JP2013180625A - Exhaust heat recovery type ship propulsion device, and operation method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排熱回収発電装置を、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus in which an exhaust heat recovery power generation apparatus is installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion.
一方、ディーゼルエンジンのジャケットを冷却したジャケット冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式(フラッシュ式)の造水装置として、例えば、特許文献1に開示されたものが知られている。
On the other hand, using the exhaust heat of the jacket cooling water that has cooled the jacket of the diesel engine, the seawater taken from outside the ship is heated, and the heated seawater is evaporated in the vacuum chamber to create fresh water (flash) For example, a device disclosed in
ここで、従来、ディーゼルエンジン3のジャケットを冷却したジャケット冷却水は、例えば、図6中に符号77で示す温度センサで計測されたジャケット冷却水の出口温度が所定の温度(例えば、85℃)に調整(維持)され、図6中に符号78で示す温度センサで計測されたジャケット冷却水の入口温度が所定の温度(例えば、65℃)に調整(維持)されるよう、図6中に符号91で示す第1三方弁、および図6中に符号73で示す第2三方弁が、適宜必要に応じて切り換えられ(調整され)ていた。
Here, conventionally, the jacket cooling water that has cooled the jacket of the
しかしながら、図6に示すものでは、ディーゼルエンジン3のジャケットを冷却したジャケット冷却水の熱が、ジャケット冷却(清)水循環(冷却)流路92を構成するセントラルクーラ93を介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることになり、ディーゼルエンジン3のジャケットを冷却したジャケット冷却水の熱が有効利用されていないといった問題点があった。
なお、図6中の符号71,74,75はそれぞれ、ジャケット冷却水循環ポンプ、バイパス流路、造水装置を示している。
However, in the case shown in FIG. 6, the heat of the jacket cooling water that has cooled the jacket of the
In addition, the code |
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる排熱回収型船舶推進装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can effectively use exhaust heat of engine cooling water that has cooled an internal combustion engine as a main engine for propulsion of a ship, thereby improving exhaust heat recovery efficiency. It is an object of the present invention to provide an exhaust heat recovery type ship propulsion device that can be made to operate.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第1の態様に係る排熱回収型船舶推進装置は、船舶の内燃機関と、前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の上流側において排熱回収流路を介して接続されているとともに、前記エンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとは別の熱交換器とが、前記造水装置の下流側において前記排熱回収回路とは別の排熱回収流路を介して接続されている。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the first aspect of the present invention heats seawater taken from the outside of the ship using exhaust heat from the internal combustion engine of the ship and engine cooling water that cools the internal combustion engine. And a plurality of evaporative fresh water generators that evaporate heated seawater in a vacuum chamber to produce fresh water, and a plurality of heat mediums that are installed in series in the circulation path of the working medium, and that heat the working medium with different temperatures. A heat exchanger, a turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger, a generator for generating electric power by the rotational output of the turbine, and a condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine And an engine cooling water circulation passage for circulating the engine cooling water, and one of the plurality of heat exchangers is the fresh water generation device. The engine cooling water circulation flow path and a heat exchanger different from one of the plurality of heat exchangers are connected to the fresh water generation apparatus on the upstream side of the apparatus via an exhaust heat recovery flow path. It is connected to the downstream side of the apparatus via an exhaust heat recovery flow path different from the exhaust heat recovery circuit.
本発明の第1の態様に係る排熱回収型船舶推進装置によれば、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱が、蒸発器を通過する作動媒体を加熱するのに利用され、従来のようにセントラルクーラを介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることがなくなる。
これにより、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる。
また、造水装置の上流側に設けられた排熱回収流路に流すエンジン冷却水の流量を調整して、造水装置に導かれるエンジン冷却水の温度を調整することにより、造水装置における造水能力[ton/day]を容易に調整することができる。
さらに、造水装置の下流側に設けられた排熱回収流路に流すエンジン冷却水の流量を調整することにより、船舶の推進用主機としての内燃機関に戻されるエンジン冷却水の温度[℃]を容易に調整することができる。
According to the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the first aspect of the present invention, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main engine for propulsion of the ship heats the working medium that passes through the evaporator. In other words, it is not thrown away into the seawater that is taken in from the outside of the ship and discharged out of the ship through the central cooler as in the prior art.
Thereby, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main propulsion engine of the ship can be effectively used, and the exhaust heat recovery efficiency can be improved.
In addition, by adjusting the flow rate of the engine cooling water flowing through the exhaust heat recovery flow path provided on the upstream side of the fresh water generator, and adjusting the temperature of the engine cooling water guided to the fresh water generator, Water production capacity [ton / day] can be easily adjusted.
Further, by adjusting the flow rate of the engine cooling water flowing through the exhaust heat recovery passage provided downstream of the fresh water generator, the temperature [° C.] of the engine cooling water returned to the internal combustion engine as the main engine for marine propulsion Can be adjusted easily.
本発明の第2の態様に係る排熱回収型船舶推進装置は、船舶の内燃機関と、前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の上流側において排熱回収流路を介して接続されている。 The exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the second aspect of the present invention heats seawater taken from the outside of the ship by using exhaust heat from the internal combustion engine of the ship and engine cooling water that cools the internal combustion engine. And a plurality of evaporative fresh water generators that evaporate heated seawater in a vacuum chamber to produce fresh water, and a plurality of heat mediums that are installed in series in the circulation path of the working medium, and that heat the working medium with different temperatures. A heat exchanger, a turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger, a generator for generating electric power by the rotational output of the turbine, and a condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine And an engine cooling water circulation passage for circulating the engine cooling water, and one of the plurality of heat exchangers is the fresh water generation device. It is connected via the exhaust heat recovery passage upstream of the location.
本発明の第2の態様に係る排熱回収型船舶推進装置によれば、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱が、蒸発器を通過する作動媒体を加熱するのに利用され、従来のようにセントラルクーラを介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることがなくなる。
これにより、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる。
また、造水装置の上流側に設けられた排熱回収流路に流すエンジン冷却水の流量を調整して、造水装置に導かれるエンジン冷却水の温度を調整することにより、造水装置における造水能力[ton/day]を容易に調整することができる。
According to the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the second aspect of the present invention, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main engine for propulsion of the ship heats the working medium that passes through the evaporator. In other words, it is not thrown away into the seawater that is taken in from the outside of the ship and discharged out of the ship through the central cooler as in the prior art.
Thereby, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main propulsion engine of the ship can be effectively used, and the exhaust heat recovery efficiency can be improved.
In addition, by adjusting the flow rate of the engine cooling water flowing through the exhaust heat recovery flow path provided on the upstream side of the fresh water generator, and adjusting the temperature of the engine cooling water guided to the fresh water generator, Water production capacity [ton / day] can be easily adjusted.
本発明の第3の態様に係る排熱回収型船舶推進装置は、船舶の内燃機関と、前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の下流側において排熱回収流路を介して接続されている。 The exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the third aspect of the present invention heats seawater taken from the outside of the ship using exhaust heat from the internal combustion engine of the ship and engine cooling water that cools the internal combustion engine. And a plurality of evaporative fresh water generators that evaporate heated seawater in a vacuum chamber to produce fresh water, and a plurality of heat mediums that are installed in series in the circulation path of the working medium, and that heat the working medium with different temperatures. A heat exchanger, a turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger, a generator for generating electric power by the rotational output of the turbine, and a condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine And an exhaust heat recovery type marine vessel propulsion device comprising: an engine cooling water circulation passage for circulating the engine cooling water; and one of the heat exchangers of the fresh water generator. It is connected via the exhaust heat recovery channel in the flow side.
本発明の第3の態様に係る排熱回収型船舶推進装置によれば、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱が、蒸発器を通過する作動媒体を加熱するのに利用され、従来のようにセントラルクーラを介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることがなくなる。
これにより、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる。
また、造水装置の下流側に設けられた排熱回収流路に流すエンジン冷却水の流量を調整することにより、船舶の推進用主機としての内燃機関に戻されるエンジン冷却水の温度[℃]を容易に調整することができる。
According to the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the third aspect of the present invention, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main engine for propulsion of the ship heats the working medium that passes through the evaporator. In other words, it is not thrown away into the seawater that is taken in from the outside of the ship and discharged out of the ship through the central cooler as in the prior art.
Thereby, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main propulsion engine of the ship can be effectively used, and the exhaust heat recovery efficiency can be improved.
Further, by adjusting the flow rate of the engine cooling water flowing through the exhaust heat recovery flow path provided on the downstream side of the fresh water generator, the temperature [° C.] of the engine cooling water returned to the internal combustion engine as the main propulsion unit for the ship Can be adjusted easily.
本発明に係る船舶は、上記いずれかの排熱回収型船舶推進装置を具備している。 A ship according to the present invention includes any one of the above-described exhaust heat recovery type ship propulsion devices.
本発明に係る船舶によれば、上記いずれかの排熱回収型船舶推進装置を具備しているので、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。 According to the ship according to the present invention, since any one of the above-described exhaust heat recovery type ship propulsion devices is provided, the exhaust heat recovery efficiency can be improved and the energy saving property can be improved.
本発明に係る排熱回収型船舶推進装置の運用方法は、船舶の内燃機関と、前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器とを接続する排熱回収流路と、を備えた排熱回収型船舶推進装置の運用方法であって、前記エンジン冷却水の排熱のうち、前記造水装置において、要求造水量に必要な熱以外の前記排熱を、前記熱交換器で回収するようにした。 The operation method of the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the present invention uses the exhaust heat of the engine cooling water for cooling the internal combustion engine of the ship and the internal combustion engine to heat seawater taken from the outside of the ship, An evaporative fresh water generator that evaporates heated seawater in a vacuum chamber to create fresh water, and a plurality of heats that are installed in series in the circulation path of the working medium and that evaporate the working medium with different heat mediums. An exchanger, a turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger, a generator for generating electric power by the rotational output of the turbine, a condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine, A method for operating an exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus comprising: an engine coolant circulation path for circulating the engine coolant; and an exhaust heat recovery path connecting the plurality of heat exchangers. There, among the exhaust heat of the engine cooling water, in the fresh water generator, the exhaust heat other than heat necessary for the request desalination amount was so recovered in the heat exchanger.
本発明に係る排熱回収型船舶推進装置の運用方法によれば、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱が、蒸発器を通過する作動媒体を加熱するのに利用され、従来のようにセントラルクーラを介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることがなくなる。
これにより、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる。
According to the operation method of the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the present invention, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main propulsion unit of the ship heats the working medium passing through the evaporator. It is used and is not thrown away into the seawater that is taken in from the outside of the ship and discharged out of the ship through the central cooler as in the past.
Thereby, the exhaust heat of the engine cooling water that has cooled the internal combustion engine as the main propulsion engine of the ship can be effectively used, and the exhaust heat recovery efficiency can be improved.
