带余热回收的锅炉热水系统设计.docx

带余热回收的锅炉热水系统设计生活区舱室或机器处所往往需要配置加热设施，其中热水锅炉便是常选用的设备。柴油机是利用柴油与空气在气缸内混合燃烧，产生高温高压燃气来推动活塞运动而提供机械能的装置。柴油机工作时，柴油燃烧会产生大量的热能，气缸内气体温度最高可达1800℃以上，然而燃烧产生的热能只有30%～40%转变为机械能，约有20%～25%的能量会被冷却水系统带走。如何回收利用柴油机燃烧产生的余热，提高船舶能效指数一直是船舶设计者研究的问题。下面介绍一种柴油机余热回收系统：2系统组成该系统主要由两个子系统组成：热水锅炉系统和柴油机缸套淡水冷却水系统，如图1所示。两个系统通过相关的管路和热交换器连接，形成一个热交换系统，吸收利用柴油机运行过程中产生的余热，为热水锅炉系统提供额外的能量。系统主要设备见图1。1热水锅炉系统;2柴油机缸套冷却水系统;3海水冷却系统;101热水锅炉;102热媒循环泵;103加药装置;104第一膨胀水箱;105直通温控阀;106安全阀;107阀;108阀;109滤器;110阀;111阀;112阀;113阀;114阀;115阀;201第一热交换器;202柴油机;203第二热交换器;204三通温控阀;205第二膨胀水箱;301供暖设备;302三通温控阀;303自动透气阀。3工作原理（1）柴油机的缸套冷却水出口与第一热交换器第一入口之间连接由温控三通阀自动控制;第一热交换器第一出口与柴油机的缸套冷却水进口之间连接有第二膨胀水箱;温控三通阀与柴油机的缸套冷却水进口之间连接有第二热交换器;（2）从柴油机的缸套冷却水出口流出的缸套冷却水可经过第二热交换器进行热交换冷却后，再回至柴油机缸套冷却水进口进行循环;也可通过温控三通阀将从柴油机缸套冷却水出口流出的冷却水流入第一热交换器进行热交换，将柴油机做功产生的余热交换至锅炉热水系统循环管路中;（3）基于柴油机缸套水温高于热水锅炉循环水温，由温控三通阀合理分配流至第一热交换器的缸套冷却水流量，可将柴油机运行产生的部分余热交换至锅炉热水循环管路，服务于舱室供暖设备。其工作原理是：通过温控三通阀将柴油机运行产生的余热剩余部分分配流入第二热交换器，将剩余热量交换至海水冷却系统，以保证柴油机运行时缸套冷却水进口温度始终稳定在85℃，维护柴油机的正常工作;（4）根据柴油机要求缸套水进口温度约为85℃，将温控三通阀的温度传感器探头设置在柴油机缸套水的进口，温控三通阀至第一热交换器进口为直通管线，温控三通阀至第二热交换器进口为旁通管线，优先保证直通侧的缸套水流量;（5）三通阀初始状态为直通侧全开、旁通侧全闭;随着柴油机负荷上升，所产生的缸套水余热功率也相应的上升，第一热交换器所回收的缸套水余热量逐步达到额定值;当缸套水余热量大于第一热交换器所回收余热额定值时，温控三通阀将减小直通侧流量、增大旁通侧流量，将缸套水多余的热量交换至海水冷却系统;当缸套水余热功率降低时，温控三通阀的动作则反之;（6）将第二膨胀水箱设置在第一热交换器第一出口至柴油机缸套水进口的连接管路最高点，系统运行产生的气泡会透至第二膨胀水箱，减少系统的气泡含量，提高系统的热交换效率;当柴油机缸套冷却水系统中水量减少至一定时，可通过第二膨胀水箱进行补水，以保证系统的正常运行;（7）热媒循环泵组出口与热水锅炉之間连接有第一热交换器;热水锅炉出口与热媒循环泵组进口之间连接有直通温控阀、供暖设备、三通温控阀;（8）热媒循环泵驱动热水经热水锅炉系统依次通过第一热交换器、热水锅炉对热水进行加热，加热后再经热水锅炉系统至供暖设备进行热交换，达到供暖目的;（9）热水锅炉回水温度设定为70℃，出水温度设定为85℃，其与柴油机缸套水进口水温相当。在热水锅炉系统进出总管上设置直通温控阀，温度传感器设置在热水锅炉进口，当热水锅炉进口处温度高于70℃，说明供暖设备消耗热能较少，直通温控阀打开，将部分热水就近回流至回水总管上，减少系统能量损耗;锅炉燃烧器由温度传感器进行控制的，当锅炉内水温度低于70℃时，燃烧器自动开启;当水加热至85℃时，燃烧器自动停止;燃烧器并无变频措施，通过回收柴油机缸套水余热和合理设计系统来降低燃烧器的工作时间，以此达到节能目的;（10）在供暖设备热水进出口设置三通温控阀，通过三通温控阀可合理分配流入供暖设备的热水流量。当供暖设备满负荷运行时，三通温控阀旁通侧关闭、加热侧完全打开;当供暖设备降负荷或者停止运行时，三通温控阀旁通侧部分打开或者完全打开、加热侧部分关闭或者完全关闭，减少了加热介质对供暖设备内能量交换器的冲击、腐蚀，延长了供暖设备的使用寿命，同时也降低了系统的能量损耗;（11）在热水锅炉系统回水管路最高点，设置自动透气阀，当热水锅炉系统中存有空气泡时，空气泡能从自动透气阀中自动溢出，减少了热水锅炉系统中存留的空气泡数量，有效