船舶柴油机缸套水余热回收装置设计与实现

船舶柴油机余热利用技术研究船舶柴油机的余热利用技术研究引言：船舶柴油机是船舶动力系统的重要组成部分，其燃料消耗和排放一直是船舶领域的关键问题。

柴油机工作过程中产生大量的余热，如果能够有效利用这些余热，不仅可以提高柴油机的热效率，还能降低船舶的燃料消耗和环境污染。

因此，船舶柴油机余热利用技术的研究具有重要的理论和实际意义。

一、船舶柴油机余热利用技术的分类船舶柴油机的余热利用可以分为直接利用和间接利用两种方式。

1.直接利用：直接利用是指将柴油机排出的高温废气、冷却水等直接用于船舶其他舱室的供暖、制冷、干燥等用途。

直接利用的优点是简单、经济，但由于余热温度较高，需要进行一定的热量调整和转换，以适应不同的用途。

2.间接利用：间接利用是指将柴油机产生的余热通过换热器转移到其他工质上，例如柴油机的废热可以通过换热器加热，产生蒸汽或热水用于动力推进、供暖和发电等。

间接利用的优点是利用余热的方式更加多样化，适用性更广。

但间接利用技术相对复杂，需要进行换热器的设计和安装。

二、船舶柴油机余热的直接利用技术1.船舶供暖系统的设计：船舶供暖系统是船舶柴油机余热直接利用的一种常见方式。

通过将柴油机排出的高温废气和冷却水导入供暖系统，可以提供船舶舱室的供暖需求。

这种直接利用技术具有简单、经济的优点，但需要注意柴油机排出的废气和冷却水的温度、流量等参数的匹配，以保证供暖效果。

2.污水处理系统的设计：船舶柴油机的冷却水在船舶运行过程中会产生大量的污水，通过对这些污水进行处理和利用，既可以净化环境，又可以实现能源的再利用。

目前，船舶上常见的污水处理技术有生化法、物理化学法和膜分离法等，这些技术可以有效去除冷却水中的杂质和污染物，进而利用其余热用于船舶其他用途。

三、船舶柴油机余热的间接利用技术1.蒸汽发生器的设计：通过柴油机的废热产生蒸汽，可以应用于船舶的动力推进、供暖、发电等方面。

蒸汽发生器的设计需要合理安排换热面积和流体流动速度等参数，以确保蒸汽发生器的热量转换效率和稳定性。

第六章冷却系统第一节冷却系统的功用、组成和布置一、冷却系统的功用柴油机工作时的燃气温度高达1800℃左右，使与燃气直接接触的气缸盖、气缸套、活塞、气阀、喷油器等部件严重受热。

严重的受热会造成：①材料的机械性能下降，产生较大的热应力与变形，导致上述部件产生疲劳裂纹或塑性变形；②破坏运动部件之间的正常间隙，引起过度磨损，甚至发生相互咬死或损坏事故；③燃烧室周围部件温度过高，使进气温度升高，密度降低，从而减少进气量；增压后的空气温度也会升高，并影响进气量；④润滑油的温度也逐渐升高，粘度下降，不利于摩擦表面油膜的形成，甚至失去润滑作用。

综上所述，为了保证柴油机可靠工作必须对柴油机受热机件，滑油及增压后的空气等进行冷却。

然而从能量利用观点来看，柴油机的冷却是一种能量损失，过分冷却将导致燃油滞燃期延长，产生爆燃和燃烧不完全，增加加散热损失；机件内外温度差过大，以致热应力超过材料本身的强度而产生裂纹，润滑油粘度变大而增加摩擦功的消耗；在燃用含硫量较高的重油时，将产生低温腐蚀，使缸套严重腐蚀等。

因此，在管理中应既不使柴油机因缺乏冷却而导致机件过热，也不使柴油机因过分冷却而造成不良后果，应有所兼顾。

冷却系统的主要任务应是保证柴油机在最适宜的温度状态下工作，达到既能避免零件的损坏和减小其磨损，又能充分发出它的有效功率。

近代，从尽量减少冷却损失以充分利用燃烧能量出发，国内、外正在进行绝热发动机的研究，相应发展了一批耐高温的受热部件材料，如陶瓷材料等。

目前，柴油机的冷却方式分为强制液体冷却和风冷两种，绝大多数柴油机使用前者。

而液体冷却的介质通常有淡水、海水、滑油等三种。

淡水的水质稳定，传热效果好并可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷，因而它是目前使用最广泛的一种理想冷却介质；海水的水源充裕但水质难以控制且其腐蚀和结垢问题比较突出，为减少腐蚀和结垢应限制海水的出口温度不应超过55℃；滑油的比热小，传热效果较差，在高温状态易在冷却腔内产生结焦，但它不存在因漏泄而污染曲轴箱油的危险，因而适于作为活塞的冷却介质。