本発明に係る排熱回収型船舶推進装置よれば、船舶の推進用主機としての内燃機関を冷却したエンジン冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができるという効果を奏する。 According to the exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the present invention, exhaust heat of engine cooling water that has cooled an internal combustion engine as a main engine for ship propulsion can be effectively used, and exhaust heat recovery efficiency can be improved. There is an effect that can be done.
以下、本発明の一実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置について、図1から図5を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1は、排熱回収発電装置2を、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン3の排熱回収用として設置したものである。
排熱回収発電装置2は、第1サイクル4と第2サイクル5の二つの有機流体経路を有する。第1サイクル4は、第1循環ポンプ11と、第1流量調整弁(図示せず)と、高圧蒸発器12と、パワータービン13と、凝縮器14と、を備えている。第2サイクル5は、第2循環ポンプ21と、第2流量調整弁(図示せず)と、低圧蒸発器22と、低圧加熱器23と、パワータービン13と、凝縮器14と、を備えている。パワータービン13には、減速機24を介して発電機25が接続されている。
Hereinafter, an exhaust heat recovery type ship propulsion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
As shown in FIG. 1, an exhaust heat recovery type
The exhaust heat recovery
第1サイクル4と第2サイクル5とは、パワータービン13から凝縮器14に至る配管において共通の通路とされ、凝縮器14からパワータービン13に至る配管においてそれぞれ別々の通路とされている。第1サイクル4内に存する有機流体(作動媒体)は、第1循環ポンプ11によって第1サイクル4内を循環し、第2サイクル5内に存する有機流体(作動媒体)は、第2循環ポンプ21によって第2サイクル5内を循環する。第1サイクル4の圧力および流量は、第1流量調整弁によって調整され、第2サイクル5の圧力および流量は、第2流量調整弁によって調整される。
The
第1サイクル4と第2サイクル5の有機流体経路を流れる有機流体としては、イソペンタン、ブタン、プロパン等の低分子炭化水素や、冷媒として用いられるR134a、R245fa等を用いることができる。第1サイクル4内に存する有機流体は、第1循環ポンプ11、高圧蒸発器12、パワータービン13、凝縮器14を順次通過して相変化を繰り返しながら循環する。第2サイクル5内に存する有機流体は、第2循環ポンプ21、低圧蒸発器22、低圧加熱器23、パワータービン13、凝縮器14を順次通過して相変化を繰り返しながら循環する。
As the organic fluid flowing through the organic fluid path of the
高圧蒸発器12は、第1排熱回収流路31を流れる熱媒水が第1空気冷却器32や排ガスエコノマイザ(排ガス熱交換器)33にて回収した熱によって、第1循環ポンプ11から送られた液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる熱交換器である。なお、第1空気冷却器32は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン3のターボチャージャ(過給機)34から吐出された圧縮空気を冷却する。また、排ガスエコノマイザ33は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン3から排出された排ガスを冷却する。
The high-
低圧蒸発器22は、第3排熱回収流路63を介して導かれたジャケット冷却水の熱によって第2循環ポンプ21から送出された有機流体を加熱する熱交換器である。
低圧加熱器23は、第2排熱回収流路62を介して導かれたジャケット冷却水の熱によって低圧蒸発器22を通過した有機流体を加熱する熱交換器である。
The low-
The low-
パワータービン13には、第1サイクル4の高圧蒸発器12で蒸発した有機流体と、第2サイクル5の低圧蒸発器22で蒸発した有機流体とが導入される。そして、パワータービン13は、高圧蒸発器12によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)と、低圧蒸発器22によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)とによって回転駆動される。
An organic fluid evaporated by the high-
パワータービン13の回転動力は発電機25に伝達され、発電機25にて電力が得られるようになっている。発電機25で得られた電力は、図示しない電力線を介して船内系統へと供給される。パワータービン13を通過した有機流体は、凝縮器14にて海水によって冷却されて凝縮液化する。凝縮液化した有機流体は、第1循環ポンプ11によって高圧蒸発器12へと送られ、第2循環ポンプ21によって低圧蒸発器22へと送られる。
The rotational power of the
つぎに、第1排熱回収流路31について説明する。
第1排熱回収流路31は閉回路とされており、熱媒水を循環させるための排熱回収用ポンプ41が設けられている。この排熱回収用ポンプ41によって、熱媒水は、第1空気冷却器32、排ガスエコノマイザ33、高圧蒸発器12と熱交換するように循環する。高圧蒸発器12にて冷却された熱媒水は、減圧弁(図示せず)を介して大気圧ドレンタンク42に回収される。排熱回収用ポンプ41から高圧蒸発器12に送られる熱媒水の流量は、第1排熱回収流路31に設けられた給水制御弁43で調整される。
