利用废热回收减少废气排放1
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利用热力学技术实现碳减排目标热力学技术在实现碳减排目标方面扮演着重要角色。
随着全球气候变化的威胁日益严重,减少温室气体排放成为许多国家和地区的首要任务。
热力学技术可以通过优化能源利用和减少能源浪费,有效地降低碳排放。
本文将探讨几种常见的利用热力学技术实现碳减排目标的方法。
一、能源回收利用能源回收利用是热力学技术中常见的方法之一。
在许多工业生产过程中,大量的热能会以废气、废水或废热的形式散失。
通过采用热能回收装置,可以将这些废弃的热能转化为可继续利用的能源。
例如,在发电厂中,废气中的热能可以用于加热蒸汽,提高热电转换效率;在钢铁冶炼过程中,高温炉排放的废气中的热能可以用于发电等。
这些能源回收利用方式能够显著减少能源消耗,降低碳排放。
二、能量系统优化通过热力学分析和能源系统模拟,可以对能量系统进行优化设计,减少能量消耗和碳排放。
在能源系统的设计中,考虑能源输入和输出的平衡以及系统效率的最大化是关键。
例如,在供热系统中,通过合理设计管道密封、绝热和系统控制,减少能量浪费和热能损失,提高整体能源利用效率。
类似地,在工业生产过程中,通过调整设备运行参数、优化设备结构和改进工艺流程,可以减少能源浪费和碳排放。
三、储能和能源转换热力学技术还可以用于能源储存和转换,进一步实现碳减排目标。
在可再生能源领域,储能是一个重要的挑战。
通过热能储存技术,可以将可再生能源转化为可供随时使用的能源。
例如,热储能技术中的相变材料可以在过剩能量时储存热能,在需求高峰时释放热能,以平衡供需之间的差异。
这种储能技术能够提高可再生能源的利用率,减少碳排放。
四、碳捕获和碳利用碳捕获和碳利用是实施碳减排目标的关键措施之一。
热力学技术可以用于碳捕获过程中的能量优化和效率提升。
例如,利用吸收剂捕获工业废气中的二氧化碳,通过控制吸收剂的温度和压力,可以提高碳捕获过程的能效。
此外,热力学技术还可以在碳利用过程中发挥重要作用。
通过高温反应和催化剂,将碳从废气中分离出来,并转化为烃类化合物或有机物,可以实现碳资源的再利用。
工业余热回收再利用的发展前景解析一、引言工业生产中产生的大量余热向来是一种被浪费的能源资源。
然而,随着能源紧缺和环境保护意识的提高,工业余热回收再利用逐渐成为一种重要的发展趋势。
本文将对工业余热回收再利用的发展前景进行详细解析。
二、工业余热回收再利用的定义和意义1. 工业余热回收再利用是指将工业生产过程中产生的余热采集、储存、转换和再利用的过程。
其目的是减少能源浪费、降低生产成本、提高能源利用效率和保护环境。
2. 工业余热回收再利用的意义在于减少对传统能源的依赖,降低环境污染和温室气体排放,提高能源利用效率,促进可持续发展。
三、工业余热回收再利用的技术途径1. 余热回收技术:包括余热锅炉、余热换热器、余热蒸汽发生器等设备,通过采集和利用工业生产过程中的高温废热来产生热水、蒸汽或者电能。
2. 余热利用技术:包括余热发电、余热供暖、余热空调等技术,将余热能源转化为电能、热能或者冷能,满足工业生产和居民生活的需求。
四、工业余热回收再利用的发展前景1. 能源紧缺:随着全球人口的增加和工业化进程的加快,传统能源资源面临枯竭的风险,工业余热回收再利用成为弥补能源缺口的重要途径。
2. 环境保护:工业生产过程中产生的废气和废水对环境造成严重污染,而工业余热回收再利用可以减少废气排放和水资源的消耗,保护环境。
3. 经济效益:通过工业余热回收再利用,企业可以降低生产成本,提高能源利用效率,增加经济效益,提升竞争力。
4. 政策支持:许多国家和地区出台了鼓励和支持工业余热回收再利用的政策措施,包括税收优惠、补贴奖励和技术支持等,为其发展提供了良好的政策环境。
