有第一排水孔；第一排水口，与第一排水孔相连通；底部接水盘，设置于中间接水盘的下方，底部接水盘具有上端敞开的第二接水腔，第二接水腔的侧壁上设置有第二排水孔；第二排水口，与第二排水孔相连通；还包括：集水腔，形成于底部接水盘上，集水腔的壁上设置有进水口和第一排水口，进水口经连接管与第一排水孔连通。

泰州市沪江特种设备有限公司提出的中国专利申请201620002735.2公开了一种船用立柜式空调冷凝水利用装置，其特征在于，所述的船用立柜式空调冷凝水利用装置包含一冷却部和一导流部，所述的导流部设置在所述的冷却部的内部，所述的冷却部包含一圆筒状的冷却筒体，所述的冷却筒体的两端分别设有一固定圆孔，所述的冷却筒体的侧壁上设有一对流入管口和一流出管口，所述的流出管口与流入管口相对设置在所述的冷却筒体的侧壁上，所述的导流部包含一管状的导流长管，所述的导流长管的侧壁上设有一螺旋设置的散热翅片。

上海欧星空调科技有限公司提出的中国专利申请 201620001823.0由壳体、排水泵、电器控制盒、液位计、液位开关、手动排污阀组成。顶盖上设有出水口，防水接头，进水口和两个把手；排水泵固定在壳体内底部；电器控制盒、液位计、液位开关在壳体的同一侧；液位开关高度位于预设的警戒水位处；壳体底部焊接有安装脚，壳体侧面底部装有手动排污阀。电器控制盒集成了排水泵自动/手动运行切换开关、警戒水位声光报警器、排水泵自动运行指示灯、排水泵手动运行指示灯。当水位到达预设警戒水位时，液位开关动作使电器控制盒上的声光报警器通电进行声光报警。

江龙船艇科技股份有限公司提出的中国专利申请201520628218.1公开一种能够不受航行水面高低影响的能够自动将船舶空调冷凝水排出船体外的船舶空调冷凝水自动排放装置，包括设置在船舶舱底的箱体（1），所述箱体（1）内设置有潜水泵（2），所述箱体（1）内部的侧边上设置有液面开关（3），所述液面开关（3）与所述潜水泵（2）相连接。

丁耀华提出的中国专利申请201520294193.6公开一种船舶空调冷凝水处理系统，包括依序连接的预处理柜（1）、紫外消毒器（2）和清水柜（3），预处理柜（1）中放置有活性炭滤芯（11），紫外消毒器（2）中安装有紫外线灯。

如果存在这样一个将冷凝水收集后并用于钻井水的回收利用系统，无疑对提升船舶节约成本和提升工作效率与环保性能有着极大地促进意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钻井船空调冷凝水回收利用系统，统一考虑室外和室内工况不变的情况下，对全船的空调冷凝水进行回收利用。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括空调单元、止回阀、冷凝集水管、冷凝水收集柜、冷凝水液位传感器、自动控制系统、冷凝水驳运泵、常开遥控阀、常闭遥控阀、钻井水储存舱和钻井水液位传感器；空调单元通过安装有止回阀的冷凝集水管连接汇集并由顶部进入冷凝水收集柜，冷凝水经底部吸口、冷凝水驳运泵和常开遥控阀连接出管线由顶部接入钻井水储存舱，同时，在冷凝水驳运泵和常开遥控阀之间通过三通接口连接安装有常闭遥控阀的应急排舷外管线，在冷凝水收集柜中安装冷凝水液位传感器，在钻井水储存舱中安装钻井水液位传感器，冷凝水液位传感器、冷凝水驳运泵、常开遥控阀、常闭遥控阀和钻井水液位传感器分别通过信号数据线路连接自动控制系统。

