基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)及方法，綜上所述，本發(fā)明基于熱管型余熱經(jīng)濟器，優(yōu)化艦船余熱供暖系統(tǒng)，提高自動化水平，解決變工況變負荷的余熱利用系統(tǒng)控制問題，并避免煙氣低溫腐蝕。該系統(tǒng)主要原理為：經(jīng)煙氣加熱后，余熱經(jīng)濟器熱水出口溫度在85℃左右，首先通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，再通過洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水柜給水，余熱利用后回水溫度～25℃。
【專利說明】
基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水面艦船節(jié)能減排領(lǐng)域，特別涉及一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱管型余熱經(jīng)濟器能夠?qū)崿F(xiàn)原動機排煙熱能的高效置換。但原動機的排煙熱能與全船供暖負荷都在不斷變化。負荷變工況、熱量不匹配是艦船余熱利用的普遍現(xiàn)象。傳統(tǒng)的艦船余熱利用系統(tǒng)自動化水平較低，并且往往需要增設(shè)熱井、冷卻海水栗等設(shè)備，在夏季等無需用熱工況，反而成為耗能系統(tǒng)，沒有起到應(yīng)有的節(jié)能減排效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)及方法，能夠使艦船余熱供暖系具有自動控制功能、良好調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)艦船排煙熱能的高效梯級利用，降低艦船冬季供暖負荷。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，包括:
原動機通過煙氣調(diào)節(jié)閥與熱管余熱經(jīng)濟器連接，煙氣調(diào)節(jié)閥與一煙氣調(diào)節(jié)閥電機連接，煙氣調(diào)節(jié)閥電機調(diào)節(jié)煙氣調(diào)節(jié)閥的出氣大小，原動機的排煙煙氣通過煙氣調(diào)節(jié)閥加熱所述熱管型余熱經(jīng)濟器，設(shè)置于所述熱水出口處的第一溫度測點，所述煙氣調(diào)節(jié)閥電機與第一溫度測點聯(lián)動，用于將熱管余熱經(jīng)濟器熱水出口溫度控制在85°C左右；
與所述熱管余熱經(jīng)濟器連接的循環(huán)水余熱利用裝置，循環(huán)水余熱利用裝置用于加熱空調(diào)循環(huán)水；
與所述循環(huán)水余熱利用裝置連接的洗滌水板式熱交換器，與所述洗滌水板式熱交換器連接的電加熱洗滌水壓力水柜；
余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的進水端與所述洗滌水板式熱交換器連接，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的出水端與所述熱管余熱經(jīng)濟器連接，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗側(cè)的第三熱水旁通閥，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗與熱管余熱經(jīng)濟器的連通管路上的膨脹水箱，設(shè)置于原動機的煙氣出口的第四溫度測點，所述第三熱水旁通閥與所述第四溫度測點聯(lián)動，當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C ;
設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置循環(huán)水出口側(cè)的第二溫度測點，設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置側(cè)的與所述第二溫度測點聯(lián)動的第一熱水旁通閥，所述第一熱水旁通閥的進水端連接于所述熱管余熱經(jīng)濟器與循環(huán)水余熱利用裝置的連通管路上，所述第一熱水旁通閥的出水端連接于循環(huán)水余熱利用裝置與洗滌水板式熱交換器的連通管路上，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測到當(dāng)循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度超過45°C時余熱，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C ; 設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器的洗滌水出口側(cè)的第三溫度測點，設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器側(cè)的與所述第三溫度測點聯(lián)動的第二熱水旁通閥，所述第二熱水旁通閥的進水端連接于所述循環(huán)水余熱利用裝置與洗滌水板式熱交換器的連通管路上，所述第二熱水旁通閥的出水端連接于所述洗滌水板式熱交換器與所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的連通管路上，當(dāng)洗滌水板式熱交換器出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60°C。
[0005]進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括與所述循環(huán)水余熱利用裝置連接的蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置。
[0006]進一步的，在上述系統(tǒng)中，所述電加熱洗滌水壓力水柜，用于當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C。
