一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),包括余熱鍋爐、熱水泵、發(fā)生器、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)、貨油加熱盤(pán)管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤(pán)管、第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)、第五閥門(mén)及聯(lián)接管道,發(fā)生器的出口分別連接用于選通貨油加熱盤(pán)管或膨脹機(jī)工作的第一閥門(mén)和第三閥門(mén),發(fā)生器通過(guò)第一閥門(mén)和貨油加熱盤(pán)管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤(pán)管出口連接至發(fā)生器進(jìn)口;發(fā)生器的出口還通過(guò)第三閥門(mén)與膨脹機(jī)、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機(jī)朗肯循環(huán);所述壓縮機(jī)與冷凝器、第四閥門(mén)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán)。本發(fā)明的三聯(lián)供系統(tǒng),通過(guò)回收余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)貨油加熱、壓載水加熱、制冷三大需求,節(jié)能效果顯著。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源利用領(lǐng)域,具體涉及一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]石油是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈,油品的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性供應(yīng)是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隨著我們經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國(guó)對(duì)石油的需求也快速增長(zhǎng),而國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)量的增長(zhǎng)卻十分緩慢,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了消費(fèi)增長(zhǎng)的需要,石油的供需缺口只能通過(guò)進(jìn)口予以彌補(bǔ),目前,油輪船隊(duì)正承擔(dān)起進(jìn)口原油運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù),運(yùn)輸成本的控制是每一個(gè)運(yùn)營(yíng)公司都要慎重考慮的問(wèn)題。在運(yùn)輸過(guò)程中除了運(yùn)輸動(dòng)力耗能之外,還有很多消耗能源的環(huán)節(jié),例如貨油加熱、壓載水加熱和制冷等。
[0003]由于貨油粘度大,傾點(diǎn)一般較高,導(dǎo)致在運(yùn)輸過(guò)程中不易卸油,因此,油輪在裝卸貨時(shí),通常需要對(duì)液貨進(jìn)行加溫,以滿足卸貨的要求。油輪上壓載水量可以達(dá)到該船總載重量的三分之一左右。隨著世界航運(yùn)業(yè)的不斷發(fā)展,船舶越來(lái)越頻繁的往來(lái)于世界各地,據(jù)估計(jì)全球船舶每年攜帶的壓載水量30-50億噸,而船舶每天因壓載水所帶來(lái)的水生物就有7000至10000種,在一個(gè)國(guó)家加裝的壓載水中所含有的物種會(huì)在船舶到達(dá)另一國(guó)家裝貨時(shí)被排放到水中。雖然許多外來(lái)物種的這種傳播并無(wú)害處,但某些物種卻會(huì)對(duì)排放地的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成災(zāi)難性的后果??焖俚拇耙馕吨叩呢浳镞\(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益。壓載水的處理方法有過(guò)濾、化學(xué)處理方法、加熱法、電子脈沖和等離子脈沖、紫外線處理、聲波處理、磁場(chǎng)處理、脫氧處理、生物技術(shù)及防污鍍層等10余種方法,其中加熱法處理壓載水從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性上方面分析都是一種非常好的壓載水處理方法。油輪發(fā)電柴油機(jī)的輸出功率的20%都用于空調(diào)、冷藏設(shè)備。油輪對(duì)貨油加熱、加載水熱處理和設(shè)備制冷運(yùn)轉(zhuǎn)這三方面的能源需求很大,以發(fā)電柴油機(jī)輸出的電能作為三方面的能源供給,則存在能源嚴(yán)重浪費(fèi)的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足,提供一種通過(guò)回收余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)貨油加熱、壓載水加熱、制冷三大需求,利用有機(jī)工質(zhì)相變換熱加熱貨油,回收冷凝器熱量加熱壓載水,并且可以制取冷量,節(jié)能效果顯著。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明的目的,本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明的一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),該系統(tǒng)包括余熱鍋爐、熱水泵、發(fā)生器、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)、貨油加熱盤(pán)管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤(pán)管、第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)、第五閥門(mén)及聯(lián)接管路。
[0007]其中,余熱鍋爐、第二閥門(mén)和熱水泵構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過(guò)發(fā)生器從而加熱其內(nèi)的工質(zhì)。