DOI ：10.15913/ki.kjycx.2024.01.030海面溢油回收装置概念设计＊张 恒，佘上举，常腾龙，周建翔，万金鑫，程 稳，陈育荣（湖北汽车工业学院，湖北 十堰 442000）摘 要：随着海上石油开采与运输业的蓬勃发展，海上石油泄漏事故的发生日渐频繁，影响的长期性和处理的困难性使其成为水污染事件处理的首要难题。

针对各类海上溢油事件传统处理办法效率低、易造成二次污染、石油不可回收再利用等问题，设计了一种新型海上溢油回收装置，提出了一种无污染、更加高效环保的解决方案。

该方案包括智能控制、油水分离等技术，增强了回收作业的稳定性和灵活性，提高了回收效率，为后续工程化应用奠定了基础。

关键词：海洋石油污染；泄油回收装置；溢油处理；油水分离中图分类号：X55 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）01-0103-03——————————————————————————＊［基金项目］湖北汽车工业学院2022年大学生创新创业训练项目（编号：DC2022010）石油及其炼制品（汽油、煤油、柴油等）在开采、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染，是一种世界性的严重的海洋污染，主要会造成以下3个方面的影响。

对环境的影响。

石油污染对环境造成的危害是深远的、长久的、难以清除的。

首先，石油及液化气本身具有毒害性，油气挥发物与空气中的其他气体混合以后，受到紫外线的照射会发生理化反应，经过一系列的变化，产生温室气体和多种致癌物，并会使大气中的臭氧层遭到破坏；其次，随着石油沉降，进入大气循环后，石油会继续污染土壤、地下水，不仅造成水源和土壤的破坏，其有毒烃化物进入食物链系统，最终危及整个生态圈。

例如1967年3月，英国的锡利群岛附近海域一艘油轮沉没，造成12万t 原油泄入大海，浮油已经漂至法国海岸，对扩散地区的环境造成了严重破坏。

对生物的影响。

石油泄漏事件大多发生在海上运输过程中，首先石油本身及其衍生物进入海洋环境后会在海面形成厚厚的油膜，油膜减弱了阳光的透水率，减少了进入海内环境的能量，不仅直接影响海洋植物的光合作用，而且污染物中的有毒化合物会改变细胞活性[1]，使得海内生物缺氧、中毒而死。

基于热管和两级温差发电的船舶余热利用王慧斌;吕延枫;隋雨鑫;郑子升;柳长昕【摘要】为了对船舶余热进行利用以达到节能的目的,结合船舶烟气余热的特点,设计了一种加装在船舶柴油机排烟管上采用热管强化传热的两级温差发电装置.通过建立温差发电有限时间热力学模型,设计了实验系统并搭建实验平台.实验后分析实验数据并验证两级温差发电装置利用余热的可行性.结果表明,在两级温差发电实验装置热端温度为473 K时,其输出功率最大可达到250 W,热效率为5.37%,在相同工况条件下,相比于单级温差发电实验装置4.04%的热效率提高了32%,证明了利用该装置对船舶余热进行回收利用是可行的.%In order to use the vessel exhaust heat to achieve the purpose of energy saving, combined with the characteristics of vessel exhaust heat, a two-stage thermoelectric power generator prototype has been designed, it employs heat pipe to enhance heat transfer and is installed on vessel diesel engine exhaust pipe.Through the estab-lishment of the finite-time thermodynamics mode of TEG, the experimental system has been designed and experi-mental platform has been built.After the experiments,the experimental data was analyzed and the feasibility of the two-stage TEG was verified.Experimental results show the experiment system can generate a maximum power out-put of about 250 W when the hot side temperature of the experimental system 473 K,and the thermal efficiency rea-ches 5.37%,improved by 32%comparing to 4.04%of single-stage TEG in the same operating conditions,and it proves that it is feasible to recycle the marine exhaust heat by using the device.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)028【总页数】6页(P219-224)【关键词】船舶节能;温差发电;余热利用;热管【作者】王慧斌;吕延枫;隋雨鑫;郑子升;柳长昕【作者单位】大连海事大学轮机工程学院,大连116026;大连海事大学轮机工程学院,大连116026;大连海事大学轮机工程学院,大连116026;大连海事大学轮机工程学院,大连116026;大连海事大学轮机工程学院,大连116026【正文语种】中文【中图分类】TK427柴油机燃料燃烧产生能量的30%～45%随烟气排出[1]。