尤其是，冷凝水收集柜顶部低于所有空调单元。

尤其是，每一个或一组空调单元连接一个独立的止回阀。

尤其是，冷凝水收集柜和钻井水储存舱顶部分别安装溢流透气管。

尤其是，在冷凝水收集柜内底部安装吸口，通过吸口接出冷凝水收集柜的管线上通过安装关断阀，然后连接冷凝水驳运泵。

尤其是，在冷凝水收集柜安装冷凝水液位传感器，在钻井水储存舱安装钻井水液位传感器。

尤其是，冷凝水经冷凝水驳运泵出口至常开遥控阀到钻井水储存舱外，另有常闭遥控阀在应急情况下排舷外。

尤其是，冷凝水传感器、冷凝水驳运泵、常开遥控阀、钻井水传感器和常闭遥控阀，通过自动控制系统集成自动控制。

尤其是， 系统的工作原理如下：

a. 将冷凝水收集柜放置于较低处，高度低于所有空调单元，冷凝水收集柜的容积根据可能出现的最大凝水量计算得出；

b. 对冷凝水收集柜设定高高位、高位、低位、低低位报警，以控制冷凝水驳运泵的启停和遥控报警，当冷凝水收集柜内的液位传感器达到：

高位时，启动冷凝水驳运泵，将冷凝水驳运至钻井水储存舱；

低位时，停止冷凝水驳运泵，停止驳运；

高高位时，通过自动控制系统在控制室报警，提醒监控人员有泵故障、阀门故障、水流量过大类异常情况发生；

低低位时，在控制室报警，提醒监控人员有泵故障、控制系统紊乱类异常情况发生；

c.对钻井水储存舱设定高高位、高位、低位报警，用以控制常开遥控阀和常闭遥控阀的启停和遥控报警，当钻井水储存舱液位传感器液位达到：

高位时，关闭进舱阀，同时打开常闭遥控阀外排管线的排海阀门；

高高位时，在控制室报警，提醒监控人员有阀门故障异常情况发生；

低位时，在控制室报警，提醒监控人员液位较低，需要及时补充。

本实用新型的优点和效果：将空调冷凝水收集后作为钻井水回收利用，有效解决船用空调冷凝水处理难的问题（如舰船倾斜摇摆环境下无法顺利排水等），同时也解决在钻井水供应补给难的问题，设备集成度高，降低了系统能耗，结构简单，效果明显，实用性强，安装、使用、保养、清洗方便，安全系数高，不仅解决了钻井水补给的问题，而且节约了海水淡化的成本，可极大地提升船舶运营的经济性和环保性，不仅适用于钻井船，也广泛应用于钻井平台等同类海洋工程装备。

附图说明

图1为本实用新型实例1结构示意图。

附图标记包括： 空调单元1、止回阀2、冷凝集水管3、冷凝水收集柜4、溢流排气管5、冷凝水液位表6、冷凝水液位传感器7、自动控制系统8、钻井水液位传感器9、吸口10、关断阀11、压力表12、冷凝水驳运泵13、马达控制中心14、常开遥控阀15、常闭遥控阀16、钻井水储存舱18、钻井水液位表19。

具体实施方式

本实用新型原理在于，对于钻井船而言，在进行钻井操作时会用到钻井水，即工业淡水，而且需求量较大，对于船东运营方来说这也是一笔不小的支出。同时船上诸多房间都配有空调，空调的正常运行总是不停地有冷凝水产生，在以往的船舶项目，空调冷凝水都是被直接排向大海。经研究分析，空调冷凝水来源于空气中的水蒸气，冷凝后虽含有少量杂质，不及普通纯净淡水，但是作为钻井水其纯净度已完全满足要求。因此，将空调冷凝水收集后作为钻井水回收利用不仅解决了钻井水补给的问题，而且节约了海水淡化的成本，可极大地提升船舶运营的经济性和环保性。

本实用新型对空调冷凝水进行收集和循环利用不仅适用于钻井船，对钻井平台等同类海洋工程装备都有广泛的应用意义，对海洋环保和提升船舶效率都有着重大意义。

本实用新型包括： 空调单元1、止回阀2、冷凝集水管3、冷凝水收集柜4、冷凝水液位传感器7、自动控制系统8、冷凝水驳运泵13、常开遥控阀15、常闭遥控阀16、钻井水储存舱18和钻井水液位传感器9。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如附图1所示， 空调单元1通过安装有止回阀2的冷凝集水管3连接汇集并由顶部进入冷凝水收集柜4，冷凝水经过底部吸口10、冷凝水驳运泵13和常开遥控阀15连接出管线由顶部接入钻井水储存舱18，同时，在冷凝水驳运泵13和常开遥控阀15之间通过三通接口连接安装有常闭遥控阀16的应急排舷外管线，在冷凝水收集柜4中安装冷凝水液位传感器7，在钻井水储存舱18中安装钻井水液位传感器9，冷凝水液位传感器7、冷凝水驳运泵13、常开遥控阀15、常闭遥控阀16和钻井水液位传感器9分别通过信号数据线路连接自动控制系统8。

前述中，在冷凝水驳运泵13前后端分别连接一个压力表12，同时在冷凝水驳运泵13驱动结构上安装连接马达控制中心14，冷凝水驳运泵13通过马达控制中心14连接自动控制系统8。

前述中，冷凝水收集柜4顶部低于所有空调单元。

前述中， 每一个或一组空调单元1连接一个独立的止回阀2。

前述中，冷凝水收集柜4和钻井水储存舱18顶部分别安装溢流透气管5。

前述中， 冷凝水液位表6和钻井水液位表19分别连接各自的液位传感器7和9。

前述中，在冷凝水收集柜4内底部安装吸口10，通过吸口10接出冷凝水收集柜4的管线上通过安装关断阀11，然后连接冷凝水驳运泵13。

在本实施例中，冷凝水收集柜4容积25m³，冷凝水液位传感器7测得冷凝水收集柜4内冷凝水充满总容积90%时判断为高液位，启动冷凝水驳运泵外排；冷凝水收集柜4内冷凝水充满总容积95%时启动高高位报警；冷凝水收集柜4内冷凝水低于总容积15%时判断为低液位停止冷凝水驳运泵，停止驳运；冷凝水收集柜4内冷凝水仅有总容积10%时启动低低位报警。自动控制系统8即IAS（Integrated Automatic System)船舶自动化控制系统。冷凝水驳运泵13为离心泵，参数为10m3/h，2barg。冷凝水驳运泵13前后安装的两个压力表12分别以DN15管接出。马达控制中心14即MCC：(Motor Control Center) 。自动控制系统8向马达控制中心14发出启动/停止信号。自动控制系统8向常开遥控阀15或常闭遥控阀16发出开/关信号。多余冷凝水通过常闭遥控阀16和排舷外管线排出舷外。

