Okrętowe olejowe systemy grzewcze przysposobione do odzyskiwania energii odpadowej.

• Autorzy: Michalski R. , Zeńczak W.

Warianty tytułu

EN

Marine thermal oil heating systems utilizing waste heat energy.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do podgrzewania czynników roboczych, takich jak np. paliwo, olej smarowy czy woda, a także do ogrzewania pomieszczeń na statku i ewentualnie ładunku wykorzystywana jest głównie energia cieplna odpadowa oraz energia pochodząca ze spalania paliw w kotłach. Czynnikami grzewczymi są głównie para wodna lub rzadziej specjalne oleje grzewcze. W mniejszym stopniu stosuje się wodę lub powietrze. Na niektórych statkach wykorzystuje się także do celów grzewczych energię elektryczną. Dla uzyskania odpowiednio wysokiej temperatury podgrzewania, przy użyciu takich mediów jak woda czy para wodna, istnieje konieczność stosowania wysokiego ciśnienia. Wysokie ciśnienie czynnika grzewczego zwiększa niebezpieczeństwo powