一种船舶低速柴油机余热综合回收系统

摘要

本发明提供的是一种船舶低速柴油机余热综合回收系统。包括组合余热锅炉系统、动力涡轮发电系统、汽轮机发电系统、高温冷却水利用换热设备和有机工质汽轮机发电系统。本发明通过组合余热锅炉有效地回收船用低速柴油机排气余热能量；通过缸套水换热器和三段式空冷换热器有效地回收船用低速柴油机缸套冷却水和增压空气空冷换热器冷却水的余热、通过动力涡轮回收柴油机排气压能和低温工质汽轮机回收锅炉和空冷换热器的热水能量，并将其转变成电能，达到综合回收船舶主机余热，显著提高柴油机的热效率，降低船舶EEDI能耗指标。

主权项

一种船舶低速柴油机余热综合回收系统，包括组合余热锅炉系统、动力涡轮发电系统、汽轮机发电系统、高温冷却水利用换热设备和有机工质汽轮机发电系统；其特征是：所述组合余热锅炉系统由常规余热锅炉段(12)与有机工质蒸发器段(11)组成，为三压锅炉；常规余热锅炉段(12)利用排气温度范围170～300℃的能量，有机工质蒸发器段(11)利用排气温度范围100～170℃的能量，使组合余热锅炉(10)的排气出口温度控制在跨酸露点运行；常规余热锅炉段为两压锅炉，即饱和蒸汽和过热蒸汽，供汽轮机发电，常规余热锅炉段给水预热器由柴油机的缸套水换热器(64)和三段式空冷换热器的高温换热器(23)组成，过热蒸汽出口温度控制采用高压汽包(17)饱和蒸汽减温控制，通过过热器(15)饱和蒸汽入口管路上的分支管(18)与过热器过热蒸汽出口管路上的减温器(19)相连实现，有机工质蒸发器段(11)与常规余热锅炉段(12)连成一体，产生90‑95℃有机工质蒸汽作为有机工质汽轮发电机组的汽源，有机工质预热器由三段式空冷换热器的中温换热器(22)、缸套水有机工质预热器(62)组成；柴油机排气在柴油机集气箱中分两路分别流经增压器和动力涡轮，进入动力涡轮的排气量占柴油机排气量的10％，动力涡轮排气出口温度高于增压器出口排气温度20至30℃，两部分排气混合后，依次流经组合余热锅炉高压过热器(15)、高压蒸发器(14)、低压蒸发器(13)和有机工质蒸发器(11)，并经组合余热锅炉出口烟道排入大气；集水槽(60)作为循环水水源，经给水泵(61)升压后通过缸套水换热器(64)将温度升至80℃后分成两路，一路进入三段式空冷换热器(20)的高温换热器(23)将温度升至160℃后热水分成三部分，第一部分经第一阀门(71)向系统外供高温热水，换热后直接进入集水槽(60)；第二部分经流量调节阀(70)进入高压汽包(17)，经高压热水循环泵升压后，进入高压蒸发器(14)和高压过热器(15)被加热成过热蒸汽，经饱和蒸汽减温后进入汽轮机(31)做功；第三部分通过第二阀门(72)流量控制与缸套水换热器(64)的另一路热水，经第三阀门(68)调控流量，混合放热后形成138℃高温热水进入低压汽包(16)，并由低压热水循环泵升压后流至低压蒸发器(13)被加热成饱和汽水混合物，然后流至低压汽包内，经低压汽包汽水分离出来的饱和蒸汽，供汽轮机(31)补汽做功，补汽凝汽式汽轮机做功后的乏汽进入冷凝器(34)，被凝结后由凝结水泵(35)升压至集水槽(60)；缸套水有机工质预热器(62)与缸套水换热器(64)并联后再串联在低速柴油机原有缸套水冷却器(65)的系统回路上，通过管路和阀门的开关控制三者流量的方式实现换热和缸套水水温控制；在低工况时通过关闭第四阀门(63)、第五阀门(66)和第六阀门(67)，开启第七阀门(73)和第八阀门(74)，实现缸套水不经过三个换热器而进行小循环；从30％工况起，通过关闭第七阀门(73)，开启第四阀门(63)、第五阀门(66)和第六阀门(67)，实现缸套水经流缸套水有机工质预热器(62)，为有机工质蒸发器提供要求流量的80℃液体；缸套水经流缸套水换热器(64)，为余热利用系统提供要求流量的80℃热水；若缸套水出口温度仍高于主机冷却规定要求的入口温度时，通过第五阀门(66)和第八阀门(74)进行控制和调节，保证缸套水流经主机原有的缸套水冷却器(65)后进入主机的水温控制在规定的范围。