一种船舶用分离式换热系统的制作方法

本发明涉及船舶热量回收技术领域，具体为一种船舶用分离式换热系统。

背景技术：

当今能源问题已经成为经济发展中一个头等重要的问题，能源的利用率是各种类型的工业废热技术关注的焦点。船舶是能量消耗巨大的运输工具。国际海事组织imo最新制定的eedi(energyefficiencydesignindex)规则对减少排放、降低船舶能耗有明确的要求。船用柴油机排烟温度一般在300-400℃，排烟带走的热量占燃油总热量的30%-45%，能源浪费极大。现有的能量回收装置一般是在排烟出口加装余热锅炉，回收烟气余热产蒸汽或热水用于透平发电或生活取暖。

现有的烟道废气余热锅炉多为水管式废热锅炉，如发明专利cn87102392a公开的立式翅片横水管废气锅炉，采用的是在烟道内倾斜布置炉管，汽水筒布置在烟道外侧，回收烟气余热产生蒸汽，是一种节约能源的好手段。

但是目前水管式余热锅炉用于回收烟气余热还存在一些缺陷：该类型装置占用场地大，管路系统复杂，现场安装工作量较大。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种船舶用分离式换热系统，占用场地小，模块化布置安装，简单方便，可根据场地灵活布置。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种船舶用分离式换热系统，其包括：

换热单元；

所述换热单元包括至少一个加热段和与所述加热段对应数量的冷凝段；

所述加热段垂直安装在船舶排烟道内，其排汽端竖直向上、并且进液端竖直向下，其内部填充有蒸发形成蒸汽的工作介质；

所述冷凝段位于船舶排烟道的外部，并且底端高于所述换热单元的顶端，其进汽端通过汽导管与所述加热段的排汽端连通，其排液端通过液导管与所述加热段的进液端连通；

其中，所述加热段受热后，所述工作介质蒸发形成蒸汽进入所述冷凝段内，所述冷凝段将工作介质蒸发形成蒸汽冷凝并释放热量，冷凝后的工作介质通过液导管回流至所述加热段内。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，所述加热段包括多个外部整体钎焊翅片的翅片板，所述翅片板包括两个对称设置的隔板、将两个所述隔板的侧边封闭的端板、分别与两个所述隔板的顶部和底部连接的圆形槽管、安装在两个所述隔板外端面的翅片；

其中，所述隔板、所述端板与所述圆形槽管包围形成密闭腔室，所述圆形槽管具有与所述汽导管和所述液导管连接的连接部。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，所述翅片板的密闭腔室内间隔布置多个肋筋，所述肋筋与所述隔板钎焊连接。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，所述隔板的顶部插入至上侧所述圆形槽管内，所述隔板的底部与下侧所述圆形槽管的内壁平齐。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，所述冷凝段包括多个冷凝单元，所述冷凝单元内具有工作介质通道和位于所述工作介质通道两侧并与所述工作介质通道热交换的冷却介质通道。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，还包括修复系统，所述修复系统包括：

针形放气阀，进口端通过管路与所述汽导管连通，获取汽导管排放的不凝性气体成分；

声波流量计，进口端端通过管路与所述针形放气阀出口端连通，获取汽导管排放的不凝性气体的流量和组分占比；

气体成分分析仪，进口端通过管路与所述声波流量计的出口端连通；

排放气体收集罐，进口端通过管路分别与所述声波流量计和所述气体成分分析仪的出口端连通；

补液电磁调节阀，出口端通过管路与所述液导管连通；

小流量注射计量泵，出口端通过管路与所述补液电磁调节阀的进口端连通；

plc控制器，分别与所述针形放气阀、所述声波流量计、所述气体成分分析仪、所述补液电磁调节阀和所述小流量注射计量泵电连接；

其中，所述换热单元的换热效率高于预设值时，所述针形放气阀和所述补液电磁调节阀闭合，当所述换热单元的换热效率低于预设值时，所述plc控制器驱动所述针形放气阀开启，所述声波流量计和气体成分分析仪分别获取汽导管排放的不凝性气体的流量和组分占比信息和不凝性气体成分信息，并传输给所述plc控制器，所述plc控制器对获取的不凝性气体的流量和组分占比信息和不凝性气体成分信息分析确定损耗的工作介质体积，当所述汽导管排放的不凝性气体成分中h的体积含量低于%时，所述plc控制器驱动所述针形放气阀关闭，并驱动补液电磁调节阀和所述小流量注射计量泵开启，所述小流量注射计量泵通过补液电磁调节阀向所述换热单元补充损耗的工作介质体积。

作为本发明所述的一种船舶用分离式换热系统的一种优选方案，其中，所述针形放气阀的进口端和补液电磁调节阀的出口端分别与各自的管路采用氩弧焊连接，所述针形放气阀的出口端和补液电磁调节阀的进口端均设置密封管螺纹。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：该船舶用分离式换热系统通过将换热单元垂直布置在船舶排烟道，将冷凝段布置在船舶排烟道的外部，并且底端高于所述换热单元的顶端，相对于传统的换热系统，具有占用场地小，模块化布置安装，简单方便，可根据场地灵活布置等优点。并以工作介质的蒸发产生热量和冷凝回流循环使用，利用率和换热效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一种船舶用分离式换热系统的整体原理图；

图2为本发明一种船舶用分离式换热系统的换热单元的结构示意图；

图3为本发明一种船舶用分离式换热系统的组成加热段的翅片板结构示意图；

图4为本发明一种船舶用分离式换热系统图3的a-a部剖视图；

图5为本发明一种船舶用分离式换热系统隔板上部与圆形槽管的连接示意图；

图6为本发明一种船舶用分离式换热系统冷凝段的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种船舶用分离式换热系统，占用场地小，模块化布置安装，简单方便，可根据场地灵活布置。