Next, the first exhaust heat
The first exhaust heat
高圧蒸発器12の熱媒水入口温度は、例えば、約196℃、熱媒水出口温度は、例えば、約85℃とされる。この高圧蒸発器12にて、熱媒水によって有機流体が蒸発させられる。
The heat medium water inlet temperature of the high-
排ガスエコノマイザ33の高温側(排ガス流れ上流側)には、コンポジットボイラ44が設けられている。コンポジットボイラ44は、蒸気ドラム45と循環ポンプ46と蒸発器47と、を備えている。蒸気ドラム45内の水は蒸発器47に送られ、蒸発器47にて排ガスと熱交換して蒸発する。
A
蒸発器47にて蒸発した蒸気は、蒸気ドラム45へと導かれる。この蒸気ドラム45の上方に滞留する蒸気は、補助装置(油加熱機、タンクヒーティング等)へと導かれ、その後大気圧ドレンタンク42に回収される。蒸気ドラム45内の水位は、蒸気ドラムレベル制御弁48によって調整され、大気圧ドレンタンク42から蒸気ドラム45へボイラ給水ポンプ49によって水が供給される。
The vapor evaporated in the
つづいて、排熱回収発電装置2の動作について説明する。
ディーゼルエンジン3のターボチャージャ34によって圧縮された空気は、第1空気冷却器32と第2空気冷却器50によって冷却される。この際に第1空気冷却器32内を流れる第1排熱回収流路31の熱媒水が圧縮空気によって昇温させられることによって、熱媒水は圧縮空気から熱を回収する。第1空気冷却器32にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば、約142℃とされる。
Next, the operation of the exhaust heat
The air compressed by the
ディーゼルエンジン3から排出された排ガスは、コンポジットボイラ44の蒸発器47と排ガスエコノマイザ33によって冷却される。この際に排ガスエコノマイザ33を流れる第1排熱回収流路31の熱媒水が排ガスによって昇温させられることによって、熱媒水は排ガスから熱を回収する。排ガスエコノマイザ33にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば、約196℃とされる。
The exhaust gas discharged from the
第1空気冷却器32と排ガスエコノマイザ33で排熱を回収して高温となった熱媒水は、高圧蒸発器12へ導かれ、一方、第1空気冷却器32で排熱を回収して高温となった熱媒水の一部は、低圧蒸発器22へと導かれ、第1サイクル4および第2サイクル5を循環する有機流体と熱交換する。有機流体は、高圧蒸発器12、低圧蒸発器22にて熱媒水の顕熱によって加熱され蒸発気化する。
The heat transfer water that has recovered the exhaust heat by the
蒸発気化して高エンタルピとなった有機流体は、パワータービン13へと導かれ、その熱落差によってパワータービン13を回転駆動させる。パワータービン13の回転出力を得て、発電機25にて発電が行われる。パワータービン13にて仕事を終えた有機流体(気相)は、凝縮器14へと導かれ海水等の冷却水によって冷却されることにより凝縮液化する。
The organic fluid which has evaporated and becomes high enthalpy is guided to the
さて、本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1では、図2に示すディーゼルエンジン3のジャケット冷却(清)水循環(冷却)流路61と、図3に示す排熱回収発電装置2を構成する低圧蒸発器22とが、第2排熱回収流路62を介して接続され、図2に示すディーゼルエンジン3のジャケット冷却(清)水循環(冷却)流路61と、図3に示す排熱回収発電装置2を構成する低圧加熱器23とが、第3排熱回収流路63を介して接続されている。
Now, in the exhaust heat recovery type
ジャケット冷却水循環流路61は、ジャケット冷却水循環ポンプ71と、第1三方弁72と、第2三方弁73と、バイパス流路74と、造水装置75と、第3三方弁76と、を備えている。
なお、図2中の符号77は、ディーゼルエンジン3から流出するジャケット冷却水の出口温度を計測する温度センサを示し、図2中の符号78は、ディーゼルエンジン3に流入するジャケット冷却水の入口温度を計測する温度センサを示している。
The jacket cooling
2 indicates a temperature sensor for measuring the outlet temperature of the jacket cooling water flowing out from the
造水装置75は、バイパス流路74を介して導かれたジャケット冷却水の排熱を利用して、図4に示す海水供給流路81および海水供給ポンプ(エジェクタポンプ)82を介して船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ83内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式(フラッシュ式)の造水装置である。
なお、造水装置75で造り出された清水は、受水トレイ84、造水取り出し流路85、および造水ポンプ86を介して清水(雑用水)タンク(図示せず)に導かれる。
The
The fresh water created by the
第2排熱回収流路62の入口端(一端)は、ジャケット冷却水循環ポンプ71の下流側に位置する第1三方弁72に接続されており、第2排熱回収流路62の出口端(他端)は、第1三方弁72と第2三方弁73との間に位置するジャケット冷却水循環流路61に接続されている。
バイパス流路74の入口端(一端)は、第2三方弁73に接続されており、バイパス流路74の出口端(他端)は、第2三方弁73と第3三方弁76との間に位置するジャケット冷却水循環流路61に接続されている。
