能量利用和废气锅炉

1、DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 船舶最佳航速船舶最佳航速 一一 建造船舶航速选择建造船舶航速选择 二二 营运船舶的经济航速营运船舶的经济航速 三三 航速对续航力的影响航速对续航力的影响 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 一一 建造船舶航速选择建造船舶航速

2、选择 1 1 柴油机工况点的选择柴油机工况点的选择 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 一一 建造船舶航速选择建造船舶航速选择 2 2 螺旋桨直径和转速确定螺旋桨直径和转速确定( (投资和燃油费用低投资和燃油费用低) ) DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 一

3、一 建造船舶航速选择建造船舶航速选择 3 3 不同设计方案比较不同设计方案比较 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 一一 建造船舶航速选择建造船舶航速选择 3 3 不同设计方案比较不同设计方案比较 廉价大宗货船廉价大宗货船:12-19kn 贵重杂货船贵重杂货船: 17-23kn 多种货物多种货物: :应按照最贵货物应按照最贵货物 选择最佳船速选择最佳船速: :利润高利润高, ,可留可留 有功率储备有功率储备. .例如机装箱船例

4、如机装箱船 设计航速高设计航速高, ,功率储备大功率储备大 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1 1 最低耗油率航速最低耗油率航速 二二 营运船舶的经济航速营运船舶的经济航速 85%85%负荷时负荷时, ,g ge e最小最小 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学

5、学学 2 2 最低燃油费用航速最低燃油费用航速 二二 营运船舶的经济航速营运船舶的经济航速 g gn n: :每海里燃油消耗量每海里燃油消耗量 注意注意: :停航或降速航行时停航或降速航行时, ,才使用最低燃油费用才使用最低燃油费用 航速航速 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3 3 最高盈利航速最高盈利航速( (运输成本最低航速运输成本最低航速) ) 二二 营运船舶的经济航速营运船舶的经济航速 注意注意: :航程增加航程增

6、加, ,最佳最佳 航速增加航速增加 运费增加和燃料费减运费增加和燃料费减 少时少时, ,最佳航速可以最佳航速可以 提高提高. . DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1 1 燃油储备和动力装置耗油率不变燃油储备和动力装置耗油率不变, ,续航力与续航力与 船速平方成反比船速平方成反比. . 2 2 续航力不变续航力不变, ,燃油储蓄与航速的平方成正比燃油储蓄与航速的平方成正比. . 三三 航速对续航力的影响航速对续航力的影响 0

7、 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 UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 一一. .提高推进效率，降低主机油耗提高推进效率，降低主机油耗 提高船舶经济性措施提高船舶经济性措施 二二. .船舶动力装置的余热利用船舶动力装置的余热利用 DALIAN MARITIME

8、UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1 1 船体设计船体设计 改进船型改进船型, ,降低阻力降低阻力( (低速低速: :摩擦阻力摩擦阻力 高速高速: :兴波阻力兴波阻力) ) 2 2 动力装置动力装置 (1)(1)低转速、大直径螺旋桨低转速、大直径螺旋桨 T pi 11 2 2 1/2 T p T A V 推力载荷系数推力载荷系数 理想螺旋桨效率理想螺旋桨效率 (2)(2)节能型螺旋桨（薄桨叶桨，导管螺旋桨，调距桨）节能型螺旋桨（薄桨叶桨，导管螺旋桨，调距桨

9、） (3)(3)选用高效节能柴油机（减额输出：选用高效节能柴油机（减额输出：8585MCR)MCR) 一一. .提高推进效率，降低主机油耗提高推进效率，降低主机油耗 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 SECTION 3 SECTION 3 提高船舶经济性措施提高船舶经济性措施 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERS

10、ITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 SECTION 3 SECTION 3 提高船舶经济性措施提高船舶经济性措施 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 二二. .船舶动力装置的余热利用船舶动力装置的余热利用 1. 1. 余热利用的形式余热利用的形式 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 4. 4. 最大限度利用余热的联合装置最大限度利用余热

11、的联合装置 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1. 1. 余热利用的形式余热利用的形式 柴油机排气柴油机排气- -增压器增压器- -废气锅炉废气锅炉- -排出大气排出大气 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1. 1. 余热利用的形式余热利用的形式 DALI

12、AN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1. 1. 余热利用的形式余热利用的形式 主机冷却水的热量被供热系统利用主机冷却水的热量被供热系统利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1. 1. 余热利用的形式余热利用的形式 DALIAN MARITIME UNIVERSIT

13、YDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 利用冷却水低位热能的吸收式制冷系统利用冷却水低位热能的吸收式制冷系统 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 利用发动机排气热量的吸收式制冷系统利用发动机排气热量的吸收式制冷系统 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERS

14、ITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 利用发动机冷却水低位热能来制冷的喷射制冷装置利用发动机冷却水低位热能来制冷的喷射制冷装置 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 利用发动机余热的造水机原理利用发动机余热的造水机原理(广泛采用广泛采用) DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MA

15、RITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 废气锅炉工作的热平衡方程：废气锅炉工作的热平衡方程： 12 ()() gs D hhGc tt D D锅炉蒸发量，锅炉蒸发量，kg/hkg/h； h h蒸汽焓，蒸汽焓，KJ/hKJ/h； hgshgs给水焓，给水焓， 锅炉效率，约为锅炉效率，约为0.980.98； G G排气质量流量，排气质量流量，kg/hkg/h； c c废气平均比热，废气平均比热，KJ/kgKJ/kg； t1t1进口废气温度，进口废气温度，； t2t2出口废气温度，出口废气温度，。 DALIAN MAR

16、ITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 (1)(1)废气锅炉出口温度废气锅炉出口温度t t2 2： t t2 2一般不低于一般不低于160160170170。 A A 温度太低主机排气背压高功率降低温度太低主机排气背压高功率降低 增压器和废气锅炉排气背压增压器和废气锅炉排气背压0.003MPa0.003MPa B B 温度温度t t2 2露点（露点（120120140140）t(2525) C C 温度温度t t

17、2 2=t(=t(水或蒸汽）水或蒸汽）（4060 ） (2)(2)废气锅炉进口温度废气锅炉进口温度t t1 1： t t1 1高高, ,排气废热利用率高排气废热利用率高. .废气锅炉设计温度废气锅炉设计温度: :进进 气气255255, ,排出温度排出温度188188. DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME

18、UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2. 2. 排气余热利用排气余热利用 (3)(3)蒸汽产生率与蒸汽压力关系蒸汽产生率与蒸汽压力关系 传热温差不变传热温差不变, ,压力高压力高, ,蒸汽产生率降低蒸汽产生率降低. .最高蒸最高蒸 汽产生率为汽产生率为0.55-0.65

19、kg/kWh.0.55-0.65kg/kWh.蒸汽压力蒸汽压力0.7MPa0.7MPa DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与

20、着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 最大最大

21、 0.035bar 设计设计 0.030bar DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1)1)典型的废气锅炉系统典型的废气锅炉系统( (标准废气锅炉标准废气锅炉) ) 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 特点特点: :废气锅炉废气锅炉 与辅助锅炉共用与辅助锅炉共用 一个汽鼓一个汽鼓; ; 两个锅炉之一故两个锅炉之一故 障障, ,不影响另外不影响另外 锅炉锅炉. . 简单简单, ,成本低成本低 产

22、生饱和蒸汽产生饱和蒸汽. . DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 1)1)典型的废气锅炉系统典型的废气锅炉系统( (驱动透平发电机驱动透平发电机) ) 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 特点特点: :废气锅炉与辅废气锅炉与辅 助锅炉共用一个汽助锅炉共用一个汽 鼓鼓; ; 可产生过热蒸汽驱可产生过热蒸汽驱 动透平动透平 饱和蒸汽用于加热饱和蒸汽用于加热 DALIAN MARITIME UNIV

23、ERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 2)2)烟灰积垢与着火分析烟灰积垢与着火分析 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 (1)(1)部分烟垢着火部分烟垢着火: :

24、 ( (低负荷低负荷/ /喷油设备不正常喷油设备不正常, ,未燃物沉积未燃物沉积( (排气微排气微 粒粒)400-120)400-120可造成着火可造成着火)-)-危害小危害小 (2)(2)高温着火高温着火: : 10001000以上以上氢着火氢着火;1100;1100以上以上铸铁着火铸铁着火- -严重破坏严重破坏 着火条件着火条件:A :A 烟垢烟垢 B B 火源火源 C C 氧气氧气 根本原因根本原因:A :A 锅炉受热面增加锅炉受热面增加( (扩展管扩展管) )和低流速和低流速 B B 劣质燃油的使用劣质燃油的使用 C C 长期低负荷长期低负荷/ /喷油设备不正常喷油设备不正常 Unco

25、ntrolled 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 UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 MAN B&W MCMAN B&W MC柴油机典型的废气排放柴油机典型的废气排放 排气有害物质排气有害物质: : N0N0X X,SO,SOX

26、 X,CO,HC,CO,HC 排气微粒排气微粒: : A A 不完全燃烧颗不完全燃烧颗 粒粒 B B 燃油燃油/ /滑油灰分滑油灰分 C C 滑油滑油 D D 排气烟垢剥落排气烟垢剥落 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3)3)废气锅炉与柴油机的匹配废气锅炉与柴油机的匹配 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 (1)(1)窄点窄点: :废气离开蒸发器的温度与饱和蒸汽温度差值废气离开蒸发器的温度

27、与饱和蒸汽温度差值 一般窄点一般窄点 至少至少1515 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3)3)废气锅炉与柴油机的匹配废气锅炉与柴油机的匹配 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3)3)

28、废气锅炉与柴油机的匹配废气锅炉与柴油机的匹配 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 结论结论: : (a)(a)窄点降低窄点降低, ,蒸汽产量增加蒸汽产量增加, ,但锅炉受热面大幅但锅炉受热面大幅 度增加度增加 (b)(b)窄点降低窄点降低, ,可提高锅炉的效率可提高锅炉的效率, ,但必须增加受但必须增加受 热面热面, ,压力损失增加压力损失增加. . (c)(c)窄点降低和流速降低窄点降低和流速降低, ,烟垢容易形成烟垢容易形成. . DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARI

29、TIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3)3)废气锅炉与柴油机的匹配废气锅炉与柴油机的匹配 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 (b)CMCR(b)CMCR下下, ,废气锅炉的最大压力损失废气锅炉的最大压力损失0.0015MPa0.0015MPa (2)(2)允许的废气压力损失允许的废气压力损失 (a)MC(a)MC机增压器后排气系统总背压机增压器后排气系统总背压0.0035MPa0.0035MPa CMCRCMCR下下, ,推荐值推荐值0.003MPa,0.003MPa,废气流速废气流速50m/s50m/s DALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITYDALIAN MARITIME UNIVERSITY 大大大 连连连 海海海 事事事 大大大 学学学 3. 3. 废气锅炉烟灰沉积与着火的预防废气锅炉烟灰沉积与着火的预防 4)4)新型废气锅炉烟灰沉积和着火的预防措施新型废气锅炉烟灰沉积和着火的预防措施 (1) (1) 废气流