船舶柴油机余热的分析及利用

科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界节能减排是中国经济和社会发展的长期战略方针袁也是一个非常紧迫的任务遥通过回收废热来减少能源消耗袁对我国实现节能减排的发展战略和环境保护具有重要的现实意义遥同时袁余热的回收利用对改善工作环境尧节约能源尧降低生产成本等方面起着无可比拟的作用袁已经成为能源利用不可忽略的一部分遥在船上袁余热的使用大致分为两个方面院一方面是用于加热袁比如船员的生活热水袁冬天机舱尧油箱的加热和保温袁远洋船舶的海水加热蒸馏制淡水等[1]遥1余热的定义和特点余热是指生产过程中释放出来的可被利用的热能遥主要有高温废气等袁余热的利用可以通过余热锅炉产生蒸汽袁推动热能做机械功或发电袁也可用来供暖或生产热水[2]遥余热有品质高低之分遥根据野按质用能袁各用其所冶的原则袁如果需要产生动力袁应该使用较高品味的余热遥如果将高品位余热用于加热袁则会导致野大材小用冶不合理现象遥反之袁若将低品位余热用于做功袁则也是一种耶能质爷不匹配的现象遥同时在使用热能的过程中袁也要遵循野按质供能袁能质匹配冶的原则袁在热能供需过程中袁不仅做到数量相等袁更重要是在质量上合理搭配[3-4]遥2船舶柴油机余热构成及分析2.1柴油机余热构成2.1.1废气余热船舶柴油机是船舶在海上航行的动力源袁它排放的废气余热将近占总热能的40豫遥其排出的废气余热温度在350益-410益之间袁如果直接排放到大气中袁会大量浪费没有经过利用的热能[5]遥1冤柴油机排气热的总量为院Q=CT2P窑M窑T2-CT1P窑M窑T1式中院Q要要要柴油机排气所含的热量曰CT2P袁CT1P要要要分别为烟气在温度为T1尧T2时的定压比热KJ攒Kg窑K曰M要要要为排烟的质量Kg曰T2要要要为废气涡轮增压器涡轮出口温度曰T1要要要为环境温度遥综上所述袁柴油机排气量愈大袁排气温度愈高袁废气热量就愈多遥因此袁若要减少排气热袁可以通过减小排气温度袁降低过量空气系数遥2冤排气中可供利用的热量当废气温度小于125益时袁废气中的硫与空气中的氧气形成的的氧化物会对柴油机等设备产生低温酸性腐蚀[5]遥为了减轻低温腐蚀袁废气温度应该大于150益袁所以废气中实际可以利用的余热热量院Q圆=CT2P窑M窑T2-C员缘园P窑M窑员缘园式中院C员缘园P=1.083KJ攒Kg窑K曰C猿园P=1.042KJ攒Kg窑K遥2.1.2冷却介质余热船舶柴油机在工作过程中袁许多零部件是处在高温下工作的遥为了保证柴油机设备整体的强度以及使用寿命袁对金属构件需要进行冷却遥因此袁在柴油机中往往需要消耗大量的冷却水遥此外也有用空气尧惰性气体或矿物油作为冷却介质遥通常情况下袁计算冷却水带走的总热量为院匝猿越悦孕员窑皂员窑驻栽员垣悦孕员窑皂员窑驻栽圆越源援圆伊皂员伊员园垣源援圆伊皂圆伊员园式中院悦孕员尧悦孕圆要要要分别为气缸冷却液尧活塞冷却液的定压比热曰皂员尧皂圆要要要分别为气缸冷却水和活塞冷却液的质量流量曰栽员尧栽圆要要要分别为气缸冷却水和活塞冷却液的进出口温差遥2.1.3其余散热在燃油燃烧产生的总能量中袁大约有16豫的其他散热遥这部分余热大多数通过柴油机本身尧空气冷却装置尧增压空气尧滑油冷却装置等多条途径散失袁另外还有一小部分由于燃油发生化学反应所产生的化学反应余热遥若利用这部分余热袁经济成本较高且操作困难袁不实用[6]遥2.2余热利用的经济性分析由于高昂的燃油价格直接影响船舶的营运利润袁导致越来越多的企业开始在船舶柴油机余热利用方面进行投资遥通过余热回收的广义的收益是院减少燃料消耗袁从而降低成本曰减少废气的排放袁以保护环境曰减少燃料的存储容量袁从而增加船的载货能力遥圆.2.1每年节约的燃油费用相对于柴油发电机袁若使用余热发电机节约燃料消耗可用G表示为院郧越圆源孕晕早伊员园原远贼式中院P要要要被汽轮机替代的柴油机功率曰N要要要每年的海上航行的有效运行天数曰G要要要耗油率渊g/