5. 技术进步:随着科技的不断进步,工业余热回收再利用的技术也在不断创新和完善,设备效率和能源转化率不断提高,为其发展提供了技术支持。
五、工业余热回收再利用的挑战和对策1. 技术难题:工业余热回收再利用面临着技术难题,如余热回收设备的高成本、能源转化效率的提升、废热利用技术的创新等。
管束式干燥机中废气和废热的回收技术研究随着工业发展的加速和环境问题的日益突显,对废气和废热的回收利用技术的研究成为了重要的课题之一。
管束式干燥机作为一种常见的热风设备,其废气和废热的回收利用技术也备受关注。
本文将对管束式干燥机中废气和废热的回收技术进行深入研究,旨在探讨如何有效地利用废气和废热,提高能源利用效率,减少环境污染。
首先,我们需要了解管束式干燥机中产生的废气和废热。
管束式干燥机是一种利用高温风或气流将物料进行干燥的设备,通过燃烧燃料,产生高温热风或气流进行物料干燥。
在这个过程中,会产生大量的废气和废热。
废气包含了燃烧产生的烟尘、废气中的有害气体等,而废热则是指通过热风或气流传递给物料后所剩余的余热。
如果能够合理地回收和利用这些废气和废热,不仅可以减少资源浪费,还可以降低对环境的负荷。
其次,废气和废热的回收利用技术有多种形式。
在管束式干燥机中,常用的废气和废热回收技术包括烟气脱硫、烟气脱硝、余热回收、废气净化等。
其中,烟气脱硫和烟气脱硝是对废气中的有害气体进行处理的技术,如采用石灰石脱硫工艺可以去除废气中的二氧化硫,而采用SCR技术则可以去除废气中的氮氧化物。
余热回收则是指将废热通过换热器等设备回收利用,常见的方式包括烟气余热回收和废气余热回收。
废气净化则是利用吸附、催化等技术对废气中的有害物质进行去除。
这些技术的应用可以有效地降低废气和废热的排放量,提高能源利用效率。
在废气和废热回收利用技术中,余热回收是最为常见且有效的方法之一。
通过烟气余热回收和废气余热回收,可以将废热转化为热水、蒸汽等形式进行利用。
在管束式干燥机中,烟气余热回收可以通过安装换热器,在废气排放口回收废热,用于加热其他介质或提供能量。
同时,应注意烟气温度的控制,以避免对换热器的破坏。
废气余热回收则是指对废气中的余热进行回收利用,一种常用的方式是采用热泵技术,将低温废气中的余热提取出来,用于供暖或其他用途。
另外,废气净化也是管束式干燥机中废气回收的重要环节。
化工过程中能源回收与利用的技术方法近年来,随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的增强,能源回收与利用在化工行业中变得越来越重要。
化工过程中产生的大量废热、废气和废水,如果得不到有效的回收和利用,不仅会造成能源的浪费,还会对环境造成严重的污染。
因此,开发和应用能源回收与利用的技术方法成为了化工行业的一项重要任务。
一种常见的能源回收与利用技术方法是热能回收。
在化工过程中,许多反应会产生大量的废热,如果不加以利用,将会造成能源的浪费。
通过采用热交换器、蒸汽发生器等设备,可以将废热转化为热能,用于加热水或发电。
这种方法不仅能够减少化工过程中的能源消耗,还可以降低二氧化碳等温室气体的排放,对于节能减排具有重要意义。
除了热能回收外,化工过程中还存在着大量的废气。
废气中通常含有有机物、氧化物等有害物质,如果直接排放到大气中,不仅会对环境造成污染,还会造成能源的浪费。
因此,采用废气处理技术进行能源回收是一种有效的途径。
例如,通过采用吸附、膜分离、催化氧化等技术,可以将废气中的有机物和有害气体去除或转化为有用的化合物。
这不仅可以减少废气排放,还可以获得高附加值的化学品,实现了能源的回收和资源的利用。
此外,化工过程中还会产生大量的废水。
废水中通常含有有机物、重金属等污染物,如果不经过处理直接排放,不仅会对水体造成污染,还会造成能源的浪费。
因此,采用废水处理技术进行能源回收也是一种重要的方法。