针对以上问题，本次演示提出以下优化设计方案：
1、能量回收利用
为了提高能量的回收利用率，我们提出一种新型的能量回收系统——多级能 量回收系统（MERS）。该系统将废热分为多个等级进行回收，根据不同等级废热 的特性，分别用于船舶动力装置、加热、制冷等多个方面。同时，该系统还采用 了先进的热能存储技术，确保在废热不足时，能够通过存储的热量进行补充。
2、设备优化设计
在设备方面，我们针对传统的换热器、冷却装置进行优化设计。首先，换热 器采用高性能材料，提高换热效率；其次，冷却装置采用新型的多级冷却系统 （MCS），将废热在不同温度等级下进行冷却，提高冷却效果。此外，我们还引 入了先进的存储装置，该装置采用新型的相变材料（PCM），能够在不同的温度 下吸收和释放热量，进一步提高能量的利用效率。
柴油机主推进动力装置船舶余 热利用系2 文献综述
03 系统优化设计
04 结论
05 参考内容
引言
随着全球能源需求的持续增长，船舶作为长途运输的重要工具，其节能减排 的重要性日益凸显。柴油机作为船舶主推进动力装置的核心部件，其在运转过程 中会释放大量余热。如何有效利用这些余热，提高船舶能源利用效率，成为当前 研究的热点问题。本次演示将对柴油机主推进动力装置船舶余热利用系统的优化 设计进行探讨。
参考内容
一、引言
随着全球船舶运输的快速发展，船舶在航行过程中需要大量的淡水资源。然 而，海上航行时，淡水储备往往受到限制。因此，开发一种能够利用船舶余热进 行海水淡化的装置具有重要意义。本次演示将介绍一种船舶余热低温蒸馏海水淡 化装置的设计方案及其实验验证。
二、设计思路
该船舶余热低温蒸馏海水淡化装置主要包括以下几个部分：热交换器、蒸发 器、冷凝器以及淡水储罐。其工作原理是利用船舶主发动机运转过程中产生的余 热，将加热后的海水引入蒸发器，随后在蒸发器内加热蒸发产生水蒸气。水蒸气 上升至冷凝器，遇到较低温度的冷凝管，形成液态水流入淡水储罐，最终得到淡 水。

LNG 动力船冷能综合利用系统设计说明书作品内容简介本作品是基于“温差发电技术”和“自适应智能梯级利用技术”，设计的冷能综合利用系统（见图1，图2，图3，图4）。

本作品可减少LNG 动力船供气系统的冷能损失，解决目前LNG 动力船对海洋生态环境造成的冷污染，提高LNG 动力船的综合经济效益。

其基本思路是：根据母型船正常工况下的LNG 以及船舶主机耗气量和废气的流量及温度分别确定冷源和热源所具备的冷量和热量，据此设计温差发电装置。

并将部分冷能先后通过主换热器，主冷媒循环系统，主流量控制阀，辅换热器，辅冷媒循环系统，辅流量控制阀到达各个耗冷装置。

其中，主流量控制阀来控制管路中冷媒的总体流量，辅流量控制阀控制各个辅冷媒循环系统中的冷媒流量，各个耗冷装置都装有传感器分别反馈至各个耗冷装置主管的辅流量控制阀调节流量来达到预设温度。

关键词：温差发电梯级利用LNG 动力船的冷能利用自适应智能系统图1模型正视图图2模型侧二视图图3模型第一层视图图2模型第二、三层视图1研制背景及意义现阶段，能源结构、环境问题已经日益成为制约世界经济可持续发展的一个因素，而且船舶燃料油价格较高，且其燃烧排放物中有害气体的含量难以满足国际公约有关规定。

