船用锅炉和操作船用锅炉的方法技术

提供一种用于将热量从排放气体(EG1、EG2)传递到呈锅炉水形式的介质以用于在船舶上产生蒸汽的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)以及操作此类船用锅炉的方法。船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)包括容器(8、78)、用于接收来自第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)的排放气体入口(26、98)、用于排出来自所述第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)的第一排放气体出口(28、100)，以及用于使来自第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)从所述排放气体入口(26、98)传送到所述第一排放气体出口(28、100)的器件(16、104)。船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)还包括用于接收介质的介质入口(38、94)、用于容纳借助于排放气体(EG1、EG2)加热之后的介质的在所述容器(8、78)内侧的蒸汽空间(S)、用于排出介质的介质出口(40、96)，以及用于使介质从所述介质入口(38、94)传送到所述介质出口(40、96)的器件(32、92)。船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)的特征在于还包括电加热器(44)，其用于借助于从功率源(52)供应的电力来加热所述介质，该功率源(52)与所述第一排放气体源(4)分离，所述蒸汽空间(S)布置成容纳借助于电加热器(44)加热之后的介质。器(44)加热之后的介质。器(44)加热之后的介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船用锅炉和操作船用锅炉的方法


[0001]本专利技术涉及用于将热量从排放气体传递到船舶上的介质的船用锅炉和它的设计。本专利技术还涉及操作此类船用锅炉的方法。

技术介绍

[0002]锅炉是众所周知的且用于许多不同的热交换应用中。例如，船用锅炉可布置在船舶上在呈用于推进船舶的一个或多个主发动机(且可能是一个或多个辅助发动机)的形式的排放气体源之后，以从由发动机产生的排放气体回收热量。此类船用锅炉通常称为热量回收船用锅炉。在此类船用锅炉中，传送通过船用锅炉的介质，典型为水，借助于来自传送通过船用锅炉的发动机排放气体的热量来加热，由此典型地产生热水和蒸汽。离开船用锅炉的热水和蒸汽在船舶上用于不同的目的。
[0003]外出在其中船舶可在相对高的速度下移动且主发动机可在相对高的发动机负载下操作的公海上，呈足以满足船舶上需要的量的热水和蒸汽可借助于由发动机生成的排放气体产生。当船舶在相对低的速度下移动或根本不移动时(其可为当船舶在口岸处或在敏感区中时的情况)，主发动机典型地在相对低的发动机负载下操作或根本不操作。然后，不足量的热水和蒸汽可借助于由发动机生成的排放气体产生。为保证当主发动机在低或零发动机负载下操作时也产生足够的热水和蒸汽，船用锅炉可包括燃烧器，该燃烧器布置成用油和/或气体供给并燃烧油和/或气体以生成燃烧气体来用于产生热水和蒸汽。问题是，来自发动机的排放气体以及来自燃烧器的燃烧气体典型地包含污染物。污染物对环境有害，且在口岸处和在敏感区中尤其是不期望的。
[0004]KR20160072452公开一种排放热量回收类型的冰系统，其用于为在冷环境中操作的船舶去除甲板上的冰。
[0005]WO 2012/118382公开一种用于热量的最佳使用的船用系统，该船用系统包括热量生成单元和热量消耗单元。
[0006]CN 111605667公开一种用于船舶废热利用的系统。
[0007]CN 111547219公开一种用于再使用船舶冷凝物和废热的装置。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目标是提供船用锅炉和操作船用锅炉的方法，其至少部分地解决上文的问题。本专利技术的基本构思是为船用锅炉提供外部能量来用于产生热水和蒸汽。用于实现上文目标的船用锅炉和方法在所附权利要求书中限定且在下文论述。