例如,通过采用生物处理、吸附、膜分离等技术,可以将废水中的有机物和重金属去除或转化为有用的物质。
这不仅可以减少废水排放,还可以获得可再生的能源,实现了能源的回收和资源的利用。
除了上述的热能、废气和废水回收利用技术外,化工过程中还存在着其他一些能源回收与利用的技术方法。
例如,通过采用化学反应过程中的副产物进行资源回收,可以实现能源的利用和废物的减少。
此外,通过采用能量储存和转换技术,可以将化工过程中产生的能量进行储存和转换,以满足不同需求。
热力学循环在工业生产过程优化与节能减排中的应用案例分析引言:在当代工业生产中,能源的高效利用和减少碳排放已成为全球关注的焦点。
热力学循环作为一种优化工业生产过程、实现节能减排的重要工具,正得到越来越广泛的应用。
本文将通过分析几个实际案例,探讨热力学循环在工业生产中的应用及其效果。
案例一:化工厂废热回收利用某化工厂生产过程中产生大量的废热,原本这些废热直接排放到大气中,造成了能源的浪费和环境的污染。
为了充分利用这些废热资源,该厂引入了热力学循环技术,将废热回收利用。
具体实施方案是将废热通过换热器进行回收,然后用于加热水或其他生产过程。
经过改造后,该厂每年节约能源达到了数百吨标准煤,并且减少了大量的二氧化碳排放。
案例二:发电厂余热发电在传统的火力发电厂中,大量的热能通过冷却系统散失,造成了能源的大量浪费。
为了提高能源利用效率,某发电厂引入了热力学循环技术,利用余热进行发电。
通过在烟气冷凝器中设置热交换器,将高温烟气中的热能传递给工质,再通过蒸汽轮机发电。
这种方式不仅提高了发电效率,还减少了大量的二氧化碳排放,为环境保护作出了贡献。
案例三:钢铁行业烧结废气利用钢铁行业是能源消耗较大、碳排放较高的行业之一。
某钢铁企业在生产过程中产生了大量的烧结废气,原本这些废气直接排放到大气中,不仅造成了能源的浪费,还对环境造成了严重的污染。
为了解决这一问题,该企业引入了热力学循环技术,将烧结废气中的热能回收利用。
通过热交换器将废气中的热能传递给工质,再用于加热水或其他生产过程。
这种方式不仅提高了能源利用效率,还减少了大量的碳排放,达到了节能减排的目的。
结论:热力学循环在工业生产过程中的应用案例分析表明,通过合理利用废热、余热等能源资源,可以实现能源的高效利用和减少碳排放的目标。
在工业生产中,通过引入热力学循环技术,可以将废热、余热等能源资源回收利用,提高能源利用效率,减少碳排放,实现节能减排。
这不仅对企业的经济效益有着积极的影响,还有助于保护环境、推动可持续发展。
化工过程中的节能减排技术化工过程是一个极其能耗的行业。
在这个行业中,节能减排技术是非常重要的,因为它可以帮助企业降低能源消耗,减少环境污染,提高生产效率,增加企业的经济效益。
本文将对化工过程中常用的节能减排技术进行介绍,并对其优点、限制和应用进行探讨。
一、余热回收技术余热回收技术是一种非常常见的节能减排技术。
在化工过程中,许多反应都需要进行热解或燃烧,这些反应会释放出大量的热量,这些热量通常会被废弃,浪费掉。
通过余热回收技术,我们可以收集这些废热并把它们重新利用,用它们来预热新鲜物料或蒸汽,以此来节约能源和提高生产效率。
余热回收技术的优点包括:(1)降低能源消耗:通过应用余热回收技术,企业可以减少能源消耗,从而降低企业的生产成本。
(2)提高热效率:通过利用废热进行预热,可以提高热效率,使得化工过程更加高效。
(3)降低环境污染:废热的排放是一种严重的环境污染,通过利用余热,可以减少企业在环境污染上的负担。
余热回收技术的限制包括:(1)技术难度大:余热回收技术需要通过高效的设备来实现,需要专业的技术人员和严格的管理,这可能会增加一定的成本和难度。
(2)设备选型问题:不同的反应和生产过程产生的余热不同,因此需要进一步考虑如何选择合适的设备。
二、蒸汽再生器技术蒸汽再生器技术是一种将废热转化为蒸汽的技术。