为了优化能源结构与保护环境，世界发达国家都在积极开发清洁能源。

在航运业，液化天然气(Liquified Natural Gas，LNG)作为一种清洁、经济高效的能源越来越受到青睐，再加上各国的能源政策使得21世纪被称为“天然气世纪”。

近年来，内河方面出现了非常多的小型LNG动力船，远洋方面也出现了大型LNG动力船(如：北欧有许多大型近海LNG动力船，美国TOTE公司订造的大型LNG动力集装箱船即将下水)。

随着LNG在船舶应用方面的发展，LNG船舶逐渐增加，然而LNG船舶在使用LNG燃料时，存在大量的冷能损失的问题，从环保节能的角度上来看，如果能够充分利用这部分的高品质能量，对于提高LNG船舶的燃气效率来说是极其重要的。

冰 的低 温 要 求 。
机 自身散 热等 带走 。其 中尾 气带 走热 量约 占燃 油总热 值 的 ３ ５ ％…。尾气在排气 口温度高达 ５ ０ ０ ￣ （ ２ 以上 ，驱动废气 涡轮
增压器后 ， 温 度 仍在 ４ ０ ０ ￣ Ｃ 左 右 。尾 气 成 分 主 要 由二 氧 化 碳 、
（ １ ） 氨 吸 收 式 制 冰 氨一 水 工 质 对 吸收 式 制 冷专 利 产 品在 １ ８ ６ ０年 就 已 问世 １ ６ １ 。
入发 生器 和精 馏器 ，开 始新 一 轮 循 环 Ｉ ７ ， 。
尾 气 出增 压 器 后 ， 温 度 仍 高 达 ３ ０ ０￣ Ｃ以上 ，仍 可 利 用 废 热 锅 炉 生 产 蒸 气 用 于 发 电 ，再 用 电力 制 冷 或海 水 淡 化 ，但 对
中小 型渔 船而言 ，有相 当的难度 。 目前部 分渔 船利用尾气加 热废热锅 炉和烘箱 ，为船 员生活提供蒸气 和热水及用来干燥
３— ０６— １ ９ 收稿 日期 ： ２Ｏ１
果 。我 国 ２ ０１ １年海洋捕捞渔船约有 ３ ０ ． ２ ６万艘 ，年消耗柴
油约 ８ ２ ０万 ｔ ｌ ２ ｌ ，若 柴 油机 热 效 率 平 均值 以 ０ ． ３ ５计 ，则 尾 气
所携 带的热 量相 当于 ： ２ ９ ０ ． ５ ｔ 燃油所含热值 。 回收渔船柴 油机 尾 气中的热 能 ，对节能、减排和环保具有重要意义 。
二 、 渔 船 柴 油 机 尾 气 余 热 利 用
１ ． 废 气 涡轮 增 压 器
２ ）船 用氨一 水吸收式制冰原理
制 冷 基 本 工 作 循 环 是 由发 生 、分 离 、冷 凝 、节 流 、蒸 发 、
吸收及回热等过程组成 ，见 图 １ 。用尾 气加热发生器 中的浓

Heat source Tc
分
NP N
排气
p B
t
8 TEG
蒸发器
p A
t
RCL p
Fuel + Air
内燃机热效率提高—— 余热回收利用技术
1
汇报提纲
一、国家重大需求 二、内燃机余热特点及余热回收潜力分析 三、内燃机余热回收技术分析
2
内燃机具有可观的节油潜力
尽管国内外在提高内燃机经济性方面已做了大量的工作，但是预计内 燃机仍有25％以上的节油潜力。
内燃机的能量平衡
回收能利用
余热
余热 余压
热力循环 电能 气动循环 机械能 热电材料
2 温差发电技术-技术原理及优缺点
技术原理
温差发电即在半导体热电材料的两端存在 温度差时，由于材料的特性继而产生的热 电效应，在半导体热电材料两端产生电动 势的现象。
温差发电器构成
热 电 单
模 块
偶
塞贝克效应 帕尔帖效应 汤姆逊效应 焦耳效应 傅里叶效应
温 差 发 电 器
优点
无需改动任何部件可与内燃机直接匹配； 体积小，重量轻不影响内燃机工作； 能量转换过程无机械部件，结构紧凑，无震动和 噪声，使用简便，可长期免维护工作； 安全无污染。
发动机余热能回收利用是技术重点。 到2015年，提高燃油经济性25~40%；（与2009年相比） 到2030年，每天节油1亿加仑，道路车辆减少CO2排放20%。 （与2009年相比）
研究单位包括： GM、Ford、Chrysler等整车企业及Cummnins、Navistar等发动机企业共9家企业 Argonne、Oak Ridge等2个国家实验室和5所大学参加
2 温差发电技术-技术突破及研究方向

