一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，包括余热锅炉、热水泵、发生器、膨胀机、压缩机、货油加热盘管、冷凝器、蒸发器、工质泵、冷却水泵、压载水加热盘管、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及联接管道，发生器的出口分别连接用于选通货油加热盘管或膨胀机工作的第一阀门和第三阀门，发生器通过第一阀门和货油加热盘管构成回路，并由货油加热盘管出口连接至发生器进口；发生器的出口还通过第三阀门与膨胀机、冷凝器及工质泵构成有机朗肯循环；所述压缩机与冷凝器、第四阀门及蒸发器构成制冷循环。本发明的三联供系统，通过回收余热来实现货油加热、压载水加热、制冷三大需求，节能效果显著。
【专利说明】—种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统。
【背景技术】
[0002]石油是国民经济的命脉，油品的稳定和经济性供应是现代经济可持续发展和社会稳定的基础。随着我们经济的迅速发展，我国对石油的需求也快速增长，而国内石油产量的增长却十分缓慢，远远满足不了消费增长的需要，石油的供需缺口只能通过进口予以弥补，目前，油轮船队正承担起进口原油运输的任务，运输成本的控制是每一个运营公司都要慎重考虑的问题。在运输过程中除了运输动力耗能之外，还有很多消耗能源的环节，例如货油加热、压载水加热和制冷等。
[0003]由于货油粘度大，倾点一般较高，导致在运输过程中不易卸油，因此，油轮在装卸货时，通常需要对液货进行加温，以满足卸货的要求。油轮上压载水量可以达到该船总载重量的三分之一左右。随着世界航运业的不断发展，船舶越来越频繁的往来于世界各地，据估计全球船舶每年携带的压载水量30-50亿吨，而船舶每天因压载水所带来的水生物就有7000至10000种，在一个国家加装的压载水中所含有的物种会在船舶到达另一国家装货时被排放到水中。虽然许多外来物种的这种传播并无害处，但某些物种却会对排放地的经济和环境造成灾难性的后果。快速的船舶意味着更高的货物运输经济效益。压载水的处理方法有过滤、化学处理方法、加热法、电子脉冲和等离子脉冲、紫外线处理、声波处理、磁场处理、脱氧处理、生物技术及防污镀层等10余种方法，其中加热法处理压载水从实用性、经济性上方面分析都是一种非常好的压载水处理方法。油轮发电柴油机的输出功率的20%都用于空调、冷藏设备。油轮对货油加热、加载水热处理和设备制冷运转这三方面的能源需求很大，以发电柴油机输出的电能作为三方面的能源供给，则存在能源严重浪费的情况。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种通过回收余热来实现货油加热、压载水加热、制冷三大需求，利用有机工质相变换热加热货油，回收冷凝器热量加热压载水，并且可以制取冷量，节能效果显著。
[0005]为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0006]本发明的一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，该系统包括余热锅炉、热水泵、发生器、膨胀机、压缩机、货油加热盘管、冷凝器、蒸发器、工质泵、冷却水泵、压载水加热盘管、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及联接管路。
[0007]其中，余热锅炉、第二阀门和热水泵构成回路，该回路经过发生器从而加热其内的工质。
[0008]发生器的出口分别连接用于选通货油加热盘管或膨胀机工作的第一阀门和第三阀门，发生器通过第一阀门和货油加热盘管构成回路，并由货油加热盘管出口连接至发生器进口 ；发生器的出口还通过第三阀门与膨胀机、冷凝器及工质泵构成有机朗肯循环，并由工质泵的出口连接至发生器的进口 ；所述压缩机与冷凝器、第四阀门及蒸发器构成制冷循环，所述压缩机是由同轴连接的膨胀机供能。余热锅炉中产生的热水或者蒸汽加热发生器中的低沸点有机工质，使之变成高压蒸汽，高压有机工质蒸汽可以直接进入货油加热盘管中，利用有机工质的相变换热加热货油，具有传热效率高，并且可以回收利用低品位热源的优点。由于膨胀机与压缩机是同轴连接结构，不需要消耗外部电能，只需通过膨胀机带动压缩机转动压缩制冷机进行制冷，减少了机械能转化成电能的环节，有效地提高了机械能的转化效率，具有系统尺寸小、易于控制、快速响应和运行稳定等优点。
[0009]所述压载水加热盘管、压载水泵和第五阀门构成回路，该回路经过冷凝器使得回路中的压载水得到加热。利用油轮上面的压载水作为低温热源，冷却有机朗肯循环的冷凝器，回收热量，加热压载水，减少压载水排放对海洋环境的破坏。
[0010]本发明的一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，通过将锅炉余热回收加热有机工质，并将货油加热、压载水加热、有机朗肯循环及制冷循环耦合在一起。这样形成的三联供系统，充分回收利用低品位的余热，并且回收制冷循环和有机朗肯循环的冷凝器热量来加热压载水，一方面强化了冷凝器的换热，另一方面在一定程度上解决了压载水排放对海洋生态环境的破坏，并且可以制取冷量，以解决油轮上的用冷需求，这种系统结构合理，经济实用，节能效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明提供的油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统结构原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。
[0013]请参阅图1，图1是本发明的油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统的实施例如下所述。
