船舶柴油機余熱的利用.doc

畢業(yè)專題論文論船舶柴油機的余熱利用UtilizationofWasteHeatinVessels學生姓名袁寧辛所在專業(yè)輪機工程所在班級輪機1061班申請學位工學學士指導教師李湛職稱副教授副指導教師職稱答辯時間2010年6月6日畢業(yè)論文成績評定ii畢業(yè)論文成績評定指導教師評語：指導教師(簽名)年月日答辯小組評語：答辯小組組長(簽名)年月日畢業(yè)論文（設計）成績系主任（簽名）年月日審批單位（蓋章）年月日目錄目錄摘要.IABSTRACT.II1本文研究的背景目的和意義.11.1本文所要解決的問題.11.2本文研究的方法.12余熱回收的經(jīng)濟價值.22.1每年節(jié)約的燃油費用.22.2余熱的合理利用.22.3經(jīng)濟價值評估.33船舶柴油機余熱能量的構成.43.1柴油機排氣熱.43.2排氣中可供利用的熱量.43.3卻水和活塞冷卻水帶走的總熱量.53.4柴油機其他散熱.64.余熱的合理利用.64.1排氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的可行性.64.2典型的排氣余熱發(fā)電系統(tǒng).74.3單段單壓式余熱發(fā)電系統(tǒng).75.結論或體會.8鳴謝.9參考文獻.10摘要I摘要船舶就像是漂浮在海洋上面的城市。隨著科學和技術的發(fā)展，為了節(jié)省能源和更有效的利用船舶廢氣，所以我們要進行船舶廢氣利用的研究。對船舶廢氣利用研究的同時也促使了各種設備的推陳出新。超大型船舶主機功率龐大，廢氣排放熱量可觀。借助廢氣余熱利用系統(tǒng)，可將部分廢氣余熱利用，達到節(jié)能的目的。船舶安裝廢氣余熱利用系統(tǒng)可提高燃油利用率。對于不同的船舶，需從工作可靠性與經(jīng)濟性綜合考慮，選取合適的廢氣余熱利用系統(tǒng)。通過系統(tǒng)靜態(tài)特性的模擬分析，可合理預測和效驗系統(tǒng)的實際工作情況，為船舶廢氣余熱利用系統(tǒng)的設計提供正確的方法和必要的參考。由系統(tǒng)的熱力平衡，可求出系統(tǒng)的熱力學參數(shù)，由柴油機部件的熱力計算可得到各部件的結構損失與效率損失。對船舶廢氣余熱利用系統(tǒng)進行優(yōu)化分析，不僅可以為廢氣余熱利用系統(tǒng)提供最優(yōu)的工作參數(shù)，同時也可以使柴油機達到最佳的工作狀態(tài)。關鍵詞：廢氣余熱；冷卻水余熱；余熱利用ABSTRACTIIABSTRACTAshipisacityfloatingintheocean.Withthedevelopmentofscienceandtechnology，tosuitvariousoperationsonboard，thelifeoftheseaman，propertyandsecurityofpersonnelneeds，notonlypromotetheequipmentisgraduallyimproving，butalsocreatedthedeckequipments，powerplant.Theshipsareverybigandthepowerisalsobig.Andtheexhaustemissionisalot.Invirtueoftheexhaustgassystemcanutilizepartoftheexhaustgastoreachtheaimutilizatingofwasteheatinbessels.Thefixingofutilizationofwasteheatinvesselscouldimprovetheusingoffuel.Fordifferentvesselsthedependabilityandeconomicshouldbetakenintoaccount.Choosingtheproperexhaustgassystem,Bythestaticstateidiocraticsimulateanalyse,canproperlyforecastandefficacythesituationofthepracticesystem.Toaffordthecorrectmethodandnecessaryconsult.Bytheaccountoftheheatbalanceofthesystemcaneducetheenergeticsparameterofthesystem.Formthecomponentsheatdesigncanacquirabilitytheframeofeverypartsandtheefficiency.Analysingtheexhaustgasusingsystemcanprovidethebestworkingparametertomakethesystemreachthebestworkingstate.KEYWORDS:exhaustemission；wasteheat；workingparameter廣東海洋大學2010屆本科生畢業(yè)論文1論船舶柴油機的余熱利用輪機工程，200611811123，袁寧辛指導教師：李湛1本文研究的背景目的和意義自1973年世界發(fā)生石油危機以來，加上環(huán)境污染的加劇，節(jié)能問題日益引起了人們的重視。如何提高能源的利用率，減少船舶柴油機廢氣的排放，保護人類賴以生存的環(huán)境是許多人致力研究的課題。就燃料大戶船舶而言，目前柴油機余熱的利用主要是利用廢氣渦輪增壓器將廢氣能量轉換成掃氣空氣的壓力來提高柴油機的功率和效率，同時利用廢氣鍋爐產(chǎn)生0.5MPa左右的飽和水蒸汽來滿足船員的日常生活用水及油艙的加熱保溫等，卻忽略了柴油機冷卻水帶走了大量熱量這一事實。這使得廢熱的利用不僅不充分，而且不合理。在船舶朝著大型化、高速化發(fā)展的今天，柴油機的額定功率最大的已超過37285KW，為減少耗油，柴油機冷卻水的出口溫度也從20世紀60年代的60-65C提高到現(xiàn)在的80-85C，有些高速機高達90C以上。船舶安裝廢氣余熱利用系統(tǒng)的設計提供正確的方法和必要的參考。有系統(tǒng)不見的熱力設計可得到系統(tǒng)各部件的結構，所示與效率。對船舶廢氣余熱利用系統(tǒng)進行優(yōu)化分析。冷卻水出口溫度的增加使冷卻水熱能的品質有了很大的提高，也為冷卻水余熱的利用創(chuàng)造了更好的條件。因此柴油機余熱的利用，無論從經(jīng)濟上或環(huán)保方面都具有重大價值。本文將著重探討如何優(yōu)化利用柴油機排氣余熱。1.1本文所要解決的問題如何更好的合理利用資源，提高船舶運行的經(jīng)濟性；如何最大限度利用余熱，以提高船舶運行的經(jīng)濟性。1.2本文研究的方法收集大量有用的資料是寫好論文的基礎。資料準備越充分，研究的結果就越可靠。因此，本人在研究中對資料的收集采取了以下幾種方式:利用本人在船工作實習期間積累的經(jīng)驗和曾收集到的資料，進行分類整理；從互聯(lián)網(wǎng)上搜索相關信息，進行篩選；通過閱讀大量相關書籍、文獻資料，獲取有用信息；咨詢相關人士，請教老師等，根據(jù)搜集到的相關資料，進行分析研究，找出經(jīng)廣東海洋大學2010屆本科生畢業(yè)論文2濟的船舶運行和實現(xiàn)海洋環(huán)保的有效途徑。2余熱回收的經(jīng)濟價值刺激企業(yè)在船舶柴油機余熱方面進行投資的原因是他們期待由此所帶來的收益是否超過投資。由于燃油價格的居高不下，燃油的消耗直接影響船舶的營運利潤，而通過余熱回收得到的收益主要有：節(jié)約燃油的費用，減少對大氣污染；減少燃油、淡水的儲存量，從而增加了船舶的載貨量。其中節(jié)約的燃油費用是相當可觀的，現(xiàn)作以下分析2.1每年節(jié)約的燃油費用當某船利用余熱汽輪發(fā)電機代替柴油發(fā)電機時，年節(jié)油量即為被替代發(fā)電機組每年的燃油消耗量，其耗油量G可表示為:G=24PNg10-6t，式中：P為被汽輪機替代的柴油機功率；N為每年海上航行有效運行天數(shù)；G為耗油率（g/kWh）。以某船的余熱驅動的汽輪發(fā)電機節(jié)油為例。設其功率為300kW，海上航行天數(shù)為220d，被替代柴油機的耗油率按175g/kWh計算，則每年可節(jié)油約為277.2t按柴油2800元/t計，可節(jié)約燃油費用77.61萬元。2.2余熱的合理利用余熱的利用不僅僅是利用余熱的多少，更重要的是根據(jù)余熱的品質好壞提高其利用的經(jīng)濟性。余熱的溫度越高，其品質越好，利用價值也越高。對余熱的利用一般可分兩個階段。第一階段：合理、高效地把熱能轉換為機械能或電能。第二階段：對在機械能轉化過程中放出的低溫熱能再加以有效地利用。目前余熱的回收裝置種類很多，對余熱的利用效果也各不相同。按能量的種類分類，可分為：（1）通過熱交換轉換成溫度較低的熱能，如熱管鍋爐、熱交換器等，主要用來取暖、加熱、保溫等。（2）通過冷媒透平或廢氣渦輪產(chǎn)生動力，如汽輪機、廢氣渦輪增壓器等，通常用于回