原油运输拖轮船队余热综合利用系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于原油运输拖轮船队的节能系统，尤其涉及一种利用拖轮外排的烟气余热来加热驳船中装载原油的节能系统，属于节能技术领域。


背景技术：

[0002]
原油运输主要靠大型油轮，但因其吃水深体积大，一般无法在长江及内河航行，然而大多数炼油厂并不在海边，所以大型油轮无法直接到达，大多是靠拖轮船队的驳船完成最后的接驳运输。因驳船为没有热源的无动力船舶，然而绝大多数产地的原油粘度较高，常温下无法流动输送，所以在卸货前必须在码头使用蒸汽加热，使原油温度升高粘度降低到便于其流动的临界值以上才能卸货。以常用的5000吨驳船为例，如船舱内原油初始温度与江（河）水温度一致均为15℃，加热到45℃的原油能流动临界值最小需要12小时。就这意味着驳船需额外占用码头12小时，降低了驳船的使用率，更要额外付码头能源费至少2.5万元。为了提高原油的卸货效率，可在驳船上配置燃油锅炉，运输过程中使用燃油锅炉制造蒸汽来加热保温原油。以上两种方法均增大了原油运输拖轮船队的运输成本，严重影响原油运输拖轮船队的经济效益。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种原油运输拖轮船队轮余热综合利用系统，可在不额外消耗燃料的情况下对各驳船原油进行伴热，降低原油运输拖轮船队的运输成本。
[0004]
本发明通过以下技术方案予以实现：一种原油运输拖轮船队余热综合利用系统，包括拖轮主机缸套循环水热回收子系统、拖轮主机烟气热回收子系统和驳船原油加热及回收装置，所述拖轮主机缸套循环水热回收子系统和拖轮主机烟气热回收子系统设置在原油运输拖轮上，原油加热及回收组件分别设置在驳船上；所述拖轮主机缸套循环水热回收子系统包括恒温阀、换热器和循环泵组，拖轮主机缸套冷却水出水管与恒温阀第一端相连，恒温阀第二端分别通过管路与拖轮主机缸套冷却水进水管及换热器高温介质输出端相连，恒温阀第三端与换热器高温介质输入端相连；所述拖轮主机烟气热回收子系统包括电动三通阀、热水锅炉、增压泵组和压缩空气蓄压罐，所述压缩空气蓄压罐通过管路和蓄压罐截止阀连接热水锅炉，拖轮主机排烟管通过电动三通阀的旁通端与热水锅炉下部相连，热水锅炉上部一侧的烟气支管与排烟管的上端相通，热水锅炉顶部的热水输出管道依次通过热水锅炉输出截止阀、增压泵组、出水快速链接组件和连接软管分别与每条驳船上驳船原油加热及回收装置输入端相连；回水快速链接组件的管路依次通过循环泵组、换热器低温介质输入端、换热器低温介质输出端、回水截止阀与热水锅炉回水端相连；所述驳船原油加热及回收装置包括热水储箱、数组加热盘管、数个温控阀和回水箱，设置在驳船一端上的热水储箱通过第一截止阀分别与独立储油舱底部内的加热盘管一端相
连，加热盘管另一端依次通过温控阀、第二截止阀与设置在驳船另一端上的回水箱相连，回水箱输出端依次通过连接软管、回水快速链接组件、循环泵组、换热器低温介质输入端、换热器低温介质输出端、截止阀与热水锅炉热水回水端相连。
[0005]
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
[0006]
进一步的，所述循环泵组和增压泵组的结构相同，分别包括一用一备的两台离心式叶轮泵，所述循环泵组和增压泵组的流量均为：20000l/h，循环泵组出口压力p1≤0.5mpa。增压泵组出口压力p2≤0.3mpa。，所述热水储箱的容积v≥2m3。
[0007]
进一步的，所述恒温阀为lhf-80型恒温阀。
[0008]
进一步的，所述出水快速链接组件和回水快速链接组件的结构相同，分别包括中间管和与中间管两端密封固定连接的锥形接头，所述中间管并排固定在拖轮一端上，且与对应的驳船相邻；出水快速链接组件通过管路与增压泵组相连，回水快速链接组件通过管路与循环泵组相连；出水快速链接组件另一端通过连接软管和相应管路分别与各驳船的热水储箱相连，回水快速链接组件另一端通过连接软管和相应管路分别与各驳船的回水箱相连。
[0009]
进一步的，所述温控阀为融蜡式温控阀。
[0010]
进一步的，所述加热盘管为呈s形连续弯曲的蛇形管，所述s形的直线部长度l与弯曲内径d及盘管管径d的关系式为：d=10d=1/4l。
[0011]
本发明的拖轮主机缸套循环水热回收子系统和拖轮主机烟气热回收子系统通过热水锅炉和换热器提取拖轮主机缸套循环冷却水的余热和排烟管排放烟气的余热，输送到驳船原油加热及回收装置的加热盘管中，对驳船装载的粘度较大的原油加热，以提高原油的流动性，便于卸下原油。结构紧凑，安装维修方便。驳船不需要增设燃油锅炉消耗燃料加热原油，节能降耗效果非常显著。
[0012]
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
[0013]
图1是本发明一个实施例的原油运输拖轮船队结构简图；图2是本发明的结构示意图；图3是本发明的加热盘管示意简图；图4是本发明出、回水快速链接组件的结构简图。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图和用于长江 62031轮（拖轮）及分节油63051（驳船）的实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本实施例的原油运输拖轮船队为一推四的型式，四艘驳船200靠缆绳固定成田字形，原油运输拖轮100位于其中一个驳船200的右侧进行推顶作业。
