CN208470094U - 一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置，包括位于装置最下端的设备底座(9)、与所述设备底座(9)上部垂直连接且并排设置的两个支架(14)、水平安装在其中一个所述支架(14)上的制冷剂冷凝器(3)、安装在另一个所述支架(14)上的制冷剂蒸发器(4)、与所述制冷剂蒸发器(4)通过上部设置温度传感器(7)的管路相连且设置在所述设备底座(9)上部的制冷剂压缩机(1)，以及在所述制冷剂蒸发器(4)的一端呈并列设置的压载舱循环水泵(6)和用户端循环水泵(5)、设置在连通所述制冷剂蒸发器(4)和所述制冷剂冷凝器(3)之间的管路上的电动调节阀(8)，产生冷能或热能输送至船舶用户端加以利用。

Description

一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置

技术领域

本发明涉及一种船舶压载水冷热能利用装置，更具体地说，涉及一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置。

背景技术

现有的船舶中，所有内河及远洋船舶都配备有压载水系统。压载水系统存在的最初目的是保证船舶的安全和稳定性，根据船舶运营需要，对全船压载舱完成压载水注入和外排，进而调整船舶吃水深度、船舶横倾及纵倾，提高全船的稳性，减小船体变形，降低船体震动，改善空舱适航性。压载水系统在船舶运营上起着至关重要的作用。

近年来，随着海洋环境保护意识的提高，船舶压载水中携带的异域病原体及水生物随着压载水排放至海水中，引发物种入侵等生态问题，引起社会各界的广泛关注。因此，船舶压载水系统通过配备压载水处理装置，来杀灭注入压载舱中的异域水生物及病原体，当船舶航行至其他区域并排载时，排出经过灭活处理的压载水，不会造成环境污染问题。然而，压载水处理装置的使用，给船舶运营增加了较大的成本支出，主要包括：系统的电力负荷支出，压载水处理装置正常使用所添加的药剂成本以及压载水处理装置的正常维护保养费用。从运营经济性角度出发，配备压载水处理装置的压载水处理系统仅实现了对压载水的生物灭活，保护水域环境的功能，但其运行成本是船舶运营中不可忽视的一项重要支出。

发明内容

本发明为一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置，通过可将压载水中所携带大量的温差冷源或温差热源加以采集，通过系统内部能量转换和智能控制，在消耗少量电能的前提下，能够产生高品位的冷能或热能输送至船舶制冷及制热系统加以利用，降低船舶因制冷制热而需要的电力负荷、燃油消耗及运营成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置，包括位于装置最下端的设备底座、与所述设备底座上部垂直连接且并排设置的两个支架、水平安装在其中一个所述支架上的制冷剂冷凝器、水平安装在另一个所述支架上的制冷剂蒸发器、与所述制冷剂蒸发器通过上部设置温度传感器的管路相连且设置在所述设备底座上部的制冷剂压缩机，以及在所述制冷剂蒸发器的一端呈并列设置的压载舱循环水泵和用户端循环水泵、设置在连通所述制冷剂蒸发器和所述制冷剂冷凝器之间的管路上的电动调节阀；

所述设备底座上还设有与温度传感器和各电控阀门通过线缆连接的系统控制柜。

优选的是，所述压载舱循环水泵的下部设有所述压载舱循环水入口，压载舱循环水出口的总管路分别有所述制冷剂冷凝器和所述制冷剂蒸发器的出口管路合并后的端头。

优选的是，所述用户端循环水泵的下部设有所述用户端循环水出口，所述用户端循环水入口的总管路分别与所述冷剂冷凝器和所述制冷剂蒸发的出口管路合并后的端头。

优选的是，所述用户端循环水泵的入口前端设有压载水粗滤器，所述用户端循环水泵的出口与压载水处理装置连接。

本发明节能高效仅消耗少部分电能，其内部制冷剂采用闭式循环方式，没有燃油、燃煤污染，不排放污染物，为绿色环保的能源利用方式。本发明制热时比燃油锅炉节省40％～60％以上能源，制冷时比普通空调节能20％～25％左右。