[0014]油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统包括有发生器110、货油加热盘管120、第一阀门112、余热锅炉210、第二阀门212和热水泵220。包括发生器110、货油加热盘管120、第一阀门112、余热锅炉210、第二阀门212、热水泵220、膨胀机130、压缩机140、冷凝器150、蒸发器160、工质泵170、第三阀门114、第四阀门152、加载水加热盘管310、加载水泵320和第五阀门312。
[0015]余热锅炉210的出口通过管道依次连接第二阀门212和热水泵220后，接入发生器110的散热管道入口，发生器110的散热管道出口与余热锅炉210入口相连从而形成回路。
[0016]发生器110的出口通过第一阀门112接入货油加热盘管120的入口，货油加热盘管120的出口接入发生器110的低温入口从而形成回路。
[0017]发生器110的出口还通过第三阀门114与膨胀机130的入口相连，由上述的第一阀门112和第三阀门114选通所述货油加热盘管120或膨胀机130工作。发生器110、第三阀门114、膨胀机130、冷凝器150及工质泵170构成有机朗肯循环。压缩机140与冷凝器150、第四阀门152及蒸发器160构成制冷循环。膨胀机130与压缩机140是同轴结构，膨胀机130的出口以及压缩机140的出口共同接入冷凝器150的入口。冷凝器150的出口，一方面通过第四阀门152与蒸发器160入口相连，一方面通过工质泵170与前述发生器110的入口相连。蒸发器160的出口与压缩机140的入口相连。
[0018]加载水加热盘管310、加载水泵320和第五阀门312构成回路并经过上述冷凝器160。加载水加热盘管310的出口与加载水泵320相连后，再通过第五阀门312与前述冷凝器150的换热管入口相连，冷凝器150的换热管出口与压载水加热盘管310入口相连。
[0019]本发明的工作过程如下:
[0020]余热锅炉210内产生的热水或者蒸汽通过第二阀门212与热水泵220的加压后经过发生器110，从而加热发生器110中的低沸点有机工质，使之变成高压蒸汽。
[0021]发生器110出来的高压有机工质蒸汽由第一阀门112和第三阀门114控制流通方向，如下所述:
[0022]第一阀门112开通以及第三阀门114关闭，则高压有机工质蒸汽进入货油加热盘管120中，利用有机工质的相变换热加热货油，冷凝成液态有机工质后从货油加热盘管120出口流出，并经过加压后重新进入发生器110入口，从而实现货油加热；
[0023]第一阀门112关闭以及第三阀门114开通，则高压有机工质蒸汽进入膨胀机130，直接推动膨胀机130做工，从膨胀机130出来的有机工质变成低压蒸汽，然后进入冷凝器150变成低压液体从冷凝器150的出口流出并分为两股，一股低压液体经过工质泵170的提升进入发生器110，完成有机朗肯循环；上述另一股低压液体当第四阀门152开通后进入蒸发器160，在蒸发器160中蒸发制冷变成低压蒸汽，最后进入压缩机140，由于膨胀机130和压缩机140是同轴结构，压缩机140利用膨胀机130输出的动力，把低温低压有机工质蒸汽压缩成高温高压蒸汽后，该高温高压蒸汽进入冷凝器150中变成低压液体，从而实现制冷循环。
[0024]压载水加热盘管310流出的压载水，经压载水泵320加压后，通过第五阀门312流经冷凝器150，从而冷却从膨胀机130和压缩机140中出来的有机工质，回收冷凝器150中的热量，再以高温压载水进入压载水加热盘管310，从而加热油轮上的压载水，完成压载水加热循环。
[0025]本发明的油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，有第一阀门112、第三阀门114和第四阀门152控制，仅开通第一阀门112，则仅进行货油加热，仅开通第三阀门114，则仅进行压载水加热，开通第三阀门114和第四阀门152，则可同时进行制冷用于满足用冷需求和压载水加热。
[0026]本发明的一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，充分回收利用低品位的余热，利用油轮压载水作为低温热源，回收冷凝器的热量来加热压载水，强化了冷凝器的换热，解决了压载水排放对海洋生态环境的破坏，并且可以制取冷量，以满足油轮上的用冷需求。
[0027]上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种油轮余热货油加热、压载水加热、制冷三联供系统，该系统包括余热锅炉、热水泵、发生器、膨胀机、压缩机、货油加热盘管、冷凝器、蒸发器、工质泵、冷却水泵、压载水加热盘管、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门及联接管道，其特征在于: 余热锅炉、第二阀门和热水泵构成回路，该回路经过发生器从而加热其内的工质； 发生器的出口分别连接用于选通货油加热盘管或膨胀机工作的第一阀门和第三阀门，发生器通过第一阀门和货油加热盘管构成回路，并由货油加热盘管出口连接至发生器进口 ；发生器的出口还通过第三阀门与膨胀机、冷凝器及工质泵构成有机朗肯循环，并由工质泵的出口连接至发生器的进口 ；所述压缩机与冷凝器、第四阀门及蒸发器构成制冷循环，所述压缩机是由同轴连接的膨胀机供能； 所述压载水加热盘管、压载水泵和第五阀门构成回路，该回路经过冷凝器使得回路中的压载水得到加热。
【文档编号】B63J2/12GK104354849SQ201410583884
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】王令宝, 卜宪标, 李华山, 马伟斌 申请人:中国科学院广州能源研究所