第3排熱回収流路63の入口端(一端)は、第3三方弁76に接続されており、第3排熱回収流路63の出口端(他端)は、第3三方弁76の下流側に位置するジャケット冷却水循環流路61に接続されている。
The inlet end (one end) of the second exhaust heat
The inlet end (one end) of the
The inlet end (one end) of the third exhaust heat
ここで、図5に示すように、造水装置75の造水能力[ton/day]は、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度[℃]に応じて変化する。すなわち、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度が高いと、造水装置75の造水能力は高くなり、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度が低いと、造水装置75の造水能力は低くなる。
Here, as shown in FIG. 5, the fresh water generation capacity [ton / day] of the
言い換えれば、第1三方弁72が切り換えられ(調整され)、第2排熱回収流路62を介して低圧蒸発器22に導かれるジャケット冷却水の流量が多くなれば多くなるほど、低圧蒸発器22において第2サイクル5を流れる有機流体に奪われる(与えられる)ジャケット冷却水の熱が多くなり、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度は低くなって、造水装置75の造水能力は低くなる。
一方、第1三方弁72が切り換えられ(調整され)、第2排熱回収流路62を介して低圧蒸発器22に導かれるジャケット冷却水の流量が少なくなれば少なくなるほど、低圧蒸発器22において第2サイクル5を流れる有機流体に奪われる(与えられる)ジャケット冷却水の熱が少なくなり、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度が高くなって、造水装置75の造水能力が高くなる。
In other words, as the first three-
On the other hand, as the first three-
なお、例えば、温度センサ77で計測されたジャケット冷却水の出口温度が70℃で、造水装置75で清水を1日当たり20トン造り出す必要がある場合、第2排熱回収流路62を介して低圧蒸発器22に導かれるジャケット冷却水は、0(ゼロ)流量とされ、ディーゼルエンジン3から流出したジャケット冷却水のすべてが、バイパス流路74を介して造水装置75に導かれることになる。
また、バイパス流路74を介してジャケット冷却水循環流路61に戻されたジャケット冷却水のすべてが、第3排熱回収流路63を介することなくディーゼルエンジン3に戻される場合で、かつ、温度センサ78で計測されたジャケット冷却水の入口温度が所定の温度(例えば、65℃)よりも高い場合には、第3三方弁76が切り換えられ(調整され)、第3排熱回収流路63を介して低圧加熱器23に導かれるジャケット冷却水の流量が調整され、ディーゼルエンジン3に戻されるジャケット冷却水の温度、すなわち、温度センサ78で計測されたジャケット冷却水の入口温度が所定の温度(例えば、65℃)に調整されることになる。
For example, when the outlet temperature of the jacket cooling water measured by the
Further, when all of the jacket cooling water returned to the jacket cooling
本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1によれば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン3を冷却したジャケット冷却水の排熱が、低圧蒸発器22および低圧加熱器23を通過する有機流体を加熱するのに利用され、従来のようにセントラルクーラ93を介して、船外から取り入れられて船外に排出される海水に捨てられることがなくなる。
これにより、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン3を冷却したジャケット冷却水の排熱を有効利用することができて、排熱回収効率を向上させることができる。
また、造水装置75の上流側に設けられた第2排熱回収流路62に流すジャケット冷却水の流量を調整して、造水装置75に導かれるジャケット冷却水の温度を調整することにより、造水装置75における造水能力[ton/day]を容易に調整することができる。
さらに、造水装置75の下流側に設けられた第3排熱回収流路63に流すジャケット冷却水の流量を調整することにより、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン3に戻されるジャケット冷却水の温度[℃]を容易に調整することができる。
According to the exhaust heat recovery type
Thereby, the exhaust heat of the jacket cooling water which cooled the
Further, by adjusting the flow rate of the jacket cooling water flowing through the second exhaust heat
Furthermore, the jacket cooling water returned to the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更して実施することもできる。
例えば、上述した実施形態では、第2排熱回収流路62および第3排熱回収流路63の双方を備えたものを一具体例として挙げて説明したが、第2排熱回収流路62または第3排熱回収流路63のいずれか一方のみを備えたものとすることもできる。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can also implement by changing and changing suitably as needed.