[0008]發(fā)生器的出口分別連接用于選通貨油加熱盤(pán)管或膨脹機(jī)工作的第一閥門(mén)和第三閥門(mén),發(fā)生器通過(guò)第一閥門(mén)和貨油加熱盤(pán)管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤(pán)管出口連接至發(fā)生器進(jìn)口 ;發(fā)生器的出口還通過(guò)第三閥門(mén)與膨脹機(jī)、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機(jī)朗肯循環(huán),并由工質(zhì)泵的出口連接至發(fā)生器的進(jìn)口 ;所述壓縮機(jī)與冷凝器、第四閥門(mén)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán),所述壓縮機(jī)是由同軸連接的膨脹機(jī)供能。余熱鍋爐中產(chǎn)生的熱水或者蒸汽加熱發(fā)生器中的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì),使之變成高壓蒸汽,高壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽可以直接進(jìn)入貨油加熱盤(pán)管中,利用有機(jī)工質(zhì)的相變換熱加熱貨油,具有傳熱效率高,并且可以回收利用低品位熱源的優(yōu)點(diǎn)。由于膨脹機(jī)與壓縮機(jī)是同軸連接結(jié)構(gòu),不需要消耗外部電能,只需通過(guò)膨脹機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮制冷機(jī)進(jìn)行制冷,減少了機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的環(huán)節(jié),有效地提高了機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率,具有系統(tǒng)尺寸小、易于控制、快速響應(yīng)和運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]所述壓載水加熱盤(pán)管、壓載水泵和第五閥門(mén)構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過(guò)冷凝器使得回路中的壓載水得到加熱。利用油輪上面的壓載水作為低溫?zé)嵩?,冷卻有機(jī)朗肯循環(huán)的冷凝器,回收熱量,加熱壓載水,減少壓載水排放對(duì)海洋環(huán)境的破壞。
[0010]本發(fā)明的一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),通過(guò)將鍋爐余熱回收加熱有機(jī)工質(zhì),并將貨油加熱、壓載水加熱、有機(jī)朗肯循環(huán)及制冷循環(huán)耦合在一起。這樣形成的三聯(lián)供系統(tǒng),充分回收利用低品位的余熱,并且回收制冷循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)的冷凝器熱量來(lái)加熱壓載水,一方面強(qiáng)化了冷凝器的換熱,另一方面在一定程度上解決了壓載水排放對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的破壞,并且可以制取冷量,以解決油輪上的用冷需求,這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,節(jié)能效果顯著。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明提供的油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部實(shí)施例。
[0013]請(qǐng)參閱圖1,圖1是本發(fā)明的油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)的實(shí)施例如下所述。
[0014]油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng)包括有發(fā)生器110、貨油加熱盤(pán)管120、第一閥門(mén)112、余熱鍋爐210、第二閥門(mén)212和熱水泵220。包括發(fā)生器110、貨油加熱盤(pán)管120、第一閥門(mén)112、余熱鍋爐210、第二閥門(mén)212、熱水泵220、膨脹機(jī)130、壓縮機(jī)140、冷凝器150、蒸發(fā)器160、工質(zhì)泵170、第三閥門(mén)114、第四閥門(mén)152、加載水加熱盤(pán)管310、加載水泵320和第五閥門(mén)312。
[0015]余熱鍋爐210的出口通過(guò)管道依次連接第二閥門(mén)212和熱水泵220后,接入發(fā)生器110的散熱管道入口,發(fā)生器110的散熱管道出口與余熱鍋爐210入口相連從而形成回路。
[0016]發(fā)生器110的出口通過(guò)第一閥門(mén)112接入貨油加熱盤(pán)管120的入口,貨油加熱盤(pán)管120的出口接入發(fā)生器110的低溫入口從而形成回路。
[0017]發(fā)生器110的出口還通過(guò)第三閥門(mén)114與膨脹機(jī)130的入口相連,由上述的第一閥門(mén)112和第三閥門(mén)114選通所述貨油加熱盤(pán)管120或膨脹機(jī)130工作。發(fā)生器110、第三閥門(mén)114、膨脹機(jī)130、冷凝器150及工質(zhì)泵170構(gòu)成有機(jī)朗肯循環(huán)。壓縮機(jī)140與冷凝器150、第四閥門(mén)152及蒸發(fā)器160構(gòu)成制冷循環(huán)。膨脹機(jī)130與壓縮機(jī)140是同軸結(jié)構(gòu),膨脹機(jī)130的出口以及壓縮機(jī)140的出口共同接入冷凝器150的入口。冷凝器150的出口,一方面通過(guò)第四閥門(mén)152與蒸發(fā)器160入口相連,一方面通過(guò)工質(zhì)泵170與前述發(fā)生器110的入口相連。蒸發(fā)器160的出口與壓縮機(jī)140的入口相連。
[0018]加載水加熱盤(pán)管310、加載水泵320和第五閥門(mén)312構(gòu)成回路并經(jīng)過(guò)上述冷凝器160。加載水加熱盤(pán)管310的出口與加載水泵320相連后,再通過(guò)第五閥門(mén)312與前述冷凝器150的換熱管入口相連,冷凝器150的換熱管出口與壓載水加熱盤(pán)管310入口相連。
[0019]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
[0020]余熱鍋爐210內(nèi)產(chǎn)生的熱水或者蒸汽通過(guò)第二閥門(mén)212與熱水泵220的加壓后經(jīng)過(guò)發(fā)生器110,從而加熱發(fā)生器110中的低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì),使之變成高壓蒸汽。