kWh冤遥3余热在船上的应用3.1余热加热3.1.1直接加热1冤机组人员和乘客的饮食用水和生活用水预加热袁以及燃油加热曰2冤对发动机进行暖机预热尧解决冷启动问题曰3冤余热还可以对船员生活区进行供暖遥3.1.2余热制淡近年来袁随着经济全球化的发展袁海上运输愈来愈多袁船舶航行也愈来愈远袁此时船舶对淡水的需求量也日益增大遥其中袁海水淡化装置通常采用蒸馏法获取新鲜淡水遥利用废气余热制淡具有可观的经济效益遥3.2余热发电船舶柴油机工作过程中袁向外排放了大量的高温废气余热资源遥一般的余热回收系统是把这些热能转化为热水或水蒸汽袁供机器运转或生活所需遥但是这种热能利用方式袁往往受制于船舶的工作条件袁很多情况下并不能将这些热能充分利用遥可以通过余热发电技术直接将余热热量转化为使用和传输方便的电能袁这样就使船舶运输的经济效益显著提高遥3.3余热制冷虽然可以直接将中尧低温余热用于生活加热袁并且设备简单尧经济可行袁但是供暖有季节性袁在非供暖期这些余热就只能排放掉遥如果余热作为低温热源的热泵袁热泵增加温度水平袁可以扩大使用范围袁可以提高低温余热的利用价值[7]遥3.4余热的动力应用涡轮增压技术已经有百余年的历史袁大中型船用柴油机基本上都采用废气涡轮增压器技术袁带有涡轮的小型高速柴油机也迅速发展遥由废气涡轮驱动柴油机空气系统的压缩机袁向气缸内注入高压气体遥由于涡轮增压器利用柴油机的排气能量驱动袁而不消耗柴油机本身的功率袁从而有助于提高船舶柴油机的经济性袁一般可降低燃油消渊下转第297页冤船舶柴油机余热的分析及利用陈志龙渊上海海事大学商船学院袁中国上海201306冤揖摘要铱本文综述了船舶柴油机余热回收利用的现状和发展趋势遥简单介绍了余热的定义和特点遥进而分别从加热尧发电尧制冷尧动力四个方面详细介绍了余热在船舶上的应用袁并对其利用价值及经济性作进一步分析遥揖关键词铱船舶柴油机曰节能减排曰余热利用曰发电曰制冷作者简介院陈志龙渊1991要冤袁男袁河南洛阳人袁上海海事大学袁硕士研究生袁研究方向为船机修造技术遥249科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界解复用的有关信道参数信息（如频带占有和交织深度等），它也包括关于在多路复用中的业务允许接收机解复用或变化频率和重新搜索的信息。快速访问信道中的信息与主业务信道中的数据业务基本相同，都要经过预编码、能量扩散、信道编码与QAM调制等处理。业务描述信道（SDC）给出了怎样对MSC解码，怎样找到发射相同节目的替换频率信息，并给出在多路复用中的业务归属。图4DRM发射系统结构原理框图主业务信道、快速访问信道与业务描述信道组成时间长度为400ms的传输帧，三个传输帧构成1200ms的传输超帧，如图5所示：图5DRM传输帧结构2.2DRM中的COFDM技术在DRM系统中利用OFDM单元映射器将不同时间和频率的符号放在对应的时频单元中，并将它们由多路信号合成为一路信号进行传送。通过插入保护间隔对信号的一部分进行重复，就可以得到连续的COFDM信号。其实现基理则是通过IDFT和DFT来实现调制与解调。如发射端的COFDM信号为下式：s（t）=N-1i=0移diexp［j2仔（i/T）t］园臆t臆T对信号s（t）以T/N的速率取样，即变为离散信号，令t=kT/N（k=0，1，2…，N-1）得到：sk=s（kT/N）=N-1i=0移diexp［j2仔ik/N］园臆t臆N-1可以看出，sk等效于对di进行IDFT运算。将IDFT运算后得到的离散信号进行D/A变换，便得到模拟形式的信号s（t）。下来在接收端进行DFT，即可恢复出原始数据符号di即：di越N-1k=0移sk·exp［原j2仔ik/N］园臆i臆N-1IDFT和DFT实际上是用快速算法IFFT与FFT来实现的。经过IFFT后，为了抗多径延迟，避免码间干扰（ISI），在每个OFDM调制符号前都加入一个长度为1/4符号时间的循环扩展作为保护间隔（保护间隔的长度可以根据系统的性能要求进行调整）。