一种船舶柴油机废气余热回收装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种船舶柴油机废气余热回收装置，主要包括船舶柴油机、余热锅炉、汽轮机发电机组、冷凝器、耐腐蚀板翅式换热器和脱硫塔等设备。本发明中，船舶柴油机废气经过余热锅炉产生蒸汽，部分蒸汽用于船舶耗汽设备，其余蒸汽输入汽轮机发电机组产生电能。为提高船舶柴油机废气余热回收率，同时提高脱硫塔的脱硫效率,在余热锅炉与脱硫塔之间布置耐腐蚀板翅式换热器进一步降低废气温度。本发明可以充分回收船舶柴油机废气余热，增大余热利用范围，提高余热利用效率，且能有效缓解余热锅炉尾部受热面的低温腐蚀，克服现有技术节能性差、环保性差、成本高和可靠性差等缺陷，达到节能、环保、降低成本和提高设备可靠性的目的。
【专利说明】一种船舶柴油机废气余热回收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种船舶柴油机装置，具体地说是船舶柴油机废气利用装置。
【背景技术】
[0002]当今能源问题已经成为经济发展中一个头等重要的问题，船舶是能量消耗巨大的运输工具，高能耗一方面使船舶运行成本增加，另一方面也带来了严重的环境问题。
[0003]国际海事组织IMO最新制定的EEDI (Energy Efficiency Design Index,新船能效设计指数)规则对减少排放、降低船舶能耗有明确的要求。船舶低能量利用效率，除了将面对高额的燃料费用外，还将面对额外的罚金，以补偿对环境的破坏。因此，有效地降低船舶能耗和排放刻不容缓。船舶中使用燃料的设备有柴油主机、辅机和辅助锅炉等。其中，柴油主机消耗燃料最多，燃料在柴油机气缸中燃烧所发出的全部热量，只有45?50%转变为机械功，废气带走了占燃料总发热量25?30%的能量，由于柴油机排温较高，废气热能品质较高，具有很大的做功潜力。柴油机余热回收系统可以有效利用排气能量，并产生相当于主机功率11%的电力输出。如果能够利用柴油主机废气发电或为辅助设备热源提供蒸汽，则可以替代部分辅机和辅助锅炉，达到节能减排的效果。充分回收船舶主机的余热，意义重大。
[0004]船舶低速柴油机废气的平均温度在260°C左右，经过超低温余热锅炉出口废气温度降低到95°C左右，低于酸露点温度，将腐蚀余热锅炉尾部受热面，缩短余热锅炉使用寿命，增大余热回收系统成本，降低其可靠性。为避免余热锅炉尾部受热面的低温腐蚀，需将余热锅炉出口处烟气温度控制在160°C左右。此外，废气入口温度对湿法脱硫技术的脱硫效率有较大的影响，且温度过高时脱硫效率很低。
[0005]在申请号为201310325318.2的专利《一种船舶焚烧炉及动力装置的余热回收系统及回收方法》中提出了一种船舶焚烧炉及柴油动力装置的排气余热发电系统，该系统设置了总热烟道，将高温废气通入余热锅炉产生高温蒸汽供给用汽设备和进行发电。虽然高温废气的能量得到进一步利用，并将余热锅炉出口废气温度降低至170°C左右，但此时的废气还有很高的利用价值。
[0006]在申请号为201020197317.6的专利《湿法烟气脱硫塔》中提出了一种设有预喷淋降温装置的湿法烟气脱硫塔。虽然预喷淋降温装置有效地降低了脱硫塔入口废气温度，从而提高了脱硫塔的脱硫效率，但该过程造成了大量烟气能量的浪费。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供在减少余热锅炉尾部受热面及低温换热器表面低温腐蚀的同时又能够充分回收余热锅炉出口废气余热，并且能够更有效地洗涤船舶柴油机废气中的SOX和颗粒，减少对海洋大气环境的污染的一种船舶柴油机废气余热回收装置。
[0008]本发明的目的是这样实现的:
