带余热回收锅炉的现代船舶发动机设备

带余热回收锅炉的现代船舶发动机设备
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船舶的主发动机是造成空气污染的主要原因之一,因此,已立法减少船舶废气排放。船东们要求改进,而船舶设计师们则开发了现代化的高效的船舶发动机和机舱。

以下各节将从描述减少排放所采用的方法开始研究这些修改。

从燃料油和废气中减少硫

两种主要污染物是硫氧化物(SOX)和氮氧化物(NOx),并且使用几种方法减少这些排放。

重燃料油(HFO)中硫含量的降低

重油是燃料油加工过程的副产品原油炼制从蒸馏塔的残渣,也就是所谓的“底部”,提供给工业。这实际上是桶的底部,含有一些肮脏的污染物,其中就有硫磺。

所以,这款合奏可能是新配方在我们将其装载为船上的燃料之前降低含硫量——但这是有代价的。

这一价格的增加,随着燃料价格的一般上涨,对于一些船公司来说太过分了。然而,通过擦洗下面说明的废气烟雾,通过燃烧处理后燃烧处理另一种去除硫的方法。

使用洗涤器减少废气中的硫氧化物

擦洗排气气体也不便宜,但一旦厂房安装,船的发动机就可以在正常,更便宜的HFO上运行。

洗涤器是垂直压力容器,该容器通常位于漏斗中,因为通常空间适合于它,并且在退出到大气之前对排气管道的方便。

有几种适用于船舶的气体水洗涤器。

  1. 海水洗
  2. 淡水洗了

这两种系统都使用相同的原理,即当排出的废气通过洗涤器穿孔板时,向其喷水,无论燃烧的燃料中含多少硫含量,产生的气体都不含99%的硫。

  • 海水洗涤器

海水洗涤器的工作原理是海水由于含有不溶性钙盐而呈碱性。正是这些盐与废气中的二氧化硫发生反应,在落入储罐之前将其中和。现代工厂为这种溶液提供了更多的海水,添加的碱进一步降低了水箱中水中的SOx含量。

当擦洗去除SOx时,还有一个额外的好处,因为气体中的微粒也被去除了。在它们落入储罐之前,它们会被海水喷雾收集。

在将溶液恢复到大海之前,高效洗涤水厂去除大部分固体;剩余的固体在港口时被泵浦岸上处理。

  • 淡水洗涤器

淡水洗涤器以类似的方式起作用,仅将该时间氢氧化钠(NaOH)加入混合/储罐中的淡水中。然后将所得溶液喷射到废气中,当它们通过洗涤器时,再次在气体中再次中和SOx。

然后将所得溶液进行水洗涤处理,用净水泵送水流/固体混合将散流罐泵送,用于放置岸上。

一个典型的淡水气体洗涤器如下图所示。(请按图片放大)

从废气中减少氮氧化物(NOx)

氮氧化物是HFO在空气中燃烧的产物,其中5%到8%被洗涤器除去。进一步降低这一问题的方法之一是通过使用共轨燃油喷射,以更经济的速度运行发动机,从而提高发动机的热效率,降低油耗。

然而,在排气气体中还原NOx的最新方法是将CO2注入燃烧空气入口系统中,从而降低燃烧温度。高温燃烧是NOx的原因。

机舱效率改进组件

  • 废气余热锅炉

废气余热锅炉并不是什么新鲜事;我们在60年代的引擎室里就有。什么但是,尽管如此是现代废气锅炉设计用于生产过热的蒸汽以及饱和蒸汽。饱和蒸汽用于住宿公用设施和众多发动机室加热器。

  • 汽轮机发生器

过热的蒸汽通过管道输送到汽轮机上,汽轮机与功率高达8MW的发电机相连。

由于主发动机更高效,约10%的排气气体可以在涡轮鼓风机之前转移。这些气体被重定向到连接到蒸汽轮机驱动轴的废气涡轮机。离合器允许根据需要将排气涡轮连接或断开主驱动器。

汽轮机的冷凝蒸汽在返回锅炉之前,通过套水和润滑油冷却器重新加热。

  • 电力驱动

高效发动机室的最后一个创新是一个或两个电动机到主发动机支柱轴的耦合。这些可以由蒸汽涡轮发电机或辅助柴油发电机之一提供。

我对典型高效和环保的发动机室的描述如下所示。

现代船舶引擎

剩下的主要发动机制造商MAN/B&W和Sulzer/Wartsila花了大量时间研究和开发这些发动机及其机舱。作为一名工程师,我曾经驾驶过由这两种巨大的、两冲程的、低转速的发动机驱动的船只,现在还能在市场上看到它们真是太好了。

这样我们就有了现代高效的引擎和机舱,这和我在海上的时候大不相同。不过我估计我还能在这些发动机舱里守上一两班。我把那本商船军官遣散书放哪了?我在1973年就有过一次!

参考