船舶柴油机余热的利用.doc

毕业专题论文论船舶柴油机的余热利用UtilizationofWasteHeatinVessels学生姓名袁宁辛所在专业轮机工程所在班级轮机1061班申请学位工学学士指导教师李湛职称副教授副指导教师职称答辩时间2010年6月6日毕业论文成绩评定ii毕业论文成绩评定指导教师评语指导教师签名年月日答辩小组评语答辩小组组长签名年月日毕业论文（设计）成绩系主任（签名）年月日审批单位（盖章）年月日目录目录摘要....................................................................................................................................IABSTRACT..........................................................................................................................II1本文研究的背景目的和意义............................................................................................11.1本文所要解决的问题.................................................................................................11.2本文研究的方法.........................................................................................................12余热回收的经济价值........................................................................................................22.1每年节约的燃油费用.................................................................................................22.2余热的合理利用.........................................................................................................22.3经济价值评估.............................................................................................................33船舶柴油机余热能量的构成............................................................................................43.1柴油机排气热.............................................................................................................43.2排气中可供利用的热量.............................................................................................43.3却水和活塞冷却水带走的总热量.............................................................................53.4柴油机其他散热.........................................................................................................64.余热的合理利用...............................................................................................................64.1排气余热发电系统的可行性.....................................................................................64.2典型的排气余热发电系统.........................................................................................74.3单段单压式余热发电系统.........................................................................................75.结论或体会....................................................................................................................8鸣谢..................................................................................................................................9参考文献.............................................................................................................................10摘要I摘要船舶就像是漂浮在海洋上面的城市。随着科学和技术的发展，为了节省能源和更有效的利用船舶废气，所以我们要进行船舶废气利用的研究。对船舶废气利用研究的同时也促使了各种设备的推陈出新。超大型船舶主机功率庞大，废气排放热量可观。借助废气余热利用系统，可将部分废气余热利用，达到节能的目的。船舶安装废气余热利用系统可提高燃油利用率。对于不同的船舶，需从工作可靠性与经济性综合考虑，选取合适的废气余热利用系统。通过系统静态特性的模拟分析，可合理预测和效验系统的实际工作情况，为船舶废气余热利用系统的设计提供正确的方法和必要的参考。