[0009]本发明一种船舶柴油机废气余热回收装置，其特征是:包括脱硫塔、换热器、增压风机、余热锅炉、汽包、热井、第一-第六三通阀、第一-第二水泵，船舶柴油机废气经第一三通阀通入余热锅炉的下端，再从余热锅炉的上端排出，经过增压风机加压后经第四三通阀通入换热器，经第五三通阀通入脱硫塔洗涤脱硫后排入大气；增压风机的出口与第四三通阀连接，第四三通阀与换热器的热流体进口连接，换热器的热流体出口与第五三通阀连接，第五三通阀与脱硫塔的废气进口连接，第四三通阀与第六三通阀连接，第五三通阀与第六三通阀连接，换热器的冷流体入口与第二水泵的出口连接，第二水泵的入口与热井连接，换热器的冷流体出口与余热锅炉的热水器入口连接，增压风机的入口与余热锅炉的出口连接，第六三通阀与脱硫塔的废气出口连接，经第一水泵从热井中抽出的余热锅炉给水与第二水泵从热井中抽出后经换热器预热后的余热锅炉给水汇流后经第三三通阀控制进入余热锅炉的热水器；汇流后的余热锅炉给水在热水器中加热成汽水混合物后流入汽包，在汽包中气液分离，气液分离后的液体在循环泵的作用下一部分进入蒸发器加热后流入汽包，其余部分进入热水器加热后重复汽水混合物后流入汽包后的过程；汽包分离出的饱和蒸汽分为两部分，一部分饱和蒸汽流入船舶用汽设备，之后流入热井；剩余部分的饱和蒸汽流入过热器被加热成高温过热蒸汽经第二三通阀控制输入汽轮机做功，并驱动发电机发电，做功后的蒸汽经冷凝器冷凝后流入热井。
[0010]本发明还可以包括:
[0011]1、所述的换热器采用耐腐蚀材料ND钢即09CrCuSb钢作为受热面管材，并在其表面涂覆防腐漆。
[0012]本发明的优势在于:
[0013](I)节能。在利用本发明实现的节能减排装置中，柴油机废气先后通过余热锅炉和耐腐蚀板翅式换热器，充分回收了柴油机废气余热中的能量，将废气温度降低到满足湿法脱硫工艺要求的值，避免了烟气喷淋降温过程所造成的烟气能量浪费，提高了能量利用率；同时，大大减少了脱硫过程为降低废气温度而在脱硫塔入口处设置的喷淋装置消耗的水量，节约大量的水资源。
[0014](2)环保。通过该余热回收装置将脱硫塔进口废气温度降低到60?75°C，提高脱硫塔的脱硫效率，减少对海洋环境的污染。另外，整个废气余热回收系统可以减少能源的消耗，也即减少了 C02、S02、N0X的排放，产生巨大的环保效益。
[0015](3)经济性和可靠性好。本发明在余热锅炉之后布置耐腐蚀板翅式换热器，一方面可以在充分回收船舶柴油机废气余热的同时控制余热锅炉出口处废气温度在酸露点以上，有效地改善余热锅炉尾部受热面的低温腐蚀情况，延长余热锅炉的使用寿命；另一方面，耐腐蚀板翅式换热器采用耐腐蚀材料ND钢(即09CrCuSb钢)作为受热面管材，并在其表面涂覆防腐漆以有效地延缓换热器烟气侧受热面的低温腐蚀。由此提高了整个余热回收系统的经济性，同时保证了余热回收系统运行过程的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0018]结合图1，图中，柴油机废气余热先后经过余热锅炉3和耐腐蚀板翅式换热器13加以利用。
[0019]图中，增压风机12的出口与三通阀2-4连接，三通阀2-4与板翅式换热器13的热流体进口连接，板翅式换热器13的热流体出口与三通阀2-5连接，三通阀2-5与脱硫塔14的废气进口连接，三通阀2-4与三通阀2-6连接，三通阀2-5与三通阀2-6连接，板翅式换热器13的冷流体入口与水泵10-2的出口连接，水泵10-2的入口与热井11连接，板翅式换热器13的冷流体出口与余热锅炉3的热水器入口连接，增压风机12的入口与余热锅炉的出口连接，三通阀2-6与脱硫塔14的废气出口连接。
[0020]图中，船舶柴油机I废气经三通阀2-1控制通入余热锅炉3加热余热锅炉给水，再经过增压风机12加压后经三通阀2-4控制通入耐腐蚀板翅式换热器13预热余热锅炉3的给水，最后经三通阀2-5控制通入脱硫塔14洗涤脱硫后排入大气。
[0021]图中，经水泵10-1从热井11中抽出的余热锅炉给水与从水泵10-2从热井11中抽出后经耐腐蚀板翅式换热器13预热后的余热锅炉给水汇流后经三通阀2-3控制进入余热锅炉3的热水器；余热锅炉给水在热水器中加热成汽水混合物后流入汽包4，在汽包4中气液分离，气液分离后的液体在循环泵5的作用下部分进入蒸发器加热后流入汽包4，其余部分进入热水器加热后重复之前的过程；汽包4分离出的高温饱和蒸汽分为两部分，一部分流入船舶用汽设备9，供船舶日常加热之用，之后流入热井11 ;剩余的高温饱和蒸汽流入过热器被加热成高温过热蒸汽经三通阀2-2控制输入汽轮机6做功，并驱动发电机7发电，做功后的蒸汽经冷凝器8冷凝后流入热井11。