图1-图6示出的是本发明一种船舶用分离式换热系统一实施方式的结构示意图，请参阅图1-图6，本实施方式的一种船舶用分离式换热系统，其第一主体部分包括换热单元10。

换热单元10包括至少一个加热段11和与加热段11对应数量的冷凝段12。

加热段11内部填充有蒸发形成蒸汽的工作介质，加热段11垂直安装在船舶排烟道内，其排汽端竖直向上、并且进液端竖直向下。

冷凝段12位于船舶排烟道的外部，并且底端高于换热单元10的顶端，其进汽端通过汽导管13与加热段11的排汽端连通，其排液端通过液导管14与加热段11的进液端连通。

在船舶排烟道内的烟气流动时，加热段11吸收船舶排烟道内的烟气，加热段11受热，内部充装的工作介质蒸发形成蒸汽，通过汽导管13进入至船舶排烟道的外部冷凝段12内，冷凝段12将工作介质蒸发形成蒸汽冷凝并释放大量的热量，供采集使用，例如：可以用于助燃空气、热水采暖、蒸汽发电等。而冷凝后的工作介质通过液导管14回流至加热段11内继续循环使用。

在本实施方式中，该加热段11具体包括多个外部整体钎焊翅片的翅片板，翅片板包括两个对称设置的隔板111、将两个隔板111的侧边封闭的端板112、分别与两个隔板111的顶部和底部连接的圆形槽管113、安装在两个隔板111外端面的翅片114，隔板111、端板112与圆形槽管113包围形成密闭腔室，圆形槽管113具有与汽导管13和液导管14连接的连接部。而且作为优选，在本实施方式中，翅片板的密闭腔室内间隔布置多个肋筋115，肋筋115与隔板111钎焊连接，用于提高翅片板腔体内的整体承压能力，同时兼具蒸汽导流的作用。隔板111的顶部插入至上侧圆形槽管113内，利于工作介质蒸汽的的流动。隔板111的底部与下侧圆形槽管113的内壁平齐（即即隔板111的下部断面被加工成圆弧状，其圆弧半径与下侧圆形槽管113的内径相等，隔板111的下部与圆形槽管113的内壁齐平）。从而减少工作介质冷凝液回流的局部阻力。

在本实施方式中，冷凝段12包括多个冷凝单元121，冷凝单元121内具有工作介质通道121a和位于工作介质通道121a两侧并与工作介质通道热交换的冷却介质通道121b。多个冷凝单元121中冷却介质通道121b内可以流动同种冷却介质，也可以流动多种不同的冷却介质。

结合图1-图6，本实施方式的一种船舶用分离式换热系统，具体的换热过程如下：在船舶排烟道内的烟气流动时，加热段11吸收船舶排烟道内的烟气，加热段11受热，内部充装的工作介质蒸发形成蒸汽，通过通过汽导管13进入至船舶排烟道的外部冷凝段12内，冷凝段12将工作介质蒸发形成蒸汽冷凝并释放大量的热量，供采集使用，而冷凝后的工作介质通过液导管14回流至加热段11内继续循环使用。

在本实施方式中，由于加热段11内填充的工作介质在经加热段11加热和冷凝段冷凝时不断消耗后，则会造成该船舶用分离式换热系统的换热效率不断降低，而且通过人工添加工作介质不太实际，为此，为了保证该船舶用分离式换热系统的换热效率并方便准确的补充工作介质，在本实施方式中，该船舶用分离式换热系统还包括修复系统20，当该船舶用分离式换热系统的换热效率低于预设值时，则通过人工按动修复系统20按钮操控向加热段11内补充工作介质，保证该船舶用分离式换热系统的换热效率。具体的，该修复系统20包括针形放气阀21、声波流量计22、气体成分分析仪23、排放气体收集罐24、补液电磁调节阀25、小流量注射计量泵26和plc控制器27，针形放气阀21，进口端通过管路与汽导管13连通，获取汽导管13排放的不凝性气体成分，声波流量计22，进口端端通过管路与针形放气阀21出口端连通，获取汽导管13排放的不凝性气体的流量和组分占比，气体成分分析仪23，进口端通过管路与声波流量计22的出口端连通，排放气体收集罐24，进口端通过管路分别与声波流量计22和气体成分分析仪23的出口端连通，补液电磁调节阀25，出口端通过管路与液导管14连通，小流量注射计量泵26，出口端通过管路与补液电磁调节阀25的进口端连通，plc控制器27，分别与针形放气阀21、声波流量计22、气体成分分析仪23、补液电磁调节阀25和小流量注射计量泵26电连接，该修复系统20具体修复过程如下：换热单元10的换热效率高于预设值时，针形放气阀21和补液电磁调节阀25闭合，当换热单元10的换热效率低于预设值时，工作人员操控plc控制器27驱动针形放气阀21开启，声波流量计22和气体成分分析仪23分别获取汽导管13排放的不凝性气体的流量和组分占比信息和不凝性气体成分信息，并传输给plc控制器27，plc控制器27对获取的不凝性气体的流量和组分占比信息和不凝性气体成分信息分析确定损耗的工作介质体积，当汽导管13排放的不凝性气体成分中h2的体积含量低于5%时，plc控制器27驱动针形放气阀21关闭，并驱动补液电磁调节阀25和小流量注射计量泵26开启，小流量注射计量泵26通过补液电磁调节阀25向换热单元10补充损耗的工作介质体积。在本实施方式中针形放气阀21的进口端和补液电磁调节阀25的出口端分别与各自的管路采用氩弧焊连接，针形放气阀21的出口端和补液电磁调节阀25的进口端均设置密封管螺纹。既方便了拆装连接，又确保在传热能力修复过程中整个系统的密闭性能。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。