For example, in the above-described embodiment, the second exhaust heat
1 排熱回収型船舶推進装置
3 ディーゼルエンジン(内燃機関)
5 第2サイクル(循環経路)
13 パワータービン(タービン)
14 凝縮器
22 低圧蒸発器(熱交換器)
23 低圧加熱器(熱交換器)
25 発電機
61 エンジン冷却水循環流路
62 第2排熱回収流路(排熱回収流路)
63 第3排熱回収流路(排熱回収流路)
75 造水装置
83 真空チャンバ
1 Waste heat recovery type
5 Second cycle (circulation route)
13 Power turbine (turbine)
14
23 Low pressure heater (heat exchanger)
25
63 3rd exhaust heat recovery flow path (exhaust heat recovery flow path)
75
Claims (5)
前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、
作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、
前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、
前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、
前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の上流側において排熱回収流路を介して接続されているとともに、
前記エンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとは別の熱交換器とが、前記造水装置の下流側において前記排熱回収回路とは別の排熱回収流路を介して接続されていることを特徴とする排熱回収型船舶推進装置。 A ship's internal combustion engine;
An evaporative freshwater generator that heats seawater taken from outside the ship using exhaust heat of engine cooling water that cools the internal combustion engine, and evaporates the heated seawater in a vacuum chamber to create fresh water; ,
A plurality of heat exchangers installed in series in the circulation path of the working medium, each of which evaporates the working medium with a heat medium having a different temperature;
A turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine, and a waste heat recovery type ship propulsion device comprising:
The engine cooling water circulation passage for circulating the engine cooling water and one of the plurality of heat exchangers are connected via an exhaust heat recovery passage on the upstream side of the fresh water generator,
The engine cooling water circulation channel and a heat exchanger different from one of the plurality of heat exchangers are separated from the exhaust heat recovery circuit on the downstream side of the fresh water generator. An exhaust heat recovery type ship propulsion device characterized by being connected via
前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、
作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、
前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、
前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、
前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の上流側において排熱回収流路を介して接続されていることを特徴とする排熱回収型船舶推進装置。 A ship's internal combustion engine;
An evaporative freshwater generator that heats seawater taken from outside the ship using exhaust heat of engine cooling water that cools the internal combustion engine, and evaporates the heated seawater in a vacuum chamber to create fresh water; ,
A plurality of heat exchangers installed in series in the circulation path of the working medium, each of which evaporates the working medium with a heat medium having a different temperature;
A turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine, and a waste heat recovery type ship propulsion device comprising:
An engine cooling water circulation flow path for circulating the engine cooling water and one of the plurality of heat exchangers are connected via an exhaust heat recovery flow path on the upstream side of the fresh water generator. Waste heat recovery type ship propulsion device.
前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、
作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、
前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、
前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えた排熱回収型船舶推進装置であって、
前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記熱交換器のうちの一つとが、前記造水装置の下流側において排熱回収流路を介して接続されていることを特徴とする排熱回収型船舶推進装置。 A ship's internal combustion engine;
An evaporative freshwater generator that heats seawater taken from outside the ship using exhaust heat of engine cooling water that cools the internal combustion engine, and evaporates the heated seawater in a vacuum chamber to create fresh water; ,
A plurality of heat exchangers installed in series in the circulation path of the working medium, each of which evaporates the working medium with a heat medium having a different temperature;
A turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine, and a waste heat recovery type ship propulsion device comprising:
An engine cooling water circulation flow path for circulating the engine cooling water and one of the heat exchangers are connected to each other on the downstream side of the fresh water generator via an exhaust heat recovery flow path. Waste heat recovery type ship propulsion device.
前記内燃機関を冷却するエンジン冷却水の排熱を利用して、船外から取り入れられた海水を加熱し、加熱された海水を真空チャンバ内で蒸発させて清水を造り出す蒸発式の造水装置と、
作動媒体の循環経路に直列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の熱交換器と、
前記熱交換器によって蒸発させられた前記作動媒体によって駆動されるタービンと、
前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記エンジン冷却水を循環させるエンジン冷却水循環流路と、前記複数の熱交換器とを接続する排熱回収流路と、を備えた排熱回収型船舶推進装置の運用方法であって、
前記エンジン冷却水の排熱のうち、前記造水装置において、要求造水量に必要な熱以外の前記排熱を、前記熱交換器で回収するようにしたことを特徴とする排熱回収型船舶推進装置の運用方法。 A ship's internal combustion engine;
An evaporative freshwater generator that heats seawater taken from outside the ship using exhaust heat of engine cooling water that cools the internal combustion engine, and evaporates the heated seawater in a vacuum chamber to create fresh water; ,
A plurality of heat exchangers installed in series in the circulation path of the working medium, each of which evaporates the working medium with a heat medium having a different temperature;
A turbine driven by the working medium evaporated by the heat exchanger;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine;
An operation method of an exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus comprising: an engine coolant circulation path that circulates the engine coolant; and an exhaust heat recovery path that connects the plurality of heat exchangers;
Of the exhaust heat of the engine cooling water, the exhaust heat recovery type ship wherein the exhaust heat other than the heat necessary for the required amount of fresh water is recovered by the heat exchanger in the fresh water generator. How to use the propulsion device.
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