[0007]
根據(jù)本發(fā)明的另一面，提供一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖方法，包括:
原動機的排煙煙氣加熱所述熱管余熱經(jīng)濟器，通過所述第一溫度測點和煙氣調(diào)節(jié)閥控制所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水出口溫度在85°C左右；
經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測得所述循環(huán)水余熱利用裝置的出水溫度超過45°C時，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C，
經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水，當(dāng)所述第三溫度測點測得洗滌水板式熱交換器的出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60 °C;
當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低導(dǎo)致第四溫度測點測出的煙氣出口的溫度低于190 °(:時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 0C ο
[0008]進一步的，在上述方法中，經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水的步驟之后，還包括:
當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置，使循環(huán)水余熱利用裝置輸出的循環(huán)水溫度達到45°C。
[0009]進一步的，在上述方法中，經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水的步驟之后，還包括:
當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過電加熱洗滌水壓力水柜對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于熱管型余熱經(jīng)濟器，優(yōu)化艦船余熱供暖系統(tǒng)，提高自動化水平，解決變工況變負荷的余熱利用系統(tǒng)控制問題，并避免煙氣低溫腐蝕。該系統(tǒng)主要原理為:經(jīng)煙氣加熱后，余熱經(jīng)濟器熱水出口溫度在85°C左右，首先通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，再通過洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水柜給水，余熱利用后回水溫度?25°C。整套系統(tǒng)采用自動控制，主要控制設(shè)備包括2只設(shè)置在換熱器進出口的熱水旁通閥:第一熱水旁通閥對應(yīng)的第二溫度測點為循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度，當(dāng)循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度超過45°C時余熱熱水旁通閥開啟；第二熱水旁通閥對應(yīng)的第三溫度測點為洗滌水板式熱交換器出水溫度，當(dāng)該出水溫度超過60°C時余熱熱水旁通閥開啟，若余熱負荷不足以使出水溫度達到以上設(shè)定值，系統(tǒng)通過蒸汽/電加熱進一步使熱水升溫;系統(tǒng)另一主要控制設(shè)備為設(shè)置在熱管型余熱經(jīng)濟器內(nèi)的煙氣調(diào)節(jié)閥，該煙氣調(diào)節(jié)閥始終控制余熱經(jīng)濟器熱水出水溫度不高于90°C，若第一溫度測點測得的經(jīng)煙氣加熱后的熱管余熱經(jīng)濟器出水溫度超過此設(shè)定值，說明全船熱負荷需求太小，煙氣調(diào)節(jié)閥電機驅(qū)動的煙氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)(關(guān)小)，反之亦然，煙氣調(diào)節(jié)擋板閥亦可手動調(diào)節(jié)。因此，在過渡季節(jié)及夏季，全船僅有少量熱用戶時，可通過以上3種控制策略聯(lián)合運行，確保煙氣按比例進行旁通，余熱經(jīng)濟器出水溫度始終為85°C，同時循環(huán)水余熱利用裝置、洗滌水板式熱交換器出水溫度不超過規(guī)定值。若全船無熱用戶，煙氣調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉。在余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗進出口設(shè)置第三旁通調(diào)節(jié)閥，第三旁通調(diào)節(jié)閥與煙氣出口的第四溫度測點聯(lián)動。通過調(diào)節(jié)循環(huán)水量，確保煙氣出口溫度始終保持190°C以上，避免出現(xiàn)原動機低負荷時出現(xiàn)煙氣低溫露點腐蝕。
[0011]
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一實施例的基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，包括:
原動機通過煙氣調(diào)節(jié)閥I與熱管余熱經(jīng)濟器2連接，煙氣調(diào)節(jié)閥I與一煙氣調(diào)節(jié)閥電機3連接，煙氣調(diào)節(jié)閥電機3調(diào)節(jié)煙氣調(diào)節(jié)閥I的出氣大小，原動機的排煙煙氣通過煙氣調(diào)節(jié)閥I加熱所述熱管型余熱經(jīng)濟器2，設(shè)置于所述熱水出口處的第一溫度測點4，所述煙氣調(diào)節(jié)閥電機與第一溫度測點聯(lián)動，用于將熱管余熱經(jīng)濟器2熱水出口溫度控制在85°C左右;在此，設(shè)置在熱管型余熱經(jīng)濟器中的煙氣調(diào)節(jié)閥作為系統(tǒng)總熱負荷調(diào)節(jié)機構(gòu)，控制余熱經(jīng)濟器熱水出水溫度不高于90°C，若經(jīng)煙氣加熱后的余熱經(jīng)濟器出水溫度超過此設(shè)定值，說明全船總熱負荷需求太小，煙氣調(diào)節(jié)閥電機驅(qū)動的煙氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)(關(guān)小)，反之亦然；
