Повышение энергетической эффективности судовой энергетической установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?й насос; 13 - теплый ящик; 14 - питательный насос
Применение СГУТ на судах с мощными СОД не менее эффективно, чем на судах с МОД (у СОД даже более высокие температуры ОГ). Особенно эффективны (комплексные системы утилизации теплоты СОД с использованием ВТО. Различные фирмы давно используют высокотемпературное охлаждение (ВТО) в отдельных типах СОД. Так, в США в течение многих лет работали с ВТО 4-тактные дизели фирм "Куппер - Бессемер", "Фербенкс - Морзе", "Вортингтон", "Мирлисс" мощностью до 3,5 МВт. Дизели фирм "Энтерпрайз" и "Норберг" (температура охлаждающей воды около 120С) установлены на речных толкачах в США.
В настоящее время организация ВТО в СОД большой мощности приобретает новый смысл, так как позволяет широко использовать теплоту в едином цикле со СГУТ отработавших газов. Такие работы ведутся фирмами "Зульцер" и "Пилстик" (Франция) (температура воды, выходящей из ГД, достигает 120-130С). Фирмой "Зульцер" проведены стендовые испытания СОД 6ZL40/48 с температурой охлаждающей воды, изменявшейся от 80 до 130С, что вызвало ощутимое изменение теплового баланса двигателя. В процессе исследований было установлено постоянство удельного расхода и напряжений в деталях двигателя. Характерными особенностями СГУТ с ВТО (рис.5.2), разработанной фирмой "Пилстик", являются утилизационный котел с двумя ступенями давления пара, промежуточный подвод пара в ступени низкого давления турбины, использование теплоты охлаждения воздуха и теплоты охлаждения цилиндров ГД. По данным фирмы, такая СГУТ позволяет обеспечить мощность турбины, равную 8-9% мощности ГД. Основные принципы схемы СГУТ фирмы "Пилстик" использованы фирмой "Исикавадзима Харима Индастриз" (Япония) при создании СЭУ судна "Нептун Ориент" с главным двигателем 6PC-4-2L мощностью около 7 МВт. В этой установке имеется возможность избыточную мощность турбин передавать на вал ГД, а при недостатке мощности турбины вращать вал генератора от ГД [9].
Фирмой "Хитачи" (Япония) создана установка, называемая "Twin Bank" (рис.5.3), которая состоит из сдвоенного двигателя K45GF суммарной мощностью 7,7 МВт (работает через редуктор на винт большого диаметра), СГУТ и рулевого устройства "Хастие" в комплексе с авторулевым "Араке". СГУТ работает на перегретом паре давлением 0,23 МПа и температурой перегрева 205С. Ее характерная особенность - 2-ступенчатый подогрев питательной воды за счет теплоты охлаждения цилиндров и теплоты охлаждения наддувочного воздуха. СГУТ позволяет экономить около 6,5% теплоты, вносимой с топливом.
Рис.5.2 Схема СГУТ энергетической установки с СОД фирмы "Пилстик", работающим с ВТО:
- теплообменник; 2 - циркуляционный насос; 3, 5 - сепараторы пара соответственно низкого и высокого давлений; 4 - утилизационный котел (УК); 6 - циркуляционный насос; 7 - утилизационный турбогенератор (УТГ); 8 - вакуумный конденсатор; 9 - конденсатный насос; 10 - теплый ящик; 11 - питательный насос; 12 - охладитель воздуха; 13 - ГД; 14 - главный насос пресной воды
Рис.5.3 Схема СГУТ фирмы "Хитачи":
- УК; 2 - УТГ; 3 - вакуумный конденсатор; 4 - конденсатный насос; 5 - теплый ящик; 6 - питательный насос; 7,9 - подогреватели питательной воды соответственно первой и второй ступеней; 8 - ГД; 10 - сепаратор; 11 - циркуляционный насос
Фирмой "Кавасаки" (Япония) создана утилизационная установка KSE (рис.5.4) для танкера "Аламо" с главным двигателем МАН 14V52/58 мощностью 10 МВт. СГУТ имеет несколько модификаций в зависимости от мощности ГД (наименьшая допускаемая мощность ГД, "при которой установка является эффективной, составляет 6 МВт). Масляный насос ГД в ходовом режиме приводится от редуктора ГД (на стоянке от электродвигателя). Вода, охлаждающая ВТС, используется для обогрева помещений и АХМ системы кондиционирования. С помощью теплоты воды, охлаждающей цилиндры ГД, обогреваются каюты. УТГ имеет до семи ступеней давления и работает на ларе давлением 0,4 МПа и температурой 240оС. Пар генерируется в вертикальном газотрубном котле со спиральными трубами.
Экономия топлива в установке фирмы "Кавасаки" складывается из следующих составляющих: 13% - от использования малооборотного винта при ходе с грузом (11% - с балластом); 7% - привода вспомогательных механизмов от ГД; 6% - СГУТ; 1% - абсорбционной холодильной установки.
Рис.5.4 Схема СГУТ фирмы "Kaвасаки" с АХМ для главных двигателей МАН 14V52/58:
- экономайзер; 2 - газотрубный комбинированный котел; 3 - циркуляционный насос; 4 - теплообменник; 5 - турбогенератор; 6 - общесудовые потребители; 7 - конденсатор; 8 - конденсатный насос; 9 - теплый ящик; 10 - питательный циркуляционный насос; 11, 12 - теплообменники АХМ; 13 - воздуходувка; 14 - ВТС воздухоохладителя; 15 - пароперегреватель; 16 - топочное устройство
Фирма "Иоикавадзима Харима Индастриз" (Япония) предложила установку SSG-Mark II (рис.5.5) для двух судов типа "Панамакс" с главным двигателем 6PC-4-2L мощностью 9,5 МВт (являющуюся улучшенной версией созданной ранее установки SSG). В СГУТ используется паровая турбина с "несколькими ступенями давления. Перед охладителем наддувочного воздуха в воздухопроводе установлен подогреватель питательной воды УК. Многоступенчатая турбина использует пар низкого давления. Утилизационный котел с тремя ступенями давлений позволяет существенно понизить температуру ОГ. Регенеративный подогреватель позволяет получить пар, используемый в низких ступенях давления т?/p>