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
【專利摘要】本發(fā)明公開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、壓縮機、貨油加熱盤管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤管、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門及聯(lián)接管道,發(fā)生器的出口分別連接用于選通貨油加熱盤管或膨脹機工作的第一閥門和第三閥門,發(fā)生器通過第一閥門和貨油加熱盤管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤管出口連接至發(fā)生器進口;發(fā)生器的出口還通過第三閥門與膨脹機、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機朗肯循環(huán);所述壓縮機與冷凝器、第四閥門及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán)。本發(fā)明的三聯(lián)供系統(tǒng),通過回收余熱來實現(xiàn)貨油加熱、壓載水加熱、制冷三大需求,節(jié)能效果顯著。
【專利說明】—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]石油是國民經(jīng)濟的命脈,油品的穩(wěn)定和經(jīng)濟性供應(yīng)是現(xiàn)代經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會穩(wěn)定的基礎(chǔ)。隨著我們經(jīng)濟的迅速發(fā)展,我國對石油的需求也快速增長,而國內(nèi)石油產(chǎn)量的增長卻十分緩慢,遠遠滿足不了消費增長的需要,石油的供需缺口只能通過進口予以彌補,目前,油輪船隊正承擔(dān)起進口原油運輸?shù)娜蝿?wù),運輸成本的控制是每一個運營公司都要慎重考慮的問題。在運輸過程中除了運輸動力耗能之外,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,傾點一般較高,導(dǎo)致在運輸過程中不易卸油,因此,油輪在裝卸貨時,通常需要對液貨進行加溫,以滿足卸貨的要求。油輪上壓載水量可以達到該船總載重量的三分之一左右。隨著世界航運業(yè)的不斷發(fā)展,船舶越來越頻繁的往來于世界各地,據(jù)估計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的水生物就有7000至10000種,在一個國家加裝的壓載水中所含有的物種會在船舶到達另一國家裝貨時被排放到水中。雖然許多外來物種的這種傳播并無害處,但某些物種卻會對排放地的經(jīng)濟和環(huán)境造成災(zāi)難性的后果??焖俚拇耙馕吨叩呢浳镞\輸經(jīng)濟效益。壓載水的處理方法有過濾、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用性、經(jīng)濟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)電柴油機的輸出功率的20%都用于空調(diào)、冷藏設(shè)備。油輪對貨油加熱、加載水熱處理和設(shè)備制冷運轉(zhuǎn)這三方面的能源需求很大,以發(fā)電柴油機輸出的電能作為三方面的能源供給,則存在能源嚴重浪費的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足,提供一種通過回收余熱來實現(xiàn)貨油加熱、壓載水加熱、制冷三大需求,利用有機工質(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]為達到上述發(fā)明的目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(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、壓縮機、貨油加熱盤管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤管、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門及聯(lián)接管路。
[0007]其中,余熱鍋爐、第二閥門和熱水泵構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過發(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管或膨脹機工作的第一閥門和第三閥門,發(fā)生器通過第一閥門和貨油加熱盤管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤管出口連接至發(fā)生器進口 ;發(fā)生器的出口還通過第三閥門與膨脹機、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機朗肯循環(huán),并由工質(zhì)泵的出口連接至發(fā)生器的進口 ;所述壓縮機與冷凝器、第四閥門及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán),所述壓縮機是由同軸連接的膨脹機供能。余熱鍋爐中產(chǎn)生的熱水或者蒸汽加熱發(fā)生器中的低沸點有機工質(zhì),使之變成高壓蒸汽,高壓有機工質(zhì)蒸汽可以直接進入貨油加熱盤管中,利用有機工質(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。由于膨脹機與壓縮機是同軸連接結(jié)構(gòu),不需要消耗外部電能,只需通過膨脹機帶動壓縮機轉(zhuǎn)動壓縮制冷機進行制冷,減少了機械能轉(zhuǎn)化成電能的環(huán)節(jié),有效地提高了機械能的轉(zhuǎn)化效率,具有系統(tǒng)尺寸小、易于控制、快速響應(yīng)和運行穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0009]所述壓載水加熱盤管、壓載水泵和第五閥門構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過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),通過將鍋爐余熱回收加熱有機工質(zhì),并將貨油加熱、壓載水加熱、有機朗肯循環(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)和有機朗肯循環(huán)的冷凝器熱量來加熱壓載水,一方面強化了冷凝器的換熱,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)濟實用,節(jié)能效果顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部實施例。