與所述熱管余熱經(jīng)濟器2連接的循環(huán)水余熱利用裝置5，循環(huán)水余熱利用裝置5用于加熱空調(diào)循環(huán)水，以為全艦艙室供暖;優(yōu)選的，還包括與所述循環(huán)水余熱利用裝置5連接的蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置6，在此，當(dāng)原動機煙氣熱量不足時，通過蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置，使循環(huán)水余熱利用裝置輸出的循環(huán)水溫度達到45°C，滿足冬季艙室供暖需求；
與所述循環(huán)水余熱利用裝置5連接的洗滌水板式熱交換器7，與所述洗滌水板式熱交換器7連接的電加熱洗滌水壓力水柜8;根據(jù)艙室供暖負荷的不同，經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的煙氣熱水溫度為50°C-85°C，該熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器加熱所述電加熱洗滌水壓力水柜給水；
余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9的進水端與所述洗滌水板式熱交換器7連接，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9的出水端與所述熱管余熱經(jīng)濟器2連接，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9側(cè)的第三熱水旁通閥10，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9與熱管余熱經(jīng)濟器2的連通管路上的膨脹水箱11，設(shè)置于原動機的煙氣出口的第四溫度測點12，所述第三熱水旁通閥10與所述第四溫度測點12聯(lián)動，當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低時，通過第三熱水旁通閥10減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C ;在此，為防止原動機處于部分負荷，排出煙氣量及溫度較低，經(jīng)余熱利用后，煙氣溫度進一步降低，出現(xiàn)低溫露點腐蝕的情況，在余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗需設(shè)置第三熱水旁通閥，第三熱水旁通閥溫度測點為煙氣出口溫度，原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C ;
設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置5循環(huán)水出口側(cè)的第二溫度測點13，設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置5側(cè)的與所述第二溫度測點13聯(lián)動的第一熱水旁通閥14，所述第一熱水旁通閥14的進水端連接于所述熱管余熱經(jīng)濟器2與循環(huán)水余熱利用裝置5的連通管路上，所述第一熱水旁通閥14的出水端連接于循環(huán)水余熱利用裝置5與洗滌水板式熱交換器7的連通管路上，當(dāng)?shù)诙囟葴y點13測到當(dāng)循環(huán)水余熱利用裝置5出水溫度超過45°C時余熱，所述第一熱水旁通閥14開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C ;
設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器7的洗滌水出口側(cè)的第三溫度測點15，設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器7側(cè)的與所述第三溫度測點15聯(lián)動的第二熱水旁通閥16，所述第二熱水旁通閥16的進水端連接于所述循環(huán)水余熱利用裝置5與洗滌水板式熱交換器7的連通管路上，所述第二熱水旁通閥16的出水端連接于所述洗滌水板式熱交換器7與所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗9的連通管路上，當(dāng)洗滌水板式熱交換器7出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥16開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60°C。優(yōu)選的，所述電加熱洗滌水壓力水柜8，用于當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C，滿足洗滌熱水溫度需求。在過渡季節(jié)及夏季，全船僅有少量熱用戶時，可通過以上煙氣調(diào)節(jié)閥、第一熱水旁通閥、第二熱水旁通閥三種控制手段聯(lián)合運行，確保煙氣按比例進行旁通，熱管余熱經(jīng)濟器出水溫度始終為85°C，同時循環(huán)水余熱利用裝置、洗滌水板式熱交換器出水溫度不超過規(guī)定值。若全船無熱用戶，煙氣調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉。煙氣調(diào)節(jié)閥同樣可手動調(diào)節(jié)，手動調(diào)節(jié)模式分為0、40%、70%和100%，共4個檔位。