能量利用和廢氣鍋爐

1、DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 船舶最佳航速船舶最佳航速 一一 建造船舶航速選擇建造船舶航速選擇 二二 營運船舶的經(jīng)濟航速營運船舶的經(jīng)濟航速 三三 航速對續(xù)航力的影響航速對續(xù)航力的影響 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 一一 建造船舶航速選擇建造船舶航速選擇 1 1 柴油機工況點的選擇柴油機工況點的選擇 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 一一 建造船舶航速選擇建造船舶航速選擇 2 2 螺旋槳直徑和轉(zhuǎn)速確定螺旋槳直徑和轉(zhuǎn)速確定( (投資和燃油費用低投資和燃油費用低

2、) ) DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 一一 建造船舶航速選擇建造船舶航速選擇 3 3 不同設(shè)計方案比較不同設(shè)計方案比較 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 一一 建造船舶航速選擇建造船舶航速選擇 3 3 不同設(shè)計方案比較不同設(shè)計方案比較 廉價大宗貨船廉價大宗貨船:12-19kn 貴重雜貨船貴重雜貨船: 17-23kn 多種貨物多種貨物: :應(yīng)按照最貴貨物應(yīng)按照最貴貨物 選擇最佳船速選擇最佳船速: :利潤高利潤高, ,可留可留 有功率儲備有功率儲備. .例如機裝箱船例如機裝箱船 設(shè)計航速高設(shè)計航速高, ,功

3、率儲備大功率儲備大 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1 1 最低耗油率航速最低耗油率航速 二二 營運船舶的經(jīng)濟航速營運船舶的經(jīng)濟航速 85%85%負(fù)荷時負(fù)荷時, ,g ge e最小最小 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2 2 最低燃油費用航速最低燃油費用航速 二二 營運船舶的經(jīng)濟航速營運船舶的經(jīng)濟航速 g gn:n:每海里燃油消耗量每海里燃油消耗量 注意注意: :停航或降速航行時停航或降速航行時, ,才使用最低燃油費用才使用最低燃油費用 航速航速 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大

4、 連 海 事 大 學(xué) 3 3 最高盈利航速最高盈利航速( (運輸成本最低航速運輸成本最低航速) ) 二二 營運船舶的經(jīng)濟航速營運船舶的經(jīng)濟航速 注意注意: :航程增加航程增加, ,最佳最佳 航速增加航速增加 運費增加和燃料費減運費增加和燃料費減 少時少時, ,最佳航速可以最佳航速可以 提高提高. . DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1 1 燃油儲備和動力裝置耗油率不變?nèi)加蛢浜蛣恿ρb置耗油率不變, ,續(xù)航力與續(xù)航力與 船速平方成反比船速平方成反比. . 2 2 續(xù)航力不變續(xù)航力不變, ,燃油儲蓄與航速的平方成正比燃油儲蓄與航速的平方成正比. . 三

5、三 航速對續(xù)航力的影響航速對續(xù)航力的影響 0 2 1 0 1 L v v L 2 1 10 0 v mm v vtL 333 3 33 322 1 01 01 0 1 01 0 1 e mmm t BgPgCv vmm Lv tK gCvCgvv DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 一一. .提高推進(jìn)效率，降低主機油耗提高推進(jìn)效率，降低主機油耗 提高船舶經(jīng)濟性措施提高船舶經(jīng)濟性措施 二二. .船舶動力裝置的余熱利用船舶動力裝置的余熱利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1 1 船體設(shè)計船體設(shè)計 改進(jìn)船型改進(jìn)

6、船型, ,降低阻力降低阻力( (低速低速: :摩擦阻力摩擦阻力 高速高速: :興波阻力興波阻力) ) 2 2 動力裝置動力裝置 (1)(1)低轉(zhuǎn)速、大直徑螺旋槳低轉(zhuǎn)速、大直徑螺旋槳 T pi 11 2 2 1/2 T p T A V 推力載荷系數(shù)推力載荷系數(shù) 理想螺旋槳效率理想螺旋槳效率 (2)(2)節(jié)能型螺旋槳（薄槳葉槳，導(dǎo)管螺旋槳，調(diào)距槳）節(jié)能型螺旋槳（薄槳葉槳，導(dǎo)管螺旋槳，調(diào)距槳） (3)(3)選用高效節(jié)能柴油機（減額輸出：選用高效節(jié)能柴油機（減額輸出：8585MCR)MCR) 一一. .提高推進(jìn)效率，降低主機油耗提高推進(jìn)效率，降低主機油耗 DALIAN MARITIME UNIVERS

7、ITY 大 連 海 事 大 學(xué) SECTION 3 SECTION 3 提高船舶經(jīng)濟性措施提高船舶經(jīng)濟性措施 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) SECTION 3 SECTION 3 提高船舶經(jīng)濟性措施提高船舶經(jīng)濟性措施 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 二二. .船舶動力裝置的余熱利用船舶動力裝置的余熱利用 1. 1. 余熱利用的形式余熱利用的形式 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 4. 4. 最大限度利用余熱的聯(lián)合裝置最大限度利用

8、余熱的聯(lián)合裝置 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1. 1. 余熱利用的形式余熱利用的形式 柴油機排氣柴油機排氣- -增壓器增壓器- -廢氣鍋爐廢氣鍋爐- -排出大氣排出大氣 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1. 1. 余熱利用的形式余熱利用的形式 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1. 1. 余熱利用的形式余熱利用的形式 主機冷卻水的熱量被供熱系統(tǒng)利用主機冷卻水的熱量被供熱系統(tǒng)利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué)

9、1. 1. 余熱利用的形式余熱利用的形式 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 利用冷卻水低位熱能的吸收式制冷系統(tǒng)利用冷卻水低位熱能的吸收式制冷系統(tǒng) DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 利用發(fā)動機排氣熱量的吸收式制冷系統(tǒng)利用發(fā)動機排氣熱量的吸收式制冷系統(tǒng) DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 利用發(fā)動機冷卻水低位熱能來制冷的噴射制冷裝置利用發(fā)動機冷卻水低位熱能來制冷的噴射制冷裝置 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 利用發(fā)動機余熱的

10、造水機原理利用發(fā)動機余熱的造水機原理(廣泛采用廣泛采用) DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 廢氣鍋爐工作的熱平衡方程：廢氣鍋爐工作的熱平衡方程： 12 ()() gs D hhGc tt DD鍋爐蒸發(fā)量，鍋爐蒸發(fā)量，kg/hkg/h； hh蒸汽焓，蒸汽焓，KJ/hKJ/h； hgshgs給水焓，給水焓， 鍋爐效率，約為鍋爐效率，約為0.980.98； GG排氣質(zhì)量流量，排氣質(zhì)量流量，kg/hkg/h； cc廢氣平均比熱，廢氣平均比熱，KJ/kgKJ/kg； t1t1進(jìn)口廢氣溫度，進(jìn)口廢氣溫度，； t2t2出口廢氣

11、溫度，出口廢氣溫度，。 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 (1)(1)廢氣鍋爐出口溫度廢氣鍋爐出口溫度t t2 2： t t2 2一般不低于一般不低于160160170170。 A A 溫度太低主機排氣背壓高功率降低溫度太低主機排氣背壓高功率降低 增壓器和廢氣鍋爐排氣背壓增壓器和廢氣鍋爐排氣背壓0.003MPa0.003MPa B B 溫度溫度t t2 2露點（露點（120120140140）t(2525) C C 溫度溫度t t2 2=t(=t(水或蒸汽）水或蒸汽）（4060 ） (2)(2)廢氣鍋爐進(jìn)口溫度廢

12、氣鍋爐進(jìn)口溫度t t1 1： t t1 1高高, ,排氣廢熱利用率高排氣廢熱利用率高. .廢氣鍋爐設(shè)計溫度廢氣鍋爐設(shè)計溫度: :進(jìn)進(jìn) 氣氣255255, ,排出溫度排出溫度188188. DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2. 2. 排氣余熱利用排氣余熱利用 (3)(3)蒸汽產(chǎn)生率與蒸汽壓力關(guān)系蒸汽產(chǎn)生率與蒸汽壓力關(guān)系 傳

13、熱溫差不變傳熱溫差不變, ,壓力高壓力高, ,蒸汽產(chǎn)生率降低蒸汽產(chǎn)生率降低. .最高蒸最高蒸 汽產(chǎn)生率為汽產(chǎn)生率為0.55-0.65kg/kWh.0.55-0.65kg/kWh.蒸汽壓力蒸汽壓力0.7MPa0.7MPa DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3.

14、3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 最大最大 0.035bar 設(shè)計設(shè)計 0.030bar DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1)1)典型的廢氣鍋爐系統(tǒng)典型的廢氣鍋爐系統(tǒng)( (標(biāo)準(zhǔn)廢氣鍋爐標(biāo)準(zhǔn)廢氣鍋爐) ) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 特點特點: :廢氣鍋爐廢氣鍋爐 與輔助鍋爐共用與輔助鍋爐共用 一個汽鼓一個汽鼓; ; 兩個鍋爐之一故兩

15、個鍋爐之一故 障障, ,不影響另外不影響另外 鍋爐鍋爐. . 簡單簡單, ,成本低成本低 產(chǎn)生飽和蒸汽產(chǎn)生飽和蒸汽. . DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 1)1)典型的廢氣鍋爐系統(tǒng)典型的廢氣鍋爐系統(tǒng)( (驅(qū)動透平發(fā)電機驅(qū)動透平發(fā)電機) ) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 特點特點: :廢氣鍋爐與輔廢氣鍋爐與輔 助鍋爐共用一個汽助鍋爐共用一個汽 鼓鼓; ; 可產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)可產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū) 動透平動透平 飽和蒸汽用于加熱飽和蒸汽用于加熱 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué)

16、 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 2)2)煙灰積垢與著火分析煙灰積垢與著火分析 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 (1)(1)部分煙垢著火部分煙垢著火: : ( (低負(fù)荷低負(fù)荷/ /噴油設(shè)備不正常噴油設(shè)備不正常, ,未燃物沉積未燃物沉積( (排氣微排氣微 粒粒)400-120)400-120可造成著火可造成著火)-)-危害小危害小 (2)(2)高溫著火高溫著火: : 10001000以上以上氫著火氫著火;1100;1100以上以上鑄鐵著火鑄鐵著

17、火- -嚴(yán)重破壞嚴(yán)重破壞 著火條件著火條件:A :A 煙垢煙垢 B B 火源火源 C C 氧氣氧氣 根本原因根本原因:A :A 鍋爐受熱面增加鍋爐受熱面增加( (擴展管擴展管) )和低流速和低流速 B B 劣質(zhì)燃油的使用劣質(zhì)燃油的使用 C C 長期低負(fù)荷長期低負(fù)荷/ /噴油設(shè)備不正常噴油設(shè)備不正常 Uncontrolled building up of soot in the exhaust gas boiler can lead to fi res and, in the worst case, melting of the boiler tubes DALIAN MARITIME UNIV

18、ERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) MAN B&W MCMAN B&W MC柴油機典型的廢氣排放柴油機典型的廢氣排放 排氣有害物質(zhì)排氣有害物質(zhì): : N0N0X X,SO,SOX X,CO,HC,CO,HC 排氣微粒排氣微粒: : A A 不完全燃燒顆不完全燃燒顆 粒粒 B B 燃油燃油/ /滑油灰分滑油灰分 C C 滑油滑油 D D 排氣煙垢剝落排氣煙垢剝落 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3)3)廢氣鍋爐與柴油機的匹配廢氣鍋爐與柴油機的匹配 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 (1)(1)窄點窄點: :廢氣離

19、開蒸發(fā)器的溫度與飽和蒸汽溫度差值廢氣離開蒸發(fā)器的溫度與飽和蒸汽溫度差值 一般窄點一般窄點 至少至少1515 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3)3)廢氣鍋爐與柴油機的匹配廢氣鍋爐與柴油機的匹配 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3)3)廢氣鍋爐與柴油機的匹配廢氣鍋爐與柴油機的匹配 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 結(jié)論結(jié)論: : (a)(a)窄點降低窄點降低, ,蒸汽產(chǎn)量增加蒸汽產(chǎn)量增加, ,但鍋爐受

20、熱面大幅但鍋爐受熱面大幅 度增加度增加 (b)(b)窄點降低窄點降低, ,可提高鍋爐的效率可提高鍋爐的效率, ,但必須增加受但必須增加受 熱面熱面, ,壓力損失增加壓力損失增加. . (c)(c)窄點降低和流速降低窄點降低和流速降低, ,煙垢容易形成煙垢容易形成. . DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3)3)廢氣鍋爐與柴油機的匹配廢氣鍋爐與柴油機的匹配 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 (b)CMCR(b)CMCR下下, ,廢氣鍋爐的最大壓力損失廢氣鍋爐的最大壓力損失0.0015MPa0.0015MPa (2)(

21、2)允許的廢氣壓力損失允許的廢氣壓力損失 (a)MC(a)MC機增壓器后排氣系統(tǒng)總背壓機增壓器后排氣系統(tǒng)總背壓0.0035MPa0.0035MPa CMCRCMCR下下, ,推薦值推薦值0.003MPa,0.003MPa,廢氣流速廢氣流速50m/s50m/s DALIAN MARITIME UNIVERSITY 大 連 海 事 大 學(xué) 3. 3. 廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防廢氣鍋爐煙灰沉積與著火的預(yù)防 4)4)新型廢氣鍋爐煙灰沉積和著火的預(yù)防措施新型廢氣鍋爐煙灰沉積和著火的預(yù)防措施 (1) (1) 廢氣流速不能太低廢氣流速不能太低, ,高于高于20m/s,20m/s,否則煙灰沉積否則煙灰沉積 (2) (2) 煙灰黏性的預(yù)防煙灰黏性的預(yù)防( (灰分灰分/ /殘?zhí)繗執(zhí)? /硫分增加黏