本发明可大大降低船舶中生活热水加热、空调制冷及锅炉供热等电力负荷及燃料消耗，从而大大节约船舶日常运营成本，间接地减少了船舶压载水系统因配备压载水处理装置而带来的经营支出。本发明充分地利用了压载水中携带的低品位冷/热能，通过系统中手动及电控阀门的组合切换，形成了冷能采集通路或者热能采集通路，并实现了对船舶压载水中所携带的冷能和热能利用上的切换。

本发明中温度传感器可采集系统用户端的冷、热负荷变化信息传递给电控流量调节阀门对制冷剂流量进行智能调节，保证由制冷剂蒸发器输出的制冷剂全部为气态，以此实现压载水冷能/热能采集端的智能反馈。

本发明可在船舶靠港压载操作、船舶压载航行过程中使用，系统使用局限性小。压载舱多为边舱，被压载水冷热能综合智能利用系统利用过的压载舱内的高温/低温压载水，较容易通过船体外壳与外界海水实现热量传递，进而恢复至与外界海水相近的温度，从而外界海水携带的冷/热能可被系统多次采集利用。

附图说明

图1是所述船舶压载水冷能热能采集利用系统的立体结构示意图。

图2是所述船舶压载水冷能热能采集利用系统另一个角度的立体结构示意图。

图3是所述船舶压载水冷能热能采集利用系统的俯视结构的平面示意图。

图4是所述船舶压载水冷能热能采集利用系统的侧视结构的平面示意图。

图5是所述船舶压载水冷能热能的采集利用系统的流程图。

图6是所述船舶压载水冷能采集利用系统的流程图。

图7是所述船舶压载水热能采集利用系统的流程图。

1、制冷剂压缩机；2、系统控制柜；3、制冷剂冷凝器；4、制冷剂蒸发器； 5、用户端循环水泵；6、压载舱循环水泵；7、温度传感器；8、电动调节阀；9 设备底座；10、用户端循环水入口；11、用户端循环水出口；12、压载舱循环水入口；13、压载舱循环水出口，14、支架；15、压载水处理装置；16、压载水粗滤器。

具体实施方式

如图1～4所示，本发明包括位于装置最下端的设备底座9、与所述设备底座9上部垂直连接且并排设置的两个支架14、水平安装在其中一个所述支架14上的制冷剂冷凝器3、水平安装在另一个所述支架14上的制冷剂蒸发器4、与所述制冷剂蒸发器4通过上部设置温度传感器7的管路相连且设置在所述设备底座9上部的制冷剂压缩机1，以及并列设置在所述制冷剂蒸发器4和所述制冷剂冷凝器3一端的压载舱循环水泵6和用户端循环水泵5、设置在连通所述制冷剂蒸发器4和所述制冷剂冷凝器3之间的管路上的电动调节阀8；

所述设备底座9上还设有系统控制柜2。

所述压载舱循环水泵6的下部设有所述压载舱循环水入口12，压载舱循环水出口13的总管路分别有所述制冷剂冷凝器3和所述制冷剂蒸发器4的出口管路合并后的端头。

所述用户端循环水泵5的下部设有所述用户端循环水出口11，所述用户端循环水入口10的总管路分别与所述冷剂冷凝器3和所述制冷剂蒸发器4的出口管路合并后的端头。

所述用户端循环水泵5的入口前端设有压载水粗滤器16，所述用户端循环水泵5的出口与压载水处理装置16连接。

如图6所示，本发明所述压载水冷能采集利用系统的流程：

打开压载水吸入泵5前管路上的手动截止阀和电动阀，运行压载水吸入泵5 和压载水处理装置15，海水经船舶舷侧海水阀箱进入压载管路，通过压载水粗滤器14过滤，经压载水处理装置实现对水生物和病原体的灭活处理，纯净的压载水经通过压载水处理装置出口管路上的各电动阀分别进入船舶压载水舱。

船舶压载水舱内的压载水经压载舱循环水泵6加压后，经压载舱循环水泵6 出口管路上的电动阀进入制冷剂冷凝器3的壳体内，将冷凝器盘管14内的高温高压的制冷剂蒸气冷凝为低温高压液态制冷剂，同时，压载水吸收制冷剂冷凝释放出的热量，经制冷剂冷凝器3壳体的出口管路上的电动阀即遥控截止阀，返回各船舶压载水舱中。

压载水与高温高压气态制冷剂在冷凝器内换热所产生的低温高压液态制冷剂从冷凝器盘管流出，经电动调节阀即电控流量调节阀的节流作用，减压为低温常压的雾状液态制冷剂，并进入制冷剂蒸发器壳内。

在靠近制冷剂压缩机入口的制冷剂循环管路上设置温度传感器7，通过实时监测制冷剂循环管路的温度变化，感知用户端对冷能量的需求。

若温度传感器监测的温度降低，说明用户端对冷能需求降低，电子控制箱接收传感器温度信号，并减小流量调节阀开度，进而减小蒸发器的制冷剂量蒸发量，保证进入制冷剂压缩机全部为气态制冷剂。若温度传感器监测的温度升高，说明用户端对冷能需求升高，电子控制箱接收传感器温度信号，并增大流量调节阀开度，进而增大蒸发器的制冷剂量蒸发量。

冷能利用用户端的循环水，经用户端的出口管路上的电动阀进入制冷剂蒸发器盘管内，并与进入蒸发器的低温常压雾状液态制冷剂进行换热，将低温常压液态制冷剂蒸发为常温常压气体，同时，冷能利用用户端循环水释放出热量，本身温度降低，变为低温用户端循环水，通过用户端循环水泵加压输送至冷能利用端即用户端(可通过风冷换热器，将冷能释放给空气，实现船舶舱室内空调降温作用)。

用户端的循环水与低温常压液态制冷剂在制冷剂蒸发器4内换热，被用户端13循环水蒸发后的常温常压气态制冷剂从制冷剂蒸发器4壳体端出口流出，经气体制冷剂压缩机1压缩，变为高温高压制冷剂蒸气，输送至冷凝器盘管中。

如图5所示，本发明所述压载水热能采集利用系统的流程：

打开压载水吸入泵5前管路上的手动截止阀和电动阀，运行压载水吸入泵5 和压载水处理装置，海水经船舶舷侧海水阀箱进入压载管路，通过压载水粗滤器过滤，经压载水处理装置实现对水生物和病原体的灭活处理，纯净的压载水经通过压载水处理装置出口管路上的各电动阀分别进入船舶压载水舱。

船舶压载水舱3内的压载水，经压载舱循环水泵6加压，经压载舱循环水泵6出口管路上的开启的电动阀进入制冷剂蒸发器盘管内，并与进入制冷剂蒸发器4的低温常压雾状液态制冷剂进行换热，将低温常压液态制冷剂蒸发为常温常压气体，同时，压载水释放出热量，本身温度降低，变为低温压载水，经电动阀返回至船舶压载水舱内。

压载水与低温常压液态制冷剂在蒸发器内换热，被压载水蒸发后的常温常压气态制冷剂从蒸发器壳端出口流出，经气体压缩机压缩，变为高温高压制冷剂蒸气，再输送至冷凝器盘管进行循环。

热能利用端循环水经其出口管路上开启的电动阀进入制冷剂冷凝器的壳体内，与高温高压气态制冷剂在制冷剂冷凝器内换热，将冷凝器盘管内的制冷剂蒸气冷凝为低温高压液态制冷剂，同时，热能利用端循环水吸收制冷剂冷凝释放出的热量，被加热为高温用户水，经制冷剂冷凝器3壳体的出口管路上开启的电动阀进入用户端循环水泵加压输送至热能利用端(可通过风冷换热器，将热能释放给空气，实现船舶舱室内空调升温作用，也可将高温用户水作为日常生活高温用水使用，以降低锅炉及生活用水加热的燃料和电力消耗)。

制冷剂冷凝器10内产生的低温高压液态制冷剂从冷凝器盘管中流出，经电动调节阀即电动调节阀8的节流作用，减压为低温常压的雾状液态制冷剂，并进入制冷剂蒸发器8的壳体内。

在靠近制冷剂压缩机1入口的制冷剂循环管路上设置温度传感器7，通过实时监测制冷剂循环管路的温度变化，感知用户端对冷能量的需求。若温度传感器7监测的温度降低，说明用户端对热能需求降低，电子控制箱接收传感器温度信号，并减小电动调节阀的开度，进而减小制冷剂蒸发器4的制冷剂的蒸发量，保证进入制冷剂压缩机1全部为气态制冷剂；若温度传感器监测的温度升高，说明用户端对热能需求升高，电子控制箱接收传感器温度信号，并增大电动调节阀8的开度，进而增大制冷剂蒸发器8的制冷剂的蒸发量，保证进入制冷剂压缩机1全部为气态制冷剂。

本发明为船舶压载水冷热能综合智能利用系统，可将压载水中所携带大量的冷源或热源加以采集，通过系统内部阀门组合切换，实现压载水供应端和用户利用端的换热介质流向切换，从而实现用户端在冷能利用和热能利用模式下随意切换。

系统设置制冷剂循环管路，作为用户端和压载水供应端的中间换热循环，通过制冷剂压缩机消耗少量电能，对常温常压气态制冷剂做功提升为高温高压制冷剂，并通过电控流量调节阀进行系统用户端冷/热量的实时监测和系统智能反馈控制，以实现整个系统对压载水所携带的冷热能综合智能利用。

船舶压载舱内压载水量巨大，携带的低品质冷量和热量巨大，通过选取较大的压载舱循环水泵循环量，以提供充足的系统冷量和热量采集供应，保证压载水冷热能完全满足用户端的使用需求。同时，压载舱多为船舶边舱，被压载水冷热能综合智能利用系统利用过的压载舱内的高温/低温压载水，较容易通过船体外壳与外界海水实现热量传递，进而恢复至与外界海水相近的初始温度，从而外界海水携带的冷/热能可被系统多次采集和利用。

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披露的技术范围内，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 (4)

1.一种船舶压载水冷热能综合利用智能装置，其特征在于，包括位于装置最下端的设备底座(9)、与所述设备底座(9)上部垂直连接且并排设置的两个支架(14)、水平安装在其中一个所述支架(14)上的制冷剂冷凝器(3)、水平安装在另一个所述支架(14)上的制冷剂蒸发器(4)、与所述制冷剂蒸发器(4)通过上部设置温度传感器(7)的管路相连且设置在所述设备底座(9)上部的制冷剂压缩机(1)，以及在所述制冷剂蒸发器(4)的一端处呈并列设置的压载舱循环水泵(6)和用户端循环水泵(5)、设置在连通所述制冷剂蒸发器(4)和所述制冷剂冷凝器(3)之间的管路上的电动调节阀(8)；

所述设备底座(9)上还设有与所述温度传感器(7)相连的系统控制柜(2)。

2.根据权利要求1所述船舶压载水冷热能综合利用智能装置，其特征在于，所述压载舱循环水泵(6)的下部设有所述压载舱循环水入口(12)，压载舱循环水出口(13)的总管路为所述制冷剂冷凝器(3)和所述制冷剂蒸发器(4)的出口管路合并后的端头。

3.根据权利要求1所述船舶压载水冷热能综合利用智能装置，其特征在于，所述用户端循环水泵(5)的下部设有所述用户端循环水出口(11)，所述用户端循环水入口(10)的总管路为所述冷剂冷凝器(3)和所述制冷剂蒸发器(4)的出口管路合并后的端头。

4.根据权利要求1或3所述船舶压载水冷热能综合利用智能装置，其特征在于，所述用户端循环水泵(5)的入口前端设有压载水粗滤器(16)，所述用户端循环水泵(5)的出口与压载水处理装置(15)连接。