以上系統(tǒng)設(shè)計及控制措施可確保全船供暖處于部分負荷或無需供暖時，本發(fā)明能夠充分利用原動機排煙熱量，利用余熱實現(xiàn)艦船供暖，使艦船余熱供暖系具有自動控制功能、良好調(diào)節(jié)能力，降低艦船冬季供暖負荷，實現(xiàn)艦船排煙熱能的高效梯級利用，系統(tǒng)不需要熱井以及冷卻海水栗將置換出的熱能額外進行冷卻，起到真正意義的節(jié)能效果，提高續(xù)航力及經(jīng)濟性，同時系統(tǒng)可避免煙氣露點腐蝕問題，實現(xiàn)安全可靠長期運行。熱管余熱經(jīng)濟器熱水回路需配置余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗以及膨脹水箱。本發(fā)明中，熱管余熱經(jīng)濟器的熱水首先經(jīng)過循環(huán)水余熱利用裝置，再經(jīng)過洗滌水板式熱交換器進行余熱梯級利用，盡量降低余熱利用后經(jīng)濟器水溫，拉大溫差，降低經(jīng)濟器循環(huán)水流量，以減小余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗功耗，熱管余熱經(jīng)濟器熱水回路作為閉式循環(huán)，設(shè)置膨脹水箱。
[0015]本發(fā)明還提供另一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖方法，使用上述熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，包括:
步驟SI，原動機的排煙煙氣加熱所述熱管余熱經(jīng)濟器，通過所述第一溫度測點和煙氣調(diào)節(jié)閥控制所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水出口溫度在85°C左右;設(shè)置在熱管型余熱經(jīng)濟器中的煙氣調(diào)節(jié)閥作為系統(tǒng)總熱負荷調(diào)節(jié)機構(gòu)，控制余熱經(jīng)濟器熱水出水溫度不高于90°C，若經(jīng)煙氣加熱后的余熱經(jīng)濟器出水溫度超過此設(shè)定值，說明全船總熱負荷需求太小，煙氣調(diào)節(jié)閥電機驅(qū)動的煙氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)(關(guān)小)，反之亦然；
步驟S2，經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測得所述循環(huán)水余熱利用裝置的出水溫度超過45°(:時，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C，當(dāng)原動機煙氣熱量不足時，通過蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置，使循環(huán)水余熱利用裝置輸出的循環(huán)水溫度達到45°C;在此，經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，冬季工況下空調(diào)循環(huán)水負荷為艦船最主要熱用戶，系統(tǒng)首先通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，在循環(huán)水余熱利用裝置循環(huán)水出口側(cè)設(shè)定第二溫度測點，在余熱經(jīng)濟器熱水側(cè)設(shè)置與第二溫度測點聯(lián)動的第一熱水旁通閥，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測得所述循環(huán)水余熱利用裝置的出水溫度超過45°C時，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C，優(yōu)選的，當(dāng)原動機煙氣熱量不足時，通過蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置，使循環(huán)水余熱利用裝置輸出的循環(huán)水溫度達到45°C，滿足冬季艙室供暖需求；
步驟S3，經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水，當(dāng)所述第三溫度測點測得洗滌水板式熱交換器的出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60°C，優(yōu)選的，當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過電加熱洗滌水壓力水柜對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到600C ；在此，根據(jù)艙室供暖負荷的不同，經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的煙氣熱水溫度為50°C_85°C，該熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水，在洗滌水板式熱交換器的洗滌水出口側(cè)設(shè)定第三溫度測點，在洗滌水板式熱交換器側(cè)設(shè)置與所述第三溫度測點聯(lián)動的第二熱水旁通閥，當(dāng)所述第三溫度測點測得洗滌水板式熱交換器的出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60°C，當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過電加熱洗滌水壓力水柜對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C，滿足洗滌熱水溫度需求；