[0013]請參閱圖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、貨油加熱盤管120、第一閥門112、余熱鍋爐210、第二閥門212和熱水泵220。包括發(fā)生器110、貨油加熱盤管120、第一閥門112、余熱鍋爐210、第二閥門212、熱水泵220、膨脹機130、壓縮機140、冷凝器150、蒸發(fā)器160、工質(zhì)泵170、第三閥門114、第四閥門152、加載水加熱盤管310、加載水泵320和第五閥門312。
[0015]余熱鍋爐210的出口通過管道依次連接第二閥門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的出口通過第一閥門112接入貨油加熱盤管120的入口,貨油加熱盤管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的出口還通過第三閥門114與膨脹機130的入口相連,由上述的第一閥門112和第三閥門114選通所述貨油加熱盤管120或膨脹機130工作。發(fā)生器110、第三閥門114、膨脹機130、冷凝器150及工質(zhì)泵170構(gòu)成有機朗肯循環(huán)。壓縮機140與冷凝器150、第四閥門152及蒸發(fā)器160構(gòu)成制冷循環(huán)。膨脹機130與壓縮機140是同軸結(jié)構(gòu),膨脹機130的出口以及壓縮機140的出口共同接入冷凝器150的入口。冷凝器150的出口,一方面通過第四閥門152與蒸發(fā)器160入口相連,一方面通過工質(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140的入口相連。
[0018]加載水加熱盤管310、加載水泵320和第五閥門312構(gòu)成回路并經(jīng)過上述冷凝器160。加載水加熱盤管310的出口與加載水泵320相連后,再通過第五閥門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管310入口相連。
[0019]本發(fā)明的工作過程如下:
[0020]余熱鍋爐210內(nèi)產(chǎn)生的熱水或者蒸汽通過第二閥門212與熱水泵220的加壓后經(jīng)過發(fā)生器110,從而加熱發(fā)生器110中的低沸點有機工質(zhì),使之變成高壓蒸汽。
[0021]發(fā)生器110出來的高壓有機工質(zhì)蒸汽由第一閥門112和第三閥門114控制流通方向,如下所述:
[0022]第一閥門112開通以及第三閥門114關(guān)閉,則高壓有機工質(zhì)蒸汽進入貨油加熱盤管120中,利用有機工質(zhì)的相變換熱加熱貨油,冷凝成液態(tài)有機工質(zhì)后從貨油加熱盤管120出口流出,并經(jīng)過加壓后重新進入發(fā)生器110入口,從而實現(xiàn)貨油加熱;
[0023]第一閥門112關(guān)閉以及第三閥門114開通,則高壓有機工質(zhì)蒸汽進入膨脹機130,直接推動膨脹機130做工,從膨脹機130出來的有機工質(zhì)變成低壓蒸汽,然后進入冷凝器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)過工質(zhì)泵170的提升進入發(fā)生器110,完成有機朗肯循環(huán);上述另一股低壓液體當(dāng)?shù)谒拈y門152開通后進入蒸發(fā)器160,在蒸發(fā)器160中蒸發(fā)制冷變成低壓蒸汽,最后進入壓縮機140,由于膨脹機130和壓縮機140是同軸結(jié)構(gòu),壓縮機140利用膨脹機130輸出的動力,把低溫低壓有機工質(zhì)蒸汽壓縮成高溫高壓蒸汽后,該高溫高壓蒸汽進入冷凝器150中變成低壓液體,從而實現(xiàn)制冷循環(huán)。
[0024]壓載水加熱盤管310流出的壓載水,經(jīng)壓載水泵320加壓后,通過第五閥門312流經(jīng)冷凝器150,從而冷卻從膨脹機130和壓縮機140中出來的有機工質(zhì),回收冷凝器150中的熱量,再以高溫壓載水進入壓載水加熱盤管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112、第三閥門114和第四閥門152控制,僅開通第一閥門112,則僅進行貨油加熱,僅開通第三閥門114,則僅進行壓載水加熱,開通第三閥門114和第四閥門152,則可同時進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?,回收冷凝器的熱量來加熱壓載水,強化了冷凝器的換熱,解決了壓載水排放對海洋生態(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]上述實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案;因此,盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明,但是,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對本發(fā)明進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,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、壓縮機、貨油加熱盤管、冷凝器、蒸發(fā)器、工質(zhì)泵、冷卻水泵、壓載水加熱盤管、第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門及聯(lián)接管道,其特征在于: 余熱鍋爐、第二閥門和熱水泵構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過發(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管或膨脹機工作的第一閥門和第三閥門,發(fā)生器通過第一閥門和貨油加熱盤管構(gòu)成回路,并由貨油加熱盤管出口連接至發(fā)生器進口 ;發(fā)生器的出口還通過第三閥門與膨脹機、冷凝器及工質(zhì)泵構(gòu)成有機朗肯循環(huán),并由工質(zhì)泵的出口連接至發(fā)生器的進口 ;所述壓縮機與冷凝器、第四閥門及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷循環(huán),所述壓縮機是由同軸連接的膨脹機供能; 所述壓載水加熱盤管、壓載水泵和第五閥門構(gòu)成回路,該回路經(jīng)過冷凝器使得回路中的壓載水得到加熱。
【文檔編號】B63J2/12GK104354849SQ201410583884
【公開日】2015年2月18日 申請日期: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, 李華山, 馬偉斌 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所