海水淡化的主要3种方法海水淡化(sea water desalination)是人类追求了几百年的梦想，古代就有从海水中去除盐分的故事和传奇。

海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。

由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。

那么，海水淡化的主要3种方法是哪3种呢？下面一起来了解。

海水淡化的主要3种方法全球海水淡化技术超过20 余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。

一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点;反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。

一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。

预计“十二五”期间，我国海水淡化将达到150万-200万吨/日，是现有产能的三、四倍，投资规模将达到200亿元左右。

低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的蒸馏淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入首效，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，然后通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。

多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。

其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。

低温多效蒸馏技术由于节能的因素，发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高首效温度，提高装置单机造水能力;采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。

船舶柴油机尾气余热应用于取暖工况的设计摘要：船舶柴油机尾气再利用是将船舶主机的尾气余热用来取暖与船舶现有取暖系统匹配使用：利用散热取暖系统原理，借用已有取暖系统的部件，在不提高经济费用的基础上，开发新型的取暖系统。

如此一来提高了能源的利用效率，降低了能源浪费，使得船舶各系统能够高效、安全和稳定地运行。

既满足船东对船舶运营经济性的要求，更是顺应了节能减排的潮流与新方向。

关键词：柴油机；余热；取暖；散热器；CPU控制模块0引言新时期对能源利用效率有更高要求，减少污染物的排放，提高能源利用率是新的方向.为提高船舶运营的经济效益，现代船舶对于柴油机尾气利用的地方很多：比如说废气涡轮增压器的使用，不仅提高了大型二冲程柴油机的进气密度，而且节约了能源，进而有效地提升了船舶柴油机的工作效率；再者是废气锅炉的使用，大大减少了高温尾气热量的浪费。

考虑到以上对柴油机尾气利用的实例，联系到到一个问题，同样可以利用船舶主机的尾气余热来取暖。

1取暖系统原理柴油机取暖系统由集气总管（涂有反射涂层或和耐热涂层），旁通管路，散热器，进排气扇，加湿器选配（利用现有管路的加湿器，或者可以集成加湿器），CPU控制单元，温度传感器，湿度传感器，空气过滤器，取暖管路等部件组成，为船员舱室及船舱需要供暖的场所供暖。

供暖系统工作原理如下，由散热器从排气总管取得热量，这部分热量用来加热集气总管里的空气，所用的空气由进气扇提供，空气在集气总管里被加热，待空气被加热至设定温度，随后由排气扇送至需要供暖的场所。

送风的温度由温度传感器探测，并实时发送至CPU控制与监测模块，在该模块中进行判别，数值低于设定的温度值，则不供风；数值高于设定温度，则启动旁通管路的风机，并控制风门的开度，来进行空气的混合，然后将温度适宜的加热空气输送到供暖管路。

送风的湿度由湿度传感器探测，并实时发送至CPU控制与监测模块，在该模块中进行判别，数值低于设定的湿度值，则开大加湿器，提高空气的含湿量；数值高于设定值，则关小加湿器，降低相对湿度，达到适宜的供风湿度。