步驟S4當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低導(dǎo)致第四溫度測點測出的煙氣出口的溫度低于190 °(:時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C。在此，為防止原動機處于部分負荷，排出煙氣量及溫度較低，經(jīng)余熱利用后，煙氣溫度進一步降低，出現(xiàn)低溫露點腐蝕的情況，在余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗需設(shè)置第三熱水旁通閥，第四溫度測點用于測定煙氣出口溫度，當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低導(dǎo)致時煙氣出口溫度低于190 °C，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C，即在原動機排煙能量不足的情況下，為防止出現(xiàn)煙氣溫度過低產(chǎn)生低溫露點腐蝕，余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗設(shè)置進出口第三旁通調(diào)節(jié)閥，第三旁通調(diào)節(jié)閥與第四溫度測點聯(lián)動，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水量，確保煙氣出口溫度始終保持190°C以上，避免出現(xiàn)煙氣低溫露點腐蝕。另外，額定工況下余熱利用后熱管余熱經(jīng)濟器回水溫度約25°C，因此，在過渡季節(jié)及夏季，全船僅有少量熱用戶時，可通過以上煙氣調(diào)節(jié)閥、第一熱水旁通閥、第二熱水旁通閥三種控制手段聯(lián)合運行，確保煙氣按比例進行旁通，熱管余熱經(jīng)濟器出水溫度始終為85°C，同時循環(huán)水余熱利用裝置、洗滌水板式熱交換器出水溫度不超過規(guī)定值。若全船無熱用戶，煙氣調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉。煙氣調(diào)節(jié)閥同樣可手動調(diào)節(jié)，手動調(diào)節(jié)模式分為0、40%、70%和100%，共4個檔位。本發(fā)明可確保全船供暖處于部分負荷或無需供暖時，系統(tǒng)不需要熱井以及冷卻海水栗將置換出的熱能額外進行冷卻，起到真正意義的節(jié)能效果，熱管余熱經(jīng)濟器熱水回路需配置余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗以及膨脹水箱。
[0016]綜上所述，本發(fā)明基于熱管型余熱經(jīng)濟器，優(yōu)化艦船余熱供暖系統(tǒng)，提高自動化水平，解決變工況變負荷的余熱利用系統(tǒng)控制問題，并避免煙氣低溫腐蝕。該系統(tǒng)主要原理為:經(jīng)煙氣加熱后，余熱經(jīng)濟器熱水出口溫度在85°C左右，首先通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，再通過洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水柜給水，余熱利用后回水溫度?25°C。整套系統(tǒng)采用自動控制，主要控制設(shè)備包括2只設(shè)置在換熱器進出口的熱水旁通閥:第一熱水旁通閥對應(yīng)的第二溫度測點為循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度，當(dāng)循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度超過45°C時余熱熱水旁通閥開啟；第二熱水旁通閥對應(yīng)的第三溫度測點為洗滌水板式熱交換器出水溫度，當(dāng)該出水溫度超過60°C時余熱熱水旁通閥開啟，若余熱負荷不足以使出水溫度達到以上設(shè)定值，系統(tǒng)通過蒸汽/電加熱進一步使熱水升溫;系統(tǒng)另一主要控制設(shè)備為設(shè)置在熱管型余熱經(jīng)濟器內(nèi)的煙氣調(diào)節(jié)閥，該煙氣調(diào)節(jié)閥始終控制余熱經(jīng)濟器熱水出水溫度不高于90°C，若第一溫度測點測得的經(jīng)煙氣加熱后的熱管余熱經(jīng)濟器出水溫度超過此設(shè)定值，說明全船熱負荷需求太小，煙氣調(diào)節(jié)閥電機驅(qū)動的煙氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)(關(guān)小)，反之亦然，煙氣調(diào)節(jié)擋板閥亦可手動調(diào)節(jié)。因此，在過渡季節(jié)及夏季，全船僅有少量熱用戶時，可通過以上3種控制策略聯(lián)合運行，確保煙氣按比例進行旁通，余熱經(jīng)濟器出水溫度始終為85°C，同時循環(huán)水余熱利用裝置、洗滌水板式熱交換器出水溫度不超過規(guī)定值。若全船無熱用戶，煙氣調(diào)節(jié)閥自動關(guān)閉。在余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗進出口設(shè)置第三旁通調(diào)節(jié)閥，第三旁通調(diào)節(jié)閥與煙氣出口的第四溫度測點聯(lián)動。通過調(diào)節(jié)循環(huán)水量，確保煙氣出口溫度始終保持190°C以上，避免出現(xiàn)原動機低負荷時出現(xiàn)煙氣低溫露點腐蝕。
[0017]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0018]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，包括: 原動機通過煙氣調(diào)節(jié)閥與熱管余熱經(jīng)濟器連接，煙氣調(diào)節(jié)閥與一煙氣調(diào)節(jié)閥電機連接，煙氣調(diào)節(jié)閥電機調(diào)節(jié)煙氣調(diào)節(jié)閥的出氣大小，原動機的排煙煙氣通過煙氣調(diào)節(jié)閥加熱所述熱管型余熱經(jīng)濟器，設(shè)置于所述熱水出口處的第一溫度測點，所述煙氣調(diào)節(jié)閥電機與第一溫度測點聯(lián)動，用于將熱管余熱經(jīng)濟器熱水出口溫度控制在85°C左右； 