[0015]
如图2所示，本实施例包括拖轮主机缸套循环水热回收子系统1、拖轮主机烟气热回收子系统2和分别设置在驳船上的原油加热及回收装置3，拖轮主机缸套循环水热回收子系统1和拖轮主机烟气热回收子系统2设置在原油运输拖轮100上，原油加热及回收组件3分别设置在驳船200上。图2中实心箭头所示为介质的流向，空心箭头所示为烟气的流向。
[0016]
拖轮主机缸套循环水热回收子系统1包括恒温阀11、换热器12和循环泵组13，拖轮主机缸套冷却水出水管14与恒温阀第一端111相连，恒温阀第二端112分别与拖轮主机缸套冷却水进水管15及换热器低温介质输出端122相连，恒温阀第三端113与换热器高温介质输入端121相连。本实施例的恒温阀11为lhf-80型恒温阀。
[0017]
拖轮主机烟气热回收子系统2包括电动三通阀21、热水锅炉22、增压泵组23和压缩空气蓄压罐24，压缩空气蓄压罐24通过管路连接热水锅炉22，拖轮主机排烟管20通过电动三通阀21的旁通端211与热水锅炉22下部相连，热水锅炉22上部一侧的烟气支管201与排烟管20的上端相通，热水锅炉22顶部的热水输出管道221依次通过热水锅炉输出截止阀25、增压泵组23、出水快速链接组件26和连接软管27分别与每条驳船200上的驳船原油加热及回收装置3输入端相连。回水快速链接组件28的管路依次通过循环泵组13、换热器低温介质输入端123、换热器低温介质输出端124、回水截止阀29与热水锅炉回水端222相连。
[0018]
循环泵组13及压缩空气蓄压罐24蓄使热水锅炉22内保持0.2mpa以上的压力，使热水锅炉22内的加热水在100℃时不会汽化。增压泵组23提供了额外的压头使加热水可以克服管路的沿程阻力并保持管内一定的湍流流量，从而达到较高的换热效率。
[0019]
电动三通阀21将拖轮主机10排放的烟气进行流量分配，一部分进热水锅炉22一部分直接旁通掉。当温度传感器检测到热水锅炉22出水温度达到98℃时，plc控制器指令电动三通阀21开度减少，减少进入热水锅炉22的废气量；当热水锅炉22出水温度低于92℃时，plc控制器指令电动三通阀21开度增大，加大进入热水锅炉22的烟气量，满足本发明对拖轮主机10排放的烟气余热利用的需要。本实施例的电动三通阀21选用通径dn450的电动三通蝶阀。
[0020]
当拖轮主机10开机不久处于比较低的冷负荷状态时，其缸套冷却水的出口温度低于80℃，此时恒温阀11关闭，恒温阀第一端111与恒温阀第二端112连通，拖轮主机缸套冷却水直接从恒温阀第一端111进入恒温阀第二端112，再回拖轮主机缸套冷却水进水管15。当拖轮主机进入正常工作状态负荷较高拖轮主机缸套冷却水出口温度大于80℃时，恒温阀11打开，恒温阀第一端111与恒温阀第三端113连通，拖轮主机冷却水进入换热器12对锅炉回水进行预热，预热后再回拖轮主机缸套冷却水进水管15。
[0021]
驳船原油加热及回收装置3包括热水储箱31、4组加热盘管32、4个温控阀33和回水箱34，设置在驳船200一端上的热水储箱31通过第一截止阀35分别与独立储油舱底部内的加热盘管32一端相连，加热盘管32另一端依次通过温控阀33、第二截止阀36与设置在驳船10另一端上的回水箱34相连，回水箱34输出端依次通过连接软管27、回水快速链接组件28、循环泵组13、换热器低温介质输入端123、换热器低温介质输出端124、截止阀29与热水锅炉热水回水端222相连。温控阀33为融蜡式温控阀，当通过恒温阀33的热水温度降低至80℃以下，石蜡凝结温控阀33阀芯全开，增加热水流量提高加热盘管32的热传导温度。当通过恒温阀33的热水温度温度高于90℃时，石蜡融化恒温阀33随着温度升高慢慢减少阀芯的开度，从而减少加热热水的流量，避免独立储油舱温度过高。
[0022]
如图3所示，加热盘管32为呈s形连续弯曲的蛇形管，采用铜管或无缝钢管制成，s形的直线部长度l与弯曲内径d及盘管管径d的关系式为：d=10d=1/4l，蛇形管可增加散热面积，以达到最佳的热传导效果。
[0023]
循环泵组13和增压泵组23的结构相同，分别包括一用一备的两台离心式叶轮泵131，提高本发明的可靠性。循环泵组13和增压泵组23的流量均为：20000l/h，循环泵组出口压力p1≤0.5mpa。增压泵组出口压力p2≤0.3mpa。热水储箱的容积v≥2m3。
[0024]
如图4所示，出水快速链接组件26和回水快速链接组件28的结构相同，分别包括中间管261和与中间管261两端密封固定连接的锥形接头262，中间261并排固定在拖轮一端上，且与对应的驳船200相邻。锥形接头262可进行快速连接或快速分离，密封效果好。出水快速链接组件26通过管路与增压泵组23相连，回水快速链接组件28通过管路与循环泵组13相连；出水快速链接组件26另一端通过连接软管27和相应管路分别与各驳船200的热水储箱31相连，回水快速链接组件28另一端通过连接软管27和相应管路分别与各驳船的回水箱34相连。
[0025]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。