在化工过程中,许多反应需要使用蒸汽来提供能量或进行冷却。
通过应用蒸汽再生器技术,我们可以用废热来产生蒸汽,从而减少企业对能源的消耗。
蒸汽再生器技术的优点包括:(1)高效节能:蒸汽再生器技术可以将废热最大限度地利用,从而实现高效节能。
(2)环保:废热的利用可以减少企业的排放量,降低企业在环保上的压力。
(3)降低成本:通过应用蒸汽再生器技术,企业可以降低燃料消耗和生产成本,提高经济效益。
蒸汽再生器技术的限制包括:(1)设备成本高:蒸汽再生器的经济性很大程度上取决于设备的成本和效率。
(2)设备选型问题:不同的反应和生产过程需要不同的蒸汽再生器,因此需要选择合适的蒸汽再生器。
工厂节能减排方案
随着人们对环保意识的不断提高,工厂的节能减排问题也日益受到重视。
工厂节能减排方案主要包括节约能源、减少废气排放、合理使用水资源等方面。
下面就以某工厂为例,来介绍一下该工厂的节能减排方案。
首先,工厂可以采取节约能源的措施。
在生产过程中,对设备的使用要进行合理安排,避免不必要的能源消耗。
例如,合理利用余热,将废热回收利用,用于加热水或者发电等用途。
此外,可以采用低能耗设备和节能型灯具等,以降低能源的消耗。
其次,工厂应减少废气的排放。
废气的主要来源是燃料燃烧过程中产生的烟尘和气体。
工厂可以通过改进燃烧技术、安装除尘设备和废气处理系统等来减少废气排放。
另外,工厂还可以加强员工的环保意识培养,提高他们的环保意识,减少因为操作失误而导致的废气排放。
此外,工厂还要合理使用水资源。
在生产过程中,应采用循环冷却水系统,将用过的冷却水进行循环利用,以减少对水资源的浪费。
同时,工厂还要加强水资源管理,控制用水量,减少水的消耗。
此外,工厂还可以加强与环保部门的合作,积极申请参加各类环保项目,以获取环保补贴,从而进一步推动工厂的节能减排工作。
综上所述,工厂的节能减排方案包括节约能源、减少废气排放、
合理使用水资源等多个方面。
通过合理利用能源、减少废气排放和合理使用水资源,可以实现工厂的节能减排目标,保护环境,提高企业的社会形象和竞争力。
同时,工厂还需要加强与环保部门的合作,争取相关政策的支持和资金的补贴,以推动工厂的节能减排工作。
废热锅炉在石化行业的节能减排效益随着全球对能源紧缺和环境污染的关注日益增加,节能减排成为了各行各业的重要目标。
在石化行业中,废热锅炉的应用已经成为了一种常见的节能减排手段。
废热锅炉利用石化生产过程中产生的废热,将其转化为可再利用的热能,从而达到节能减排的目的。
首先,废热锅炉的应用可最大限度地回收废热烟气中的能量。
在石化生产过程中,大量的废热由于烟囱排放而浪费。
而废热锅炉可以将这些废热进行收集并转化成热能,从而用于加热水或者加热其他生产过程中所需的介质。
通过回收废热,废热锅炉可以大大减少能源的消耗,降低了企业的生产成本。
其次,废热锅炉在石化行业中的使用也能够减少对环境的负面影响。
因为石化行业等高能耗行业排放的废气中含有大量的温室气体和有害物质,如二氧化碳、一氧化碳和氮氧化物等。
而废热锅炉的应用可以有效地减少这些有害物质的排放,降低石化行业对大气环境的污染。
据统计,废热锅炉的应用可以将废气中二氧化碳的排放量减少20%-30%,对减缓全球气候变化具有积极的影响。
此外,废热锅炉在石化行业中还有促进资源循环利用的作用。
在石化生产过程中的废弃物通常包含了一定的可利用物质,如废弃石油、废弃塑料等。
废热锅炉可以将这些废弃物进行清洁燃烧,利用燃烧产生的热能加热水或者蒸汽,从而实现资源循环利用。
通过采用废热锅炉,石化企业可以有效地回收和利用废弃物,减少了废弃物对环境带来的负面影响,同时也降低了生产过程中的原材料消耗。
此外,废热锅炉在石化行业中还可以提高能源利用效率。
传统的燃煤锅炉在石化生产中存在能源利用效率低和污染物排放高的问题。