高 温 热泵 回收 船舶 柴 油 机余 热 的应 用分 析
刘世杰 ，俞 文胜 ，蔡 振雄 ，陈 武
（ 集美大学轮机工程学院，福建 厦 门 ３ １２ ） ６０ １
［ 摘要］通过分析船舶柴油机余 热 ， 明采 用高温热 泵 回收柴 油机缸套冷 却水余热 的优点 ，并计算 出 说 可回收利用的缸套冷却水 余热量 ； 进一步分析 了高温热泵 回收缸套冷却水余热应满足 的条件 ，在此基础上 Βιβλιοθήκη ・１ ４・ ３
集美大学学报 （ 自然科学版 ）
第１ ５卷
目前 ，有关 高温热泵 系统 的工质研 究还 处在探索 阶段 ，尚未 找到一 种非常适 宜 高温热泵使 用 的工
质．就环保 的角度看 ， 对于高温工质的选择有两种趋势 ， 一种是使用 自然工质 （ Ｏ 、Ｎ 。 Ｃ ： Ｈ 及碳氢化 合物等） 另一种是使用 Ｈ Ｆ 、Ｈ Ｃ Ｆ ， Ｃ Ｃ Ｆ 、Ｈ Ｅ或 由它们组成的混合物． 自然工质一般压力较高或者循 环进入超临界 区， 有些还具有较高的爆炸性危险，相应 的系统一般都有特殊的要求 ，因此 目 前大多数 研 究倾 向于后 者 引．
１ 船 舶 柴 油 机余 热 分 析
通过对热力系统的分析可以将船舶柴油机热能损失分为三种 ，即排气损失、冷却损失和其他损 失．柴油机排气温度一般在 ３０ ４０℃之间 ， 目 ５ ～０ 从 前高温热泵的研究情况看 ，此部分余热 尚不能采 用高温热泵技术予 以回收．冷却损失包括缸套冷却损失、增压空气冷却损失和滑油冷却损失．增压空 气冷却损失 、滑油冷却损失和其他损失因其蕴含的热能品质较低 ，采用高温热泵回收这部分热量的经 济性有待于进一步研究 ，而缸套冷却水温度较高，适宜用作高温热泵的低位热源．下面主要针对缸套 冷却水余热进行讨论和分析． 燃料在柴油机气缸内燃烧 ， 要经过气缸 、气缸盖和活塞等部件向外界散热 ，为了能散 出这些热 量， 需要有足够数量的冷却水强制流经受热部件，通过冷却保证这些部件的温度稳定且不超过材料所 允许 的极 限值 ．

2 .根据权利要求1所述基于CO2布雷顿循环的柴油机余热源回收系统，其特征在于，所述 回收系统运行压力小于等于15MPa。
2
CN 109931184 A
说 明 书
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基于二氧化碳布雷顿循环的柴油机余热源回收系统
技术领域 [0001] 本发明属于柴油机节能减排技术领域，具体涉及一种基于CO2布雷顿循环的重载 卡车柴油机多种余热源高效回收系统。
回收系统 ( 57 )摘要
本发明公开一种基于CO2布雷顿循环的重载 卡车柴油机余热源回收 系统 ，包括CO2压缩机 ，缸 套水预热器 ，2台烟气换热器 ，回热器 ，EGR再热 器，2台CO2膨胀机，冷却器，涡轮增压器，EGR控制 阀和进气阀等。以柴油机缸套水，烟气和EGR为驱 动热源。超临界CO2通过压缩机增压后，在缸套水 预热器中预热。预热后的CO2分为两路 ，一路进入 低温 烟气换热器 ，另外一路进入回热器 ，随 后两 路CO2汇入到高温烟气换热器中进一步被烟气加 热。高温高压CO2通过高压膨胀机做功后进入EGR 再热器再次加热。再热后的CO2通过低压CO2膨胀 机做功，随后经回热器，冷凝器完成整个循环。该 系统中缸套水预热器可以部分或者完全取代柴 油机的 缸套水散热器 ，EGR再热器可以 替代柴 油 机的EGR冷却器。
第一条回路：缸套水从柴油机出来后在缸套水预热器中对接近临界点的超临界CO2进行 预热，缸套水温度降低后回到柴油机中；
第二条回路 ：柴 油机排出的 烟气一部分进入至涡轮 增压器中推动涡轮机做功 ，做功后 部分烟气在高温烟气加热器中对全部CO2工质进行加热后温度下降 ，之后进入低温烟气加 热器对部分CO2工质加热，以保证烟气余热完全利用；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请

