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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船舶主机是造成空气污染的主要原因,正因如此,已立法减少船舶废气排放。船东要求改进,而船舶设计师的反应是开发现代高效的船舶发动机和机舱。

下面几节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),人们正在使用几种方法来减少这些排放。

重质燃料油(HFO)中硫含量的降低

重油是生产过程中的副产品原油精炼从蒸馏柱的残渣中供应给工业,被称为“底部”。这实际上是桶的底部,含有一些令人讨厌的污染物,其中包括硫。

所以HFO可以新配方在我们将其作为船舶燃料箱装载之前降低硫含量-但要付出代价。

这种价格的上涨,加上燃料价格的普遍上涨,对一些航运公司来说是难以承受的。然而,有另一种方法去除硫,通过燃烧后处理,通过擦洗废气烟雾解释如下。

使用洗涤器减少废气中的硫氧化物

清洗废气的成本也不低,但一旦装置安装,船上的发动机就可以使用正常的、更便宜的HFO运行。

洗涤器是一个垂直的压力容器,通常位于漏斗中,因为通常有空间来安装它,以及在出口到大气之前方便到消声器的排气管道。

适合在船舶上使用的气水洗涤器有几种类型。

  1. 海水洗
  2. 水洗食水

这两种系统都使用相同的原理,即在排出的废气流通过洗涤器穿孔板时向其喷水,无论燃烧的燃料中的硫含量如何,所产生的气体的含硫量最高可达99%。

  • 海水洗涤器

海水洗涤器的工作原理是,海水含有不溶性钙盐,呈碱性。正是这些盐与废气中的二氧化硫发生反应,在落入储存罐之前将其中和。现代工厂为这种溶液提供更多的海水,添加的碱进一步降低了容器中水中的SOx水平。

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。这些是通过海水喷雾收集的,在它们落入储存罐之前。

高效的冲洗水厂在将溶液排入大海之前会去除大部分固体;剩余的固体被泵上岸,在港口进行处理。

  • 淡水洗涤器

淡水洗涤器以类似的方式工作,只是这次将氢氧化钠(NaOH)添加到混合/储罐中的淡水中。然后,当废气通过洗涤器时,所产生的溶液被喷洒到废气中,再次中和气体中的SOx。

然后,产生的溶液进行水冲洗处理,将清洁的水泵出舷外,将污水/固体混合物送入污泥池,以便在岸上处理。

一个典型的淡水气体洗涤器如下所示。(请按图片放大。)

减少废气中的氮氧化物

氮氧化物是HFO在空气中燃烧的产物,其中5%到8%会被洗涤器去除。进一步减少这种情况的一种方法是通过使用共轨燃油喷射和以更经济的速度运行发动机来提高发动机的热效率,从而降低燃料消耗。

而目前减少尾气中NOx的最新方法是向燃烧进风系统中注入CO2,从而降低燃烧温度。高温燃烧是NOx产生的原因。

机舱效率改进组件

  • 废气废热锅炉

废气废热锅炉并不是什么新鲜事;60年代的时候,我们在引擎室里安装了它们。什么但最新的是,现代废气锅炉已被设计成既能产生过热蒸汽又能产生饱和蒸汽。饱和蒸汽用于住宿设施和许多机舱加热器。

  • 汽轮发电机

过热的蒸汽通过管道连接到一台蒸汽涡轮机,该涡轮机与一台输出功率可达8MW的发电机相连。

由于主机的效率更高,大约10%的废气可以在涡轮鼓风机之前被分流。这些气体被重新引导到与蒸汽轮机传动轴相连的排气燃气轮机。离合器允许排气涡轮连接或断开主驱动器的要求。

来自涡轮机的冷凝蒸汽在返回锅炉之前通过夹套水和润滑油冷却器进行再加热。

  • 电力驱动

高效机舱的最后一个创新是将一个或两个电动机耦合到主发动机支柱轴上。这些可以由蒸汽涡轮发电机或辅助柴油发电机之一提供。

我对一个典型的高效和环保的机舱的描述如下所示。

现代船舶发动机

剩下的主要发动机制造商MAN/B&W和苏尔寿/瓦锡兰在这些发动机及其机舱的研发上投入了大量时间。作为工程师,我曾在由这两种大的两冲程、低转速的野兽驱动的船上航行过,很高兴看到它们仍然在市场上出现。

所以我们有了它——现代高效的发动机和机舱——与我在海上时大不相同。不过我想我还能在引擎室里守一两个班。我把那本商船军官遣散书放哪了?1973年我就有过一次!

参考文献