由系统的热力平衡，可求出系统的热力学参数，由柴油机部件的热力计算可得到各部件的结构损失与效率损失。对船舶废气余热利用系统进行优化分析，不仅可以为废气余热利用系统提供最优的工作参数，同时也可以使柴油机达到最佳的工作状态。关键词废气余热冷却水余热余热利用ABSTRACTIIABSTRACTAshipisacityfloatingintheocean.Withthedevelopmentofscienceandtechnology，tosuitvariousoperationsonboard，thelifeoftheseaman，propertyandsecurityofpersonnelneeds，notonlypromotetheequipmentisgraduallyimproving，butalsocreatedthedeckequipments，powerplant.Theshipsareverybigandthepowerisalsobig.Andtheexhaustemissionisalot.Invirtueoftheexhaustgassystemcanutilizepartoftheexhaustgastoreachtheaimutilizatingofwasteheatinbessels.Thefixingofutilizationofwasteheatinvesselscouldimprovetheusingoffuel.Fordifferentvesselsthedependabilityandeconomicshouldbetakenintoaccount.Choosingtheproperexhaustgassystem,Bythestaticstateidiocraticsimulateanalyse,canproperlyforecastandefficacythesituationofthepracticesystem.Toaffordthecorrectmethodandnecessaryconsult.Bytheaccountoftheheatbalanceofthesystemcaneducetheenergeticsparameterofthesystem.Formthecomponentsheatdesigncanacquirabilitytheframeofeverypartsandtheefficiency.Analysingtheexhaustgasusingsystemcanprovidethebestworkingparametertomakethesystemreachthebestworkingstate.KEYWORDSexhaustemissionwasteheatworkingparameter广东海洋大学2010届本科生毕业论文－1－论船舶柴油机的余热利用轮机工程，200611811123，袁宁辛指导教师李湛1本文研究的背景目的和意义自1973年世界发生石油危机以来，加上环境污染的加剧，节能问题日益引起了人们的重视。如何提高能源的利用率，减少船舶柴油机废气的排放，保护人类赖以生存的环境是许多人致力研究的课题。就燃料大户船舶而言，目前柴油机余热的利用主要是利用废气涡轮增压器将废气能量转换成扫气空气的压力来提高柴油机的功率和效率，同时利用废气锅炉产生0.5MPa左右的饱和水蒸汽来满足船员的日常生活用水及油舱的加热保温等，却忽略了柴油机冷却水带走了大量热量这一事实。这使得废热的利用不仅不充分，而且不合理。在船舶朝着大型化、高速化发展的今天，柴油机的额定功率最大的已超过37285KW，为减少耗油，柴油机冷却水的出口温度也从20世纪60年代的6065°C提高到现在的8085°C，有些高速机高达90°C以上。船舶安装废气余热利用系统的设计提供正确的方法和必要的参考。有系统不见的热力设计可得到系统各部件的结构，所示与效率。对船舶废气余热利用系统进行优化分析。冷却水出口温度的增加使冷却水热能的品质有了很大的提高，也为冷却水余热的利用创造了更好的条件。因此柴油机余热的利用，无论从经济上或环保方面都具有重大价值。本文将着重探讨如何优化利用柴油机排气余热。1.1本文所要解决的问题如何更好的合理利用资源，提高船舶运行的经济性如何最大限度利用余热，以提高船舶运行的经济性。1.2本文研究的方法收集大量有用的资料是写好论文的基础。资料准备越充分，研究的结果就越可靠。因此，本人在研究中对资料的收集采取了以下几种方式①利用本人在船工作实习期间积累的经验和曾收集到的资料，进行分类整理②从互联网上搜索相关信息，进行筛选③通过阅读大量相关书籍、文献资料，获取有用信息④咨询相关人士，请教老师等，根据搜集到的相关资料，进行分析研究，找出经广东海洋大学2010届本科生毕业论文－2－济的船舶运行和实现海洋环保的有效途径。2余热回收的经济价值刺激企业在船舶柴油机余热方面进行投资的原因是他们期待由此所带来的收益是否超过投资。由于燃油价格的居高不下，燃油的消耗直接影响船舶的营运利润，而通过余热回收得到的收益主要有节约燃油的费用，减少对大气污染减少燃油、淡水的储存量，从而增加了船舶的载货量。其中节约的燃油费用是相当可观的，现作以下分析2.1每年节约的燃油费用当某船利用余热汽轮发电机代替柴油发电机时，年节油量即为被替代发电机组每年的燃油消耗量，其耗油量G可表示为G24PNg106t，式中P为被汽轮机替代的柴油机功率N为每年海上航行有效运行天数G为耗油率（g/kWh）。以某船的余热驱动的汽轮发电机节油为例。设其功率为300kW，海上航行天数为220d，被替代柴油机的耗油率按175g/kWh计算，则每年可节油约为277.2t按柴油2800元/t计，可节约燃油费用77.61万元。2.2余热的合理利用余热的利用不仅仅是利用余热的多少，更重要的是根据余热的品质好坏提高其利用的经济性。余热的温度越高，其品质越好，利用价值也越高。对余热的利用一般可分两个阶段。第一阶段合理、高效地把热能转换为机械能或电能。第二阶段对在机械能转化过程中放出的低温热能再加以有效地利用。目前余热的回收装置种类很多，对余热的利用效果也各不相同。按能量的种类分类，可分为（1）通过热交换转换成温度较低的热能，如热管锅炉、热交换器等，主要用来取暖、加热、保温等。（2）通过冷媒透平或废气涡轮产生动力，如汽轮机、废气涡轮增压器等，通常用于回收温度较高的余热。（3）通过吸收式制冷系统进行制冷，如吸收式制冷装置制冷，用于船舶夏季空调。（4）利用热泵转换成温度较高的热能再对热能加以利用，扩宽余热的适用场合，提高余热利用的经济性。①柴油机废气能量的利用柴油机废气能量约占燃油总热量18左右，其可利用部分也达12左右，约为柴油机有效功率的1/4。中速机废气涡轮增压出口温度高达370℃左右，以换热器传热温差