提高净化效果，沉淀柜中的重油应预热至50℃～60℃，并可酌情加入泥渣分散剂和疏水剂，以使油中悬浮杂质易于沉淀。沉淀柜应定期放水排污。
滤清由系统这的多个粗、细滤器来完成。
净化处理的核心环节是离心分离，其主要设备是离心分油机。关于离心分油机，将在第四节具体介绍。
3．雾化加热器和加热温度的控制
重油使用前的预热处理是保证柴油机正常运转的重要措施，通常采用分段预热的办法。
加油前应掌握各油舱确实的存油品种和数量，尽量并舱，使新旧油分舱存放。加油油舱和数量确定后，再与大副商定，确保船舶的平衡。二管轮检查装油管系，正确开关阀门，堵好甲板出水孔，对可能发生渗漏的地方重点检查。
正式开泵装油前，二管轮应检查供油方的供油质量和数量，记取流量计读数，用验水膏检查油中含水情况。供油和受油双方规定好联系信号，以船方为主，双方均应切实执行。同时与供油方确定好供油速度。
的杂质加剧了柴油机燃烧室部件和喷油设备元件的腐蚀和磨损。表5-1示出国际内燃机学会（CIMAC）发表的K55燃料油的技术条件。
表5-1K55燃料油技术条件
粘度(mm2/s)
密度(g/cm3)
残炭(%)
硫分(%)
灰分(%)
水分(%)
钒(×10-6)
铝(×10-6)
700
1.010
22
5
0.2
1
600
80
4．系统放气
燃油系统中容易积气，气往往聚集在系统的高处。系统有气后供油压力波动，甚至无法供油而停车。油柜上都有透气管，燃油供给系统又是封闭系统，在正常运转中一般不会有空气进入燃油供给系统。系统中的气大部分是清洗滤器时和维修管路时进入，也可能在停机过程中，由喷油泵偶件间隙进入。因此，清洗完滤器和管路后应注意充油驱气。

船舶双燃料发动机燃料模式切换的仿真研究摘要：近年，世界各国对碳排放制定严格法规。

中国在碳排放提出了“2030碳达峰/2060碳中和”政策。

双燃料发动机主要以天然气和轻柴油为主要燃料，相比燃烧纯柴油，天然气的使用不仅减少NOx、SOx和颗粒物，而且具有高热值、低碳排放等优点。

基于此，以下对船舶双燃料发动机燃料模式切换的仿真进行了探讨，以供参考。

关键词：船舶双燃料；发动机燃料模式切换；仿真研究引言目前，关于密度液体碳氢燃料的分子设计、合成工艺及其在航空航天发动机上的燃烧性能已得到了比较广泛深入的研究但是对于将高密度液体碳氢燃料迁移应用于地面车辆装备发动机增加续航能力，考察高密度液体碳氢燃料对柴油机性能影响的研究几乎处于空白状态。

研究旨在利用exo-THDCPD加入0号柴油调配成高密度复合燃料，在测定分析复合燃料理化性能指标的基础上，通过柴油发动机模拟台架试验，分析柴油机燃用不同比例exo-THDCPD复合燃料的燃烧排放规律，为高密度液体碳氢燃料exo-THDCPD在地面车辆装备上应用进行有益的探索与尝试。

1双燃料发动机的技术参数及特点发动机能在两个截然不同的模式下运行:全柴油运行模式，这种模式下以船用重油或轻柴油为主要燃料运行;燃气运行模式，这种模式下以轻柴油为引燃油，伴随天然气燃料的燃烧。

全柴油运行模式下，电子调速器根据转速反馈调节齿条位置来控制燃油的供给量;燃气运行模式下，电子调速器控制电磁进气阀来控制燃气的供给量，以保持发动机的稳定运转。

发动机的控制系统通过计算当前环境条件和使用的燃料性能，从而获得最佳运行条件。

为了保证发动机在燃料模式切换的瞬态条件下平稳运行，仿真模型需要满足发动机制造商确定的响应要求:在固定负载条件下，从燃气运行模式到全柴油运行模式的切换需要在1s内完成;从全柴油运行模式到燃气运行模式的切换需要在2min内完成。

2双燃料发动机的研究意义由于一些含氧量高的清洁能源如甲醇(含氧量50%)、乙醇(含氧量34.8%)等与柴油的不互溶性,通常采用压燃式发动机的双燃料模式对较难溶的醇类等物质进行排放性能等的研究,双燃料燃烧模式作为一种替代传统柴油燃料燃烧的燃烧方式极具研究开发应用前景,是指在原柴油机的基础上加入供给系统、喷射系统和电控系统,对柴油机进行结构改装和电控系统的开发,根据进气方式不同,可以将双燃料发动机分为进气道单点喷射式双燃料发动机、进气道多点喷射式双燃料发动机、缸内直喷式双燃料发动机。