3当前PSM发射机DRM改造的建议由于DRM广播解决了传统广播收听质量差，发射机实际功率损耗大的问题，并且能传输更加丰富的内容，可以吸引更多的用户，因此DRM广播的发展势在必行。而如何利用现有的广播发射机进行DRM广播，下面给出DRM改造的建议。将DRM信号进行幅相分离，随时间变化的幅度信号送入传统PSM发射机的音频通道进行处理，而用调相信号取代传统发射机的激励信号送入高频通道。最终在发射机的高频末级实现对调相信号的调幅，输出高电平的DRM信号再经过射频输出网络的调谐和匹配后通过天馈线系统发射出去。【参考文献】［员］李栋.数字多媒体广播[M].电子工业出版社,2010.9.［圆］方水平.COFDM原理及其设备的应用[J].北京工业职业技术学院学报（第四期）,2004.10.［猿］樊昌信,詹道庸,等.编著.通信原理第四版[M].国防工业出版社,1999:22-42.［责任编辑：王楠］渊上接第249页冤耗3豫耀10豫[8]遥4余热新型利用及展望4.1余热新型利用燃气轮机是理想的卡诺循环机袁由于其排气温度高袁导致燃气轮机效率不比汽轮机效率高多少遥现代的高温燃气轮机排气温度已达600益左右袁比汽轮机循环的初温都高遥这样的高温废气排向大气中袁造成能源的巨大浪费袁因此用高温废气来加热水产生蒸汽袁通向汽轮机带动电机发电遥这就构成了燃气-蒸汽联合循环余热再利用系统遥热声制冷技术的基础是热声效应遥吸收船舶柴油机余热能量袁把热能转化为声能量袁然后利用热效应袁消耗声能袁从而实现制冷遥热声制冷系统无移动部件袁可靠性高袁且不会对环境造成的负面影响遥4.2余热利用展望1冤随着船员对船舶机舱舒适性要求的提高袁余热利用技术的应用将会在各种船舶中得到普及袁如船舶机舱加热和船载冰箱的制冷等遥2冤余热技术利用在发动机的余热保温上袁可以解决高纬度地区及冬季柴油机冷启动的问题袁并且可以改善船舶燃油的经济性遥揖参考文献铱咱员暂船舶主机热平衡分析及其余热利用[J].船海工程,2008,37(2):66-69.咱圆暂咱远暂吴伯才.船舶柴油机余热的利用[J].浙江海洋学院学报,2002.咱猿暂姚寿广.船舶热力系统分析[M].北京:科学出版社,2003援咱源暂黄志杰.能源管理[M].北京:能源出版社,1984.咱缘暂董桂田.汽车发动机排气废热的温差发电[J].北京节能,1997(4):7-9.咱苑暂陈武,蔡振雄.船舶吸附式空调制冷系统研究[J].水运科技信息,1999.咱8暂MANB&WDieselA/S.MainEngineRoomDatafor12K98ME-C[M].Internaldata.咱责任编辑院杨玉洁暂渊上接第269页冤挑战遥群体性事件是社会内部矛盾日益加剧袁不得不向外释放的一种表现形式遥如何使公安机关针对群体性事件能够进行有效尧高效地处理袁成为目前政府和公安机关急需解决的重要课题遥未来群体性事件的爆发也将随着经济社会的发展呈现出不同的发展态势袁总体上来说袁群体性事件在以后将成为一种常态袁公安机关要适应这种变化袁不断完善自身建设袁以更加积极主动的姿态袁应对此类事件遥揖参考文献铱咱员暂王战军.群体性事件的界定及其多维分析[J].政法学刊,2006(05):9-13.咱圆暂戚建刚.论群体性事件的行政法治理模式要从压制型到回应型的转变[J].当代法学,2013(02):24-32.咱猿暂凌春华.新时期公安机关处置群体性事件的角色要以江苏启东野7.28冶群体性事件为例[D].华东理工大学,2014.咱源暂郑欢.我国城市应急联动中心建设的挑战与重构[D].复旦大学,2008.咱缘暂邓佳煜.突发性公共危机在微博平台上的传播要以昆明火车站暴力恐怖事件为例[J].新媒体研究.理论研究,2015(18):1-10.咱远暂王瑞山.群体性事件的理论重构与应对机制重建.法学研究[J].2015(05):110-115.咱责任编辑院杨玉洁暂297