船舶柴油机排烟余热回收系统热力性能研究

摘要

船舶是能源消耗量巨大的运输工具，随着油价的上涨，国际海事组织限制污染排放法规的发布，如何有效降低船舶能耗，减少污染排放成为一个迫在眉睫的课题。船舶柴油机的排烟中含有大量的可回收热量，如果能够利用这部分热量为船舶正常航行提供电力或加热蒸汽，就能在一定程度上减少船舶的燃油消耗量，提升船舶节能性能，节省大量运营成本。
　　本文设计了以动力涡轮、余热锅炉、汽轮发电机组、外部预热器、凝汽器为主要组成部分的船舶柴油机排烟余热回收通用系统，开发了对应的系统软件，用于评估各类船型的节能潜力。在此基础上以48000DWT油船为例，纵向对比分析了同一船型不同工况下该排烟余热利用系统的热力性能参数、余热发电功率、节油量等系统性能参数随主机工况变化的规律。再以48000DWT油船、82000DWT散货船、4250TEU集装箱船为例，横向对比了不同应用条件下该排烟余热回收系统的工作性能、节能性能。
　　分析结果表明，随着主机功率的降低，余热回收系统余热回收总量、余热发电功率、系统节油量及节油率等均呈现随着主机工况的降低先减小后增大，40％工况后又减小的变化趋势；100%工况下，4250TEU集装箱船系统余热回收总量为7714kW，发电功率可达1833kW，完全能满足船舶正常航行用电需求，此时节省燃油量为367.7kg/h，系统节油率最高能达到3.56%；对比三型船的动力涡轮、汽轮机发电机节能效果，发现油船、散货船系统初始热力参数相似，汽轮机发电量、节油量相差不多，但散货船发电比远高于油船。集装箱船由于本身排烟温度高、流量大，采用汽轮机发电机节能效果最为显著；三型船中只有4250TEU集装箱船有旁通废气，但旁通流量仅占废气总流量的3.9%，此时动力涡轮节能减排效果不明显。
　　上述结论表明本文设计的船舶柴油机排烟余热回收系统及其对应的软件平台具有较强的通用性，能够用于评估各类船型的节能潜力，为船舶采取具体的节能减排措施提供一些决策支持。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 国内外发展现状

1.4 课题研究内容

第2章 船舶柴油机余热回收系统性能计算数学模型

2.1 船舶柴油机排烟余热回收系统性能计算数学模型

2.2 本章小结

第3章 船舶柴油机余热回收系统设计及软件开发

3.1 船舶柴油机余热回收系统方案制定

3.2船舶余热回收系统工作性能计算程序及组态开发

3.3 本章小结

第4章 船舶柴油机余热回收系统工作性能分析

4.1船舶柴油机排烟余热回收系统设计计算与分析

4.2 主机不同工况下余热回收系统工作性能分析

4.3 余热回收系统节能性能分析

4.4 本章小结

第5章 不同应用条件下船舶柴油机排烟余热回收系统工作性能分析

5.1 不同应用条件下排烟余热回收系统工作性能对比

5.2不同应用条件下余热回收系统节能减排性能对比分析

5.3船舶柴油机排烟余热回收系统应用建议

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