本实用新型实施例工作时，同时给冷凝水收集柜和钻井水储存舱配备液位传感器7和9，采用遥控阀控制冷凝水的去处，提升了系统的自动化程度。系统的工作原理如下：

a.将冷凝水收集柜4放置于较低处，高度应低于所有空调冷凝水用户，以便收集到所有冷凝水来源，冷凝水收集柜4的容积应根据可能出现的最大凝水量计算得出；

b. 对冷凝水收集柜4设定高高位、高位、低位、低低位报警，用以控制冷凝水驳运泵13的启停和遥控报警，当冷凝水收集柜4内的液位传感器7液位达到：

高位时，启动冷凝水驳运泵13，将冷凝水驳运至钻井水储存舱18；

低位时，停止冷凝水驳运泵13，停止驳运；

高高位时，通过自动控制系统8在控制室报警，提醒监控人员有泵故障、阀门故障、水流量过大等异常情况发生；

低低位时，在控制室报警，提醒监控人员有泵故障、控制系统紊乱等异常情况发生；

c.对钻井水储存舱18设定高高位、高位、低位报警，用以控制常开遥控阀15和常闭遥控阀16的启停和遥控报警，当钻井水储存舱18液位传感器液位达到：

高位时，关闭常开遥控阀15，同时打开常闭遥控阀16排海阀门；

高高位时，在控制室报警，提醒监控人员有阀门故障等异常情况发生；

低位时，在控制室报警，提醒监控人员液位较低，需要及时补充。

本实用新型实施例以钻井船实例设计，经估算得出每天的凝水量即可达20m³，全部用来供应钻井水系统，其节约水量计算，如下：

室外工况：空气温度35℃，饱和蒸气含量39.6g/m³，相对湿度（RH1）70%；

室内工况：空气温度24℃，饱和蒸气含量21.8g/m³，相对湿度（RH2）60%；

新风总计送入量：59592m³，其中，生活楼区域37393m³，厨房11000m³，技术间11199m³；

总节约水量：全船每小时冷凝水量872.4kg，每天节约水量20938.2kg,每个月节约水量628147.4kg，每年节约水量7537768.2kg；

同等节约电耗情况：节约造水机电耗17KW，节约海水供应泵电耗15KW，节约其他电耗8KW，总计节约电耗40KW；

同等总节约电量：一天节约电能960KWH，一个月节约电能28800KWH，一年节约电能345600KWH。

本实用新型中，依据实际空调设备和布置，在合适位置放置冷凝水收集柜4，并将所有空调的冷凝水泄放通过冷凝集水管3管网连接至冷凝水收集柜4，然后再用将收集的冷凝水驳运至储存舱室的钻井水储存舱18，供其他系统用户的正常使用。

本实用新型实施例经过试验运行，可为船舶节约大量钻井水供应成本，降低造水机负荷或在设计时可适当减少造水机容量，同时为船舶运行节约大量电力的消耗，极大地提升了船舶运营的经济性和环保性能。

Claims (8)

1.钻井船空调冷凝水回收利用系统, 包括空调单元(1)、止回阀(2)、冷凝集水管(3)、冷凝水收集柜(4)、冷凝水液位表(6)、冷凝水液位传感器（7）、自动控制系统(8)、冷凝水驳运泵(13)、常开遥控阀(15)、常闭遥控阀(16)、钻井水储存舱(18)、钻井水液位传感器（9）和钻井水液位表(19)；其特征在于， 空调单元(1)通过安装有止回阀(2)的冷凝集水管(3)连接汇集并由顶部进入冷凝水收集柜(4)，冷凝水经过冷凝水收集柜(4)底部吸口（10）、冷凝水驳运泵(13)和常开遥控阀(15)连接出管线由顶部接入钻井水储存舱(18)，同时，在冷凝水驳运泵(13)和常开遥控阀(15)之间通过三通接口连接安装有常闭遥控阀(16)的排舷外管线，在冷凝水收集柜(4)中安装冷凝水液位传感器（7），在钻井水储存舱(18)中安装钻井水液位传感器(9)，冷凝水液位表(6)、冷凝水驳运泵(13)、常开遥控阀(15)、常闭遥控阀(16)和钻井水液位表(19)分别通过信号数据线路连接自动控制系统(8)。

2.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于， 冷凝水收集柜(4)顶部低于所有空调单元（1）。

3.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于， 每一个或一组空调单元(1)连接一个独立的止回阀(2)。

4.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于， 冷凝水收集柜(4)和钻井水储存舱(18)顶部分别安装溢流透气管(5)。

5.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于， 在冷凝水收集柜(4)内底部安装吸口(10)，通过吸口(10)、接出冷凝水收集柜(4)管线上的关断阀(11)，然后连接冷凝水驳运泵(13)。

6.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于， 在冷凝水收集柜（4）安装冷凝水液位传感器（7），在钻井水储存舱（18）安装钻井水液位传感器（9）。

7.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于，冷凝水经冷凝水驳运泵（13）出口至常开遥控阀（15）到钻井水储存舱（18）外，另有常闭遥控阀（16）在应急情况下排舷外。

8.如权利要求1所述的钻井船空调冷凝水回收利用系统，其特征在于，冷凝水传感器（7）、冷凝水驳运泵（13）、常开遥控阀（15）、钻井水传感器（9）、常闭遥控阀（16）通过自动控制系统（8）集成自动控制。