而废热锅炉通过回收和利用废热,将能源利用率提高到一个更高的水平。
据统计,传统锅炉的能源利用率通常在70%左右,而废热锅炉的能源利用率可以高达90%以上。
通过提高能源利用效率,废热锅炉可以有效地降低石化企业的能源消耗,减少对非可再生能源的依赖。
总结起来,废热锅炉在石化行业中具有显著的节能减排效益。
废气治理措施1. 废气的定义和来源介绍废气是指工业、农业、生活等各种生产和生活活动中产生的不具有利用价值的气体排放物。
废气的主要来源包括工厂、发电厂、汽车尾气、家庭燃烧排放等。
2. 废气对环境和人体健康的影响废气排放对环境和人体健康都造成严重影响。
废气中常含有有害物质,如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机化合物等。
这些物质对大气质量造成污染,对人体健康造成危害,例如引起呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等。
3. 废气回收和利用技术为了减少废气的排放和对环境的影响,人们提出了各种废气回收和利用技术。
以下是常见的废气回收和利用技术:3.1 烟气净化技术烟气净化技术用于处理工厂和发电厂等设施中产生的废气。
常见的烟气净化技术包括湿式气体洗涤、干式气体洗涤、静电除尘、脱硫、脱硝等。
这些技术可以有效去除废气中的颗粒物和有害气体,使排放的废气满足国家排放标准。
3.2 生物废气处理技术生物废气处理技术利用微生物降解废气中的有机物质。
常见的生物废气处理技术包括生物滤床、生物吸附、生物膜等。
这些技术具有处理效果好、操作简单、成本低廉等优点。
3.3 废气余热回收利用技术废气余热回收利用技术利用废气中的热能进行能量回收。
常见的废气余热回收利用技术包括余热锅炉、热风炉、余热发电等。
这些技术可将废气中的热能转化为电能或热能,提高能源利用效率。
4. 废气治理政策和标准为了减少废气排放和保护环境,各国和地区都制定了相应的废气治理政策和标准。
常见的废气治理政策和标准主要包括:4.1 国家排放标准各国都制定了相应的废气排放标准,规定了废气中各种有害物质的排放限值。
企业和个人需要依照国家排放标准进行废气处理,确保排放的废气不超过限值。
4.2 环境管理制度各国建立了相应的环境管理制度,对企业的废气排放进行监管和管理。
企业需要申请排污许可证,并按照规定进行废气治理,通过定期污染物监测和报告来确保废气排放达到标准。
4.3 经济激励政策为了鼓励企业采取废气治理措施,各地还采取了一系列经济激励政策。
废气余热回收方案废气余热回收是一种能源利用的重要方式,可以有效降低能源消耗,减少环境污染。
本文将介绍废气余热回收的原理、应用领域以及一些常见的废气余热回收方案。
一、废气余热回收的原理废气余热回收是指通过技术手段将生产过程中产生的废气中的热量转化为有用的热能,进行二次利用。
其基本原理是将废气中的热能吸收或传导到工作介质中,使之提供热水、热蒸汽、热风等热能资源。
二、废气余热回收的应用领域废气余热回收适用于许多行业,包括工业生产、石化、冶金、电力、建筑等。
在工业生产中,废气回收主要用于锅炉烟气、窑炉废气和干燥设备废气等,可以为生产提供所需的热能,降低能源消耗。
在建筑行业,废气回收可以应用于中央空调系统,提高能源利用效率。
三、废气余热回收方案1. 烟气余热回收方案烟气余热回收主要适用于工业锅炉等设备的烟气中的热能回收。
常见的方案包括烟气预热器的应用,通过将烟气中的热能传递给冷却的空气或供热介质,实现热能的回收和利用。
另外,也可以采用烟气蓄热器的方式,将烟气中的热能储存起来,以便在需要的时候释放。
2. 工业窑炉废气回收方案工业窑炉废气回收主要用于陶瓷、玻璃、水泥等行业中窑炉产生的废气。
回收方案一般包括烟气余热回收和烟气中的有害物质净化。
废气通过换热器,向冷却的介质传递热能,实现能量回收。
