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某型油轮热力系统能耗分布研究

王之瑶  
【摘要】:当今社会,随着全球的化石能源储量日益减少,CO2排放标准日益严格,燃油成本日益增长,做好船舶的节能减排工作迫在眉睫。相关部门已经开始高度重视船舶污染排放造成的环境问题以及如何提高能源利用效率,IMO颁布的EEDI和SEEMP将于2013年1月1日强制实施。这意味着世界船舶航运业同时受到燃料危机和环保压力的双重难题。船舶业面临着节能减排的巨大挑战,若不对船舶进行重大改造,将无法在未来国际海域上顺利营运。 本文以一艘4.8万吨油轮为研究对象。利用MATLAB/Simulink软件平台,建立其主机热力系统仿真模型,分别计算了压气机、中冷器、进气管、气缸、排气管、涡轮、增压器转子、负载八个模型的进出口温度、压力以及相应扭矩。同时把中冷器进出口温度以及主机排气温度与样本数据进行比较,变化趋势吻合,且误差均不超过5.51%,验证了该仿真模型的正确性,为日后研究船舶整体能耗分布提供仿真数据支持。 然后又分别建立包括主机系统、电站系统、热站系统在内的三大系统的能耗分布模型。利用合作单位提供的设计数据,对4.8万吨油轮的能耗分布情况进行了计算,分别包括三大系统的耗能系统及用能系统的能耗分布情况。结果表明,主机是系统中能耗最大的部位,应重点从船舶主机着手;节能技术的利用对提高船舶整体能源利用效率有较好的作用,通过主机废气及冷却系统的余热回收,使船舶整体的能源利用效率提高了6.21%。 根据新颁布的EEDI公式,得到该船的Attained EEDI值为5.74,符合2013年1月1日实施的指数标准,但若想让该船日后仍正常运行在国际海域,需对其进行技术改造。分别讨论了降低航速,对主机安装余热回收装置以及LNG燃料的使用三种降低EEDI值的方法。根据计算结果可以发现,MCR为16660kW,14280kW,9960kW的三种主机的EEDI值分别为9.11、7.99、5.91;采用余热回收装置可使EEDI值由5.91减低到5.50;采用LNG燃料可使EEDI值由5.91降低到4.79。这三种方法都能有效地降低Attained EEDI值,但是都各有利弊,应该综合实际情况考虑,选出最佳方案。


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