與所述熱管余熱經(jīng)濟器連接的循環(huán)水余熱利用裝置，循環(huán)水余熱利用裝置用于加熱空調(diào)循環(huán)水； 與所述循環(huán)水余熱利用裝置連接的洗滌水板式熱交換器，與所述洗滌水板式熱交換器連接的電加熱洗滌水壓力水柜； 余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的進水端與所述洗滌水板式熱交換器連接，所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的出水端與所述熱管余熱經(jīng)濟器連接，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗側(cè)的第三熱水旁通閥，并聯(lián)于所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗與熱管余熱經(jīng)濟器的連通管路上的膨脹水箱，設(shè)置于原動機的煙氣出口的第四溫度測點，所述第三熱水旁通閥與所述第四溫度測點聯(lián)動，當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 °C ; 設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置循環(huán)水出口側(cè)的第二溫度測點，設(shè)置于循環(huán)水余熱利用裝置側(cè)的與所述第二溫度測點聯(lián)動的第一熱水旁通閥，所述第一熱水旁通閥的進水端連接于所述熱管余熱經(jīng)濟器與循環(huán)水余熱利用裝置的連通管路上，所述第一熱水旁通閥的出水端連接于循環(huán)水余熱利用裝置與洗滌水板式熱交換器的連通管路上，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測到當(dāng)循環(huán)水余熱利用裝置出水溫度超過45°C時余熱，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C ; 設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器的洗滌水出口側(cè)的第三溫度測點，設(shè)置于所述洗滌水板式熱交換器側(cè)的與所述第三溫度測點聯(lián)動的第二熱水旁通閥，所述第二熱水旁通閥的進水端連接于所述循環(huán)水余熱利用裝置與洗滌水板式熱交換器的連通管路上，所述第二熱水旁通閥的出水端連接于所述洗滌水板式熱交換器與所述余熱經(jīng)濟器循環(huán)水栗的連通管路上，當(dāng)洗滌水板式熱交換器出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60°C。2.如權(quán)利要求1所述的基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述循環(huán)水余熱利用裝置連接的蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置。3.如權(quán)利要求1所述的基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱洗滌水壓力水柜，用于當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C。4.一種基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1?3任一項所述的系統(tǒng)，所述方法包括: 原動機的排煙煙氣加熱所述熱管余熱經(jīng)濟器，通過所述第一溫度測點和煙氣調(diào)節(jié)閥控制所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水出口溫度在85°C左右； 經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水，當(dāng)?shù)诙囟葴y點測得所述循環(huán)水余熱利用裝置的出水溫度超過45°C時，所述第一熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保循環(huán)水經(jīng)加熱后溫度不超過45°C， 經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水，當(dāng)所述第三溫度測點測得洗滌水板式熱交換器的出水溫度超過60°C時，所述第二熱水旁通閥開啟，進行流量旁通調(diào)節(jié)，確保洗滌熱水經(jīng)煙氣熱量加熱后溫度不超過60 °C; 當(dāng)原動機煙氣量不足或煙氣溫度較低導(dǎo)致第四溫度測點測出的煙氣出口的溫度低于190 °(:時，通過第三熱水旁通閥減小循環(huán)水量，確保經(jīng)余熱利用后的煙氣排出溫度不低于190 0C ο5.如權(quán)利要求4所述基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖方法，其特征在于，經(jīng)所述熱管余熱經(jīng)濟器的熱水注入循環(huán)水余熱利用裝置，通過循環(huán)水余熱利用裝置加熱空調(diào)循環(huán)水的步驟之后，還包括: 當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過蒸汽加熱的循環(huán)水加熱裝置，使循環(huán)水余熱利用裝置輸出的循環(huán)水溫度達到45°C。6.如權(quán)利要求4所述基于熱管余熱經(jīng)濟器的艦船余熱供暖方法，其特征在于，經(jīng)循環(huán)水余熱利用裝置的熱水繼續(xù)通過洗滌水板式熱交換器，所述洗滌水板式熱交換器加熱電加熱洗滌水壓力水柜給水的步驟之后，還包括: 當(dāng)原動機的煙氣熱量不足時，通過電加熱洗滌水壓力水柜對洗滌熱水進一步加熱，使洗滌熱水出水溫度達到60°C。
【文檔編號】F24D3/02GK105928050SQ201610211974
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】林芃, 韓偉, 汪婦歡
【申請人】中國艦船研究設(shè)計中心