同时,对废气中的颗粒物、二氧化硫等有害物质进行处理,以达到环境排放标准要求。
3. 干燥设备废气回收方案干燥设备废气回收主要应用于纺织、造纸、食品等行业中的干燥工艺。
常见的方案包括废气热交换和蓄热回收。
通过热交换器,将废气中的热能传递给新鲜空气或其他工艺需要的介质,实现热能利用。
蓄热回收则是将废气中的热能储存起来,以便在干燥设备停止工作时继续供应热能。
4. 中央空调系统废气回收方案中央空调系统通常会产生大量的废气,其中包含丰富的热能资源。
废气回收可以通过热泵、热交换器等技术手段,将热能回收并利用于建筑供暖、热水供应等方面。
这不仅能够提高能源利用效率,减少环境负荷,还能够降低能源消耗,节约运行成本。
利用废热回收减少废气排放摘要当今的减排和降低机器运作成本的趋势是进行更为有效的废热回收。
通过调整苏尔寿低速二冲程船用柴油机的调试以增加废气能量,并在综合废热回收设备中同时采用蒸汽轮机及废气透平,可以获取约为发动机功率11%的电力输出。
这些节省的能源在提升机器效率和减少排放方面都起到重要的作用。
以现今广泛应用于大型集装箱班轮上的苏尔寿12RTA96C 型柴油机为例,综合废热回收设备可以在主机工作负载时以电力形式提供达7000KW的能量。
这种综合热回收设备正在引那些起对节约燃料成本和减少废气排放感兴趣的船东们的注意。
需要记住的是,现今的大型低速船用柴油机已经是高度发达的机器,单方面通过对机器效率的提升大量减少二氧化碳的排量的可能性很小。
因此我们推荐的综合热回收设备在今后是实用的减排办法。
引言——为何要进行废热回收?有关减少船用柴油机废气排放问题已经有过多篇论著,这些论著或是关注在气缸内控制废气产生,通过对废气进行再处理以消除废气排放,或是关注限制燃油规格的硫氧化物的排放。
然而,当我们必须面对如何减少二氧化碳排放问题时,我们可能需要进一步放开思路去寻找控制减排的良策。
我们必须认识到的是通过改进机器热效率来解决减少船用柴油机二氧化碳排量问题的余地不大。
1973年石油危机之后,人们在减少油耗问题上付出了相当大的投入,结果多年来最大缸径柴油机的整体热效率提升了50%(图一)无论如何,现在的一个重要因素是在机器耗油率和氮氧化物排放之间存在一种自然平衡。
伴随着油耗下降,氮氧化物排量自然会下升。
然而还有另外一种方法,既可以减少废气排放又可以降低燃油消耗率——利用废气能量。
现代的低速柴油机效率已经高达50%,然而仍然有50%的燃料输入能量未能被有效利用。
就最大持续功率达到68,640 kw的苏尔寿12RTA96C型柴油机而言,这意味着正在浪费同样多的能量。
产生68,640 kw的轴功率需要约300公吨重油的日耗油量。
毋庸置疑,这些浪费的能量正在给环境带来负担的同时也在浪费我们有限的一次能源。
我们有责任保护好环境并且最充分地利用我们的一次能源。
这需要提出对一次能源进行更有效利用的理念。
对能源进行更充分利用的成果是缩减燃油成本并降低排放。
降低排放有利于船舶的“绿色”形象,这一点在航运市场的竞争中正在逐步成为一个有利因素。
废热回收利用系统的应用有三种优势:1、航运用公司因缩减了年度燃料成本而受益。
2、航运公司可为二氧化碳和一氧化氮这类废气的减排做出贡献。
3、航运公司因在航运市场上竞争力提升而获益。
在道德层面上,企业有责任谨慎对待地球上有限的能源,同时寻找到一种环保的解决办法。
为废热回收进行机器调试机器的排气温度很高,其中约有25%的输入能量可以利用。
这些能量是适用于废热回收的潜在资源。
然而通过调整机器进气温度可以使排气温度升高。
在热带地区,通过涡轮增压机从机舱吸入空气,柴油机的进气温度的最高值可达45℃,如利用进气管道从机舱外吸入空气,机器的进气温度可设定为不超过35℃。
(图二)这种情况下,可再次配合使用涡轮增压器使机器热负荷重新达到机器进气温度为45℃时的值。