动机余热等热源的回收利用。其中，在船舶柴油机余热利用
方面的研究甚少。据统计，我国通过水路运输完成的货物运 输占据了 90%以上[4]，船舶作为能源消耗大户的每天消耗大
量的燃油，尤其是大型船舶，一天耗油可高达上百吨，但大 部分船舶主机的热效率只有 40%~50%左右[5]。针对上述问
题，本文基于 ORC 技术，设计了船舶余热回收利用的系统
源进行改进。改进后的系统净输出功率与原系统相比稍有降低，但在热效率和㶲损率等方面优于原系统。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词：船舶余热；有机朗肯循环；方案设计
中图分类号：R123
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2019）07-0101-03
引言
ORC 作为一种高效的节能减排技术，能有效地回收利用 低温热源[1]，而被广泛用于太阳能[2]、地热[3]、工厂废热及发
Cycle，ORC）用于船舶余热回收。以 6S35MC 船舶柴油机作为研究对象，设计一套以废气、增压空气和缸套水为
热源的 ORC 余热回收系统方案。在冷凝为 35℃的条件下，该系统的热效率可达 11.07%，净输出功率为 238.65kW，
㶲损率为 336.60kW，柴油机净输出功率提高了 5.97%。但该系统中缸套水的热效率较低，为此将缸套水作为预热
为液态工质；4~1，液态工资在工质泵中加压，为下一步蒸 发做准备，从而完成一次循环[6]。
T 1
4S 4
2
3
2S
水、滑油和其他方式带走，但后两者带走热量较少且回收困 难，因此本文主要考虑利用 ORC 回收前三者的余热。其中 该柴油机废气的流量为 3.9×104kg/h，出口温度为 270℃， 可 用 余 热 为 761.37kW ； 增 压 空 气 的 流 量 为 3.85×104kg/h，进出口温度分别为 35℃和 150℃，可用 余热为 644.23kW；缸套冷却水带走热量 0.27×107kJ/h， 进出口温度分别为 67℃和 80℃，可用余热为 750kW。

多级闪蒸

多级闪蒸：所谓闪蒸，是指一 定温度的海水在压力突然降低 的条件下，部分海水急骤蒸发 的现象。多级闪蒸海水淡化是 将经过加热的海水，依次在多 个压力逐渐降低的闪蒸室中进 行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡 水。目前全球海水淡化装置仍 以多级闪蒸方法产量最大，技 术最成熟，运行安全性高弹性 大，主要与火电站联合建设， 适合于大型和超大型淡化装置， 主要在海湾国家采用。多级闪 蒸技术成熟、运行可靠，主要 发展趋势为提高装置单机造水 能力，降低单位电力消耗，提 高传热效率等
低温多效

低温多效：多效蒸发是让加热 后的海水在多个串联的蒸发器 中蒸发，前一个蒸发器蒸发出 来的蒸汽作为下一蒸发器的热 源，并冷凝成为淡水。其中低 温多效蒸馏是蒸馏法中最节能 的方法之一。低温多效蒸馏技 术由于节能的因素，近年发展 迅速，装置的规模日益扩大， 成本日益降低，主要发展趋势 为提高装置单机造水能力，采 用廉价材料降低工程造价，提 高操作温度，提高传热效率等。
反渗透法

反渗透法：通常又称 超过滤法，该法是利 用只允许溶剂透过、 不允许溶质透过的半 透膜，将海水与淡水 分隔开的
太阳能法

太阳能法：人类早期利用太阳能进 行海水淡化，主要是利用太阳能进 行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡 化装置一般都称为太阳能蒸馏器。 馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例 子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对 它的应用有了近150年的历史。由 于它结构简单、取材方便，至今仍 被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸 馏器的研究主要集中于材料的选取、 各种热性能的改善以及将它与各类 太阳能集热器配合使用上。与传统 动力源和热源相比，太阳能具有安 全、环保等优点，将太阳能采集与 脱盐工艺两个系统结合是一种可持 续发展的海水淡化技术。太阳能海 水淡化技术由于不消耗常规能源、 无污染、所得淡水纯度高等优点而 逐渐受到人们重视。