[0021]發(fā)生器110出來(lái)的高壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽由第一閥門(mén)112和第三閥門(mén)114控制流通方向,如下所述:
[0022]第一閥門(mén)112開(kāi)通以及第三閥門(mén)114關(guān)閉,則高壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)入貨油加熱盤(pán)管120中,利用有機(jī)工質(zhì)的相變換熱加熱貨油,冷凝成液態(tài)有機(jī)工質(zhì)后從貨油加熱盤(pán)管120出口流出,并經(jīng)過(guò)加壓后重新進(jìn)入發(fā)生器110入口,從而實(shí)現(xiàn)貨油加熱;
[0023]第一閥門(mén)112關(guān)閉以及第三閥門(mén)114開(kāi)通,則高壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)130,直接推動(dòng)膨脹機(jī)130做工,從膨脹機(jī)130出來(lái)的有機(jī)工質(zhì)變成低壓蒸汽,然后進(jìn)入冷凝器150變成低壓液體從冷凝器150的出口流出并分為兩股,一股低壓液體經(jīng)過(guò)工質(zhì)泵170的提升進(jìn)入發(fā)生器110,完成有機(jī)朗肯循環(huán);上述另一股低壓液體當(dāng)?shù)谒拈y門(mén)152開(kāi)通后進(jìn)入蒸發(fā)器160,在蒸發(fā)器160中蒸發(fā)制冷變成低壓蒸汽,最后進(jìn)入壓縮機(jī)140,由于膨脹機(jī)130和壓縮機(jī)140是同軸結(jié)構(gòu),壓縮機(jī)140利用膨脹機(jī)130輸出的動(dòng)力,把低溫低壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽壓縮成高溫高壓蒸汽后,該高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器150中變成低壓液體,從而實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。
[0024]壓載水加熱盤(pán)管310流出的壓載水,經(jīng)壓載水泵320加壓后,通過(guò)第五閥門(mén)312流經(jīng)冷凝器150,從而冷卻從膨脹機(jī)130和壓縮機(jī)140中出來(lái)的有機(jī)工質(zhì),回收冷凝器150中的熱量,再以高溫壓載水進(jìn)入壓載水加熱盤(pán)管310,從而加熱油輪上的壓載水,完成壓載水加熱循環(huán)。
[0025]本發(fā)明的油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),有第一閥門(mén)112、第三閥門(mén)114和第四閥門(mén)152控制,僅開(kāi)通第一閥門(mén)112,則僅進(jìn)行貨油加熱,僅開(kāi)通第三閥門(mén)114,則僅進(jìn)行壓載水加熱,開(kāi)通第三閥門(mén)114和第四閥門(mén)152,則可同時(shí)進(jìn)行制冷用于滿足用冷需求和壓載水加熱。
[0026]本發(fā)明的一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),充分回收利用低品位的余熱,利用油輪壓載水作為低溫?zé)嵩矗厥绽淠鞯臒崃縼?lái)加熱壓載水,強(qiáng)化了冷凝器的換熱,解決了壓載水排放對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的破壞,并且可以制取冷量,以滿足油輪上的用冷需求。
[0027]上述實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案;因此,盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,但是,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換;而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn),其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種油輪余熱貨油加熱、壓載水加熱、制冷三聯(lián)供系統(tǒng),該系統(tǒng)包括余熱鍋爐、熱水泵、發(fā)生器、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)、貨油加熱盤(pán)管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤(pán)管、第一閥門(mén)、第二閥門(mén)、第三閥門(mén)、第四閥門(mén)、第五閥門(mén)及聯(lián)接管道,其特征在于: 余熱鍋爐、第二閥門(mén)和熱水泵構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過(guò)發(fā)生器從而加熱其內(nèi)的工質(zhì); 發(fā)生器的出口分別連接用于選通貨油加熱盤(pán)管或膨脹機(jī)工作的第一閥門(mén)和第三閥門(mén),發(fā)生器通過(guò)第一閥門(mén)和貨油加熱盤(pán)管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤(pán)管出口連接至發(fā)生器進(jìn)口 ;發(fā)生器的出口還通過(guò)第三閥門(mén)與膨脹機(jī)、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機(jī)朗肯循環(huán),并由工質(zhì)泵的出口連接至發(fā)生器的進(jìn)口 ;所述壓縮機(jī)與冷凝器、第四閥門(mén)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán),所述壓縮機(jī)是由同軸連接的膨脹機(jī)供能; 所述壓載水加熱盤(pán)管、壓載水泵和第五閥門(mén)構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過(guò)冷凝器使得回路中的壓載水得到加熱。
【文檔編號(hào)】B63J2/12GK104354849SQ201410583884
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】王令寶, 卜憲標(biāo), 李華山, 馬偉斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所