[0022]耐腐蚀板翅式换热器采用耐腐蚀材料ND钢(即09CrCuSb钢)作为受热面管材,并在其表面涂覆防腐漆以延缓换热器烟气侧受热面的低温腐蚀。
[0023]通过操作三通阀2-4、2-5、2_6来控制余热锅炉出口废气的走向，使得耐腐蚀板翅式换热器13和脱硫塔14在出现故障和检修期间余热回收系统能正常连续工作。
[0024]本发明一种有效减少低温腐蚀的船舶柴油机废气余热回收装置，主要由船舶柴油机、余热锅炉、汽轮机发电机组、冷凝器、耐腐蚀板翅式换热器和脱硫塔等设备组成。船舶低速柴油机排烟的平均温度在260°C左右，有很高的利用价值，本发明很好地利用了船舶柴油机高温烟气的热量产生高温蒸汽供给用汽设备和进行发电；为避免余热锅炉尾部受热面的低温腐蚀，将余热锅炉出口废气温度控制在酸露点以上，同时在余热锅炉后布置耐腐蚀板翅式换热器以有效地回收余热锅炉出口废气中的热量。
[0025]在余热锅炉与脱硫塔之间布置耐腐蚀板翅式换热器，并在余热锅炉出口与三通阀2-4之间布置增压风机。耐腐蚀板翅式换热器的热源工质为余热锅炉出口高温废气，冷源工质为经处理后的循环冷却水。将冷却水从热井中经水泵抽至换热器的冷源工质入口处，经耐腐蚀板翅式换热器加热后从冷源工质出口处输出至余热锅炉的热水器入口处。
[0026]耐腐蚀板翅式换热器以耐腐蚀材料ND钢(即09CrCuSb钢)作为受热面管材，并在其表面涂覆防腐漆进行防腐蚀处理以延缓换热器烟气侧受热面的低温腐蚀。
[0027]设置旁通烟道I从三通阀2-4引出经三通阀2-6至脱硫塔出口处；旁通管道II从三通阀2-5引出经三通阀2-6至脱硫塔出口处，使得耐腐蚀板翅式换热器和脱硫塔在出现故障和检修期间余热回收系统能正常连续工作。
[0028]耐腐蚀板翅式换热器布置于余热锅炉与脱硫塔之间，并在余热锅炉废气出口与三通阀2-4之间布置增压风机。[0029]耐腐蚀板翅式换热器的热源工质为余热锅炉出口高温废气，冷源工质为经处理后的循环冷却水。将冷却水从热井中经水泵抽至换热器的冷源工质入口处，经耐腐蚀板翅式换热器加热后从冷源工质出口处输出至余热锅炉的热水器入口处。
[0030]设置旁通烟道I从三通阀2-4引出经三通阀2-6至脱硫塔出口处；旁通管道II从三通阀2-5引出经三通阀2-6至脱硫塔出口处。
【权利要求】
1.一种船舶柴油机废气余热回收装置，其特征是:包括脱硫塔、换热器、增压风机、余热锅炉、汽包、热井、第一-第六三通阀、第一-第二水泵，船舶柴油机废气经第一三通阀通入余热锅炉的下端，再从余热锅炉的上端排出，经过增压风机加压后经第四三通阀通入换热器，经第五三通阀通入脱硫塔洗涤脱硫后排入大气；增压风机的出口与第四三通阀连接，第四三通阀与换热器的热流体进口连接，换热器的热流体出口与第五三通阀连接，第五三通阀与脱硫塔的废气进口连接，第四三通阀与第六三通阀连接，第五三通阀与第六三通阀连接，换热器的冷流体入口与第二水泵的出口连接，第二水泵的入口与热井连接，换热器的冷流体出口与余热锅炉的热水器入口连接，增压风机的入口与余热锅炉的出口连接，第六三通阀与脱硫塔的废气出口连接，经第一水泵从热井中抽出的余热锅炉给水与第二水泵从热井中抽出后经换热器预热后的余热锅炉给水汇流后经第三三通阀控制进入余热锅炉的热水器；汇流后的余热锅炉给水在热水器中加热成汽水混合物后流入汽包，在汽包中气液分离，气液分离后的液体在循环泵的作用下一部分进入蒸发器加热后流入汽包，其余部分进入热水器加热后重复汽水混合物后流入汽包后的过程；汽包分离出的饱和蒸汽分为两部分，一部分饱和蒸汽流入船舶用汽设备，之后流入热井；剩余部分的饱和蒸汽流入过热器被加热成高温过热蒸汽经第二三通阀控制输入汽轮机做功，并驱动发电机发电，做功后的蒸汽经冷凝器冷凝后流入热井。
2.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机废气余热回收装置，其特征是:所述的换热器采用耐腐蚀材料ND钢即09CrCuSb钢作为受热面管材，并在其表面涂覆防腐漆。
【文档编号】F01K27/02GK103925025SQ201410158184
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】周松, 张贺付, 朱元清, 刘佃涛, 王治宇 申请人:哈尔滨工程大学