为提升机器排气温度而进行调试时,重要的一点,是调试机器的热负荷不得超过惯常值,以便不会危害到机器的安全性能。
即便一部分排气被分流到动力涡轮机而无法由涡轮增压器利用,机器的热负荷依然低于传统机器。
由于涡轮增压器同动力涡轮进行了特定配合,也由于进气调整,使涡轮增压器发挥了最大有效效率。
根据ISO标准,这种调试会导致油耗略微升高,但回收的能量要多过于对高能耗带来的功率损失而进行的补偿,柴油机需装备废气门以确保低温环境下气缸压力保持在许可范围内。
现今,高效涡轮增压器在大功率范围内可剩余功率,这就允许在涡轮增压器驱动燃气涡轮或所谓的动力涡轮装置前对一部分废气进行分流,对于常见调试的柴油机来说,这个优点并不值得加以利用。
然而,在ISO标准下,同最高吸气温度为45℃的传统调试型柴油机相比,从外部吸气再配合使用涡轮增压器可以分流出更多的废气。
因此,再配合使用增压系统提升了废气温度,并且在涡轮增压器工作前可分流出更多废气,从而可以获取相当可观的回收潜热。
综合热回收装置我们倡导的综合热回收装置包括一个双重压力节能器,一台多级双压蒸汽涡轮,一台动力涡轮,一台由蒸汽涡轮和动力涡轮驱动的交流发电机,一套给水预热系统和一个轴马达/交流发电机系统(图4)废气节能器废热节能器包括一个有高压蒸发器和过热部件的高压部分及一个有低压蒸发器和过热部件的低压部分,高压汽筒内的压力达9.5bar,节能器出口温度不低于160℃以防出口处产生硫腐蚀,窄点温度为10℃,低压汽筒内的压力可达3.8bar。
从高压汽筒中抽取的饱合蒸汽用于船舶日常供暖。
给水加热在第一级,给水由缸套冷却水加热到85℃之后,仅供向高压部件的给水在扫气空冷器中进一步加热温度至150℃至170℃,扫气冷却器的设计可消散全部扫气热量同时使给水加热部件保持干燥运转。
涡轮发电机使用转速为6750转/分的双压蒸汽涡轮机,高压侧工作时入口压力达8.5-9.5bar,这要求电容器三级压力为0.065bar。
选定的节能器在出口温度不影响窄点(10℃)的前提下可确定低压,节能器出口温度达160℃,考虑到涡轮入口处的低压蒸汽压力在3.0-3.5bar,这要求电容器的六级涡轮压力为0.065 bar。
蒸汽涡轮和发电机之间装有减速齿轮可将涡轮机速度降到1800转/分的发电机速度。
动力涡轮将产生的功率通过降速齿轮和超速离合器传入蒸汽涡轮。
动力涡轮动力涡轮使用分流的废气来生产轴动力,将其用于蒸汽涡轮中驱动发电机,这种涡轮是通过了实践验证的增压涡轮经过微小改进而成的。
与带有自由运动转子的涡轮增压机不同,动力涡轮用于废热回收系统中要采用特定匹配,这是因为当涡轮同发电机相连时按照恒速运转曲线图表工作,动力涡轮的扭矩通过减速齿轮和超速离合器传递给蒸汽涡轮,万一发生跳闸,使用超速离合器来保护动力涡轮。
动力涡轮在55%-100%机器负荷范围内工作,排气流量由排气总管出口孔控制,在不足55%机器负荷时停止向动力涡轮供应排气,这是因为在不足55%机器负荷条件下涡轮增压器效率不高,因而不允许废气分流驱动动力涡轮,因为动力涡轮的膨胀比及效率几乎同涡轮增压器一样,因而动力涡轮的废气出口温度也大致等同于涡轮增压器,因此供向动力涡轮的排气流量操作可采用若干放式控制(图7)废气门机器的调试操作要在进气温度-5℃~35℃范围内进行,当机器在这个进气温度范围内操作时机器的最大压力也保持在许可范围内,如果机器在吸气温度低于-5℃条件下工作,就要保护机器避免由于冷空气密度过高而引发气缸压力过大带来损坏,这点可以通过采用扫气或排气废气门实现。
尽管排气废气门有多种热力优势,但扫气废气门可避免同高温热气接触,可靠性更高,因而是最佳选择。
阀件通过简单的开/关作用工作,如果周围气温降到-5℃以下,废气门打开,扫气就转道通向进气管。
轴马达/交流发电机系统轴马达/交流发电机是低速型的,直接安装在螺旋桨轴在线,它使用变频电力工作。