[0009]根据本专利技术的船用锅炉布置成用于将热量从排放气体或烟道气体或燃烧气体传递到呈锅炉水形式的介质以用于在船舶上产生蒸汽。船用锅炉包括容器、用于使来自第一排放气体源的排放气体接收于容器中的排放气体入口、用于使来自所述第一排放气体源的排放气体从容器排出的第一排放气体出口，以及用于使来自第一排放气体源的排放气体从所述排放气体入口传送到所述第一排放气体出口的器件。船用锅炉还包括用于使介质接收
于容器中的介质入口、用于容纳借助于排放气体加热之后的介质的在所述容器内侧的蒸汽空间、用于使介质从容器排出的介质出口，以及用于使介质从所述介质入口传送到所述介质出口的器件。此外，船用锅炉包括周向(circumferential)壁，该周向壁包括于容器中，来自第一排放气体源的排放气体和介质布置在该周向壁内侧或在该周向壁内以传送。船用锅炉的特征在于，它还包括电加热器，该电加热器用于借助于从功率源供应的电力来加热所述介质。功率源与所述第一排放气体源分离。蒸汽空间布置成容纳借助于电加热器加热之后的介质。
[0010]因此，根据本专利技术，某一介质体积由来自第一排放气体源的排放气体或电加热器或由其组合来加热。因此，在根据本专利技术的船用锅炉中，电加热器与锅炉的其余部分集成以便不需要单独的供给水系统、单独的安全阀、主蒸汽系统、水位控制系统等。
[0011]待加热的介质是锅炉水，即，具有某一程度的杂质的水。介质在它通过船用锅炉的途中(部分地或完全地)改变相(即，从液相变成气相)。更特别地，介质入口布置成接收至少部分地呈液相(即，呈液态水形式)的介质，而介质出口布置成排出至少部分地呈气相(即，呈蒸汽形式)的介质。
[0012]蒸汽空间是典型地在容器的顶部部分内的体积，其布置成容纳至少部分地(典型地主要)呈气相的加热的锅炉水。因为一个共同的蒸汽空间(而不是若干单独的蒸汽空间)布置成接收由排放气体、电加热器或其组合来加热的锅炉水，船用锅炉可制成得相对小，具有相对小的占用区。
[0013]如上文所述，在根据本专利技术的船用锅炉中，某一介质体积由来自第一排放气体源的排放气体或电加热器或由其组合来加热。由自然循环且不需要循环泵来迫使介质通过船用锅炉。本文中，措辞“从入口传送到出口”和类似物意指“在从入口到出口的方向上传送”且没有必要一直(all the way)从入口和一直到出口。因此，用于传送排放气体的所述器件和用于传送介质的所述器件可(但不需要)在相应的入口和出口之间一直延伸。
[0014]周向壁可具有任何合适的形状，诸如，具有圆形、椭圆形、多边形、矩形等截面的管的形状。周向壁还可具有任何合适的设计，诸如，是实心的或中空的，和/或具有一致或不一致的厚度。例如，周向壁可为所谓的面板壁，其包括借助于实心壁部分来连接的多个平行管。冷却介质可供给通过这些管以用于冷却传送通过船用锅炉的排放气体。
[0015]船用锅炉的构件可由任何合适的材料(例如，碳钢、不锈钢或铝)制成。
[0016]电加热器可具有任何合适的设计。例如，电加热器可为电极加热器。船用锅炉可包括一个或多个额外的电加热器，其用于加热所述介质(可能借助于从所述功率源供应的电力)。
[0017]用于向电加热器供应电力的功率源可为任何合适设计的。例如，功率源可布置成供应由任何合适的燃料、太阳能功率、风功率、水功率、核能功率或其任何组合所产生的电力。
[0018]由于功率源与第一排放气体源分离，即使在第一排放气体源不操作时，可用电力供应电加热器，以便允许产生足够的蒸汽和热水。功率源可为“清洁”功率源，使得电加热器的操作(其典型地当船舶在港口处或在敏感区中时发生)引起很少的污染物或没有污染物释放。
[0019]功率源可与船舶上的任何排放气体源(诸如任何主发动机或辅助发动机)分离。因
此，功率源可没有排放气体排出。
[0020]用于用电力供应电加热器的功率源可布置在船舶上。然而，根据本专利技术的一个实施例，所述功率源与船舶分离，例如在岸上。此类实施例允许最大限度地减少由紧接邻近船舶的电加热器的操作所引起的任何污染物。
[0021]第一排放气体源可为任何合适类型的，诸如辅助发动机、燃烧器或涡轮。然而，根据一个实施例，第一排放气体源包括用于推进船舶的发动机，例如柴油或双燃料主发动机。此类实施例可允许在船舶推进时自动生成蒸汽和热水。
[0022]船用锅炉可构造成使得用于使排放气体从所述排放气体入口传送到所述第一排放气体出口的所述器件包括第一束管，且用于使介质从所述介质入口传送到所述介质出口的所述器件包括包围所述第一束管的船用锅炉的所述周向壁。
[0023]管和周向壁可由相同的材料制成以在船用锅炉的操作期间得到基本相同的温度，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将热量从排放气体(EG1、EG2)传递到呈锅炉水形式的介质以用于在船舶上产生蒸汽的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)，所述船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)包括容器(8、78)、用于使来自第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)接收于所述容器(8、78)中的排放气体入口(26、98)、用于使来自所述第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)从所述容器(8、78)排出的第一排放气体出口(28、100)、用于使来自所述第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)从所述排放气体入口(26、98)传送到所述第一排放气体出口(28、100)的器件(16、104)、用于使所述介质接收于所述容器(8、78)中的介质入口(38、94)、用于容纳借助于所述排放气体(EG1、EG2)加热之后的所述介质的在所述容器(8、78)内侧的蒸汽空间(S)、用于使所述介质从所述容器(8、78)排出的介质出口(40、96)、用于使所述介质从所述介质入口(38、94)传送到所述介质出口(40、96)的器件(32、92)，以及包括于所述容器(8、78)中的周向壁(42、102)，来自所述第一排放气体源(4)的排放气体(EG1)和所述介质布置在所述周向壁(42、102)内侧以传送，其特征在于还包括电加热器(44)，所述电加热器(44)用于借助于从功率源(52)供应的电力来加热所述介质，所述功率源(52)与所述第一排放气体源(4)分离，所述蒸汽空间(S)布置成容纳借助于所述电加热器(44)加热之后的所述介质。2.根据权利要求1所述的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)，其中，所述功率源(52)与所述船舶上的任何排放气体源分离。3.根据前述权利要求中任一项所述的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)，其中，所述功率源(52)与所述船舶分离。4.根据前述权利要求中任一项所述的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)，其中，所述功率源(52)布置在岸上。5.根据前述权利要求中任一项所述的船用锅炉(2、54、56、58、60、68、74)，其中，所述第一排放气体源(4)包括用于推进所述船舶的发动机(4a)。6.根据前述权利要求中任一项所述的船用锅炉(2、54、56、58、60、68)，其中，用于使排放气体(EG1)从所述排放气体入口(26)传送到所述第一排放气体出口(28)的所述器件(16)包括第一束管(18)，且用于使所述介质从所述介质入口(38)传送到所述介质出口(40)的所述器件(32)包括包围所述第一束管(18)的所述船用锅炉(2、54、56、58、60、68)的所述周向壁(42)。7.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的船用锅炉(74)，其中，用于使所述介质从所述介质入口(94)传送到所述介质出口(96)的所述器件(92)包括一个或多个管(86)，且用于使排放气体(EG1)从所述排放气体入口(98)传送到所述第一排放气体出口(100)的所述器件(104)包括包围所述一个或多个管(86)的所述船用锅炉(74)的所述周向壁(102)。8.根据前述权利要求中任一项所述的船用锅炉(56、58)，其中，所述电加热器(44)布置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑剑武，
申请(专利权)人：阿法拉伐股份有限公司，
类型：发明
国别省市：