频率控制系统调节进出电源的频率。
该系统工作电压6600伏,它可以像马达或交流发电机一样工作。
综合热回收设备操作模式如下:A:马达模式热回收系统产生的电能多于船舶日用电能需求,剩余电力用于马达/交流发电机为螺旋桨轴提供更多电力。
B:交流发电机模式热回收系统产生的电能不能满足船舶日用电能需求,不足电力由马达/交流发电机系统发出。
C:增压器模式需求推进力大于主机产生推进力,马达/交流发电机系统利用热回收系统和辅机产生所需的电力,起到电动机作用。
可选操作模式D:应急推进模式主机同螺旋桨轴断开,船舶由轴马达利用辅机提供电力驱动。
系统在优化设备操作方面有很大灵活性,可以将运行成本最低化或将推进力最大化,使用热回收系统可减少用于发电的辅机组数目,这些机组大幅缩减可进一步节约运营成本。
综合热回收设备的前景可回收能量取决于机器状况,参考ISO状况(吸气温度25℃,扫气冷却水温度25℃)。
排气回压及吸气压力损耗变大,机器脏污及吸气温度上升都会导致排气温度升高,因而使蒸汽涡轮输出变大的同时动力涡轮输出变小。
并且燃油消耗也会随着机器运行状况的变化而增大。
综合热回收设备运行状况阐明如下:A1=ISO状况,全新机器(参考状况)A2=ISO状况,排气回压和吸气压力损耗最大A3=ISO状况,机器中度磨损A4=ISO状况,机器重度磨损B1=热带气候,新机器B2=热带气候,排气回压和吸气压力损耗最大B3=热带气候,机器中度磨损B4=热带气候,机器重度磨损当操作状况由A1转换为B4,预计可出现下列变化(图10):耗油率上升2.3%蒸汽涡轮输出上升25.8%动力涡轮输出下降10%出于经济性考虑,常用操作认定在A3到B3状态之间对最大连续功率为68.640KW的苏尔寿12RT-flex96C型柴油机来说,其涡轮发电机输出如图11所示,当机器在85%负荷状态时,涡轮发电机输出为7000KW,这大约是发动机功率的11%,相对于不采用热回收调试的机器节约了10.5%的燃油。
采用热回收设备和不采用热回收设备的机器热平衡比较如图12所示。
14缸的苏尔寿RT-flex96C柴油机联合使用废热回收设备可产生75,658 KW的有效轴工作负荷。
等同于最大持续功率为89.000KW的柴油机不采用热回收设备。
这些功率足以驱动下一代超大型集装箱船,这些功率也够单螺旋装低限使用,大型集装箱船应用综合热回收设备有如下优点:节约年度燃油成本船舶环保使用可靠的推进机械经济因素思考若想使综合热回收装置更加引起使用者的兴趣,投资回报期不应超过五年。
对于包括一台最大连续功率为68.0640KW的苏尔寿12RT-flex96C型柴油机和4台(每台功率3600KW)的Wartsila 8L32柴油发电机组的推进装置来讲,其运行成本可依据下列标准估算:主机工作负荷 =85%负载=58,344KW年度运行时间 =6500小时平均船舶服务功率 =4000KWe重油价格 =150美元/吨重油发热值 =40,500千焦/千克传统推进装置 = 标准主机:工作负载时的制动油耗 =169.7 克/千瓦时重油日用耗油量 = 247.87 吨辅机;工作负载时的制动油耗 =192.0 克/千瓦时重油日用耗油量 = 19.43 吨重油日用耗油总量 = 267.30 吨年度燃油总成本 =10,859,062美元=100%采用综合热回收设备的推进系统废热回收装置产生6740KWe能量,其中4000KWe用于船舶日常使用,因此剩余2740KWe 能量中有2600KWe用做为轴动力用于船舶推进。
主机服务功率达到55,744 kw(81.2%工作负载)工作负载下的制动油耗 =168.5克/千瓦时重油日用耗油量 = 237.67 吨年度燃油成本 =9,655,343美元=88.9%年度节约燃油成本 =1,204,000美元节约维修成本和滑油成本:在海上辅机不运行时,采用综合废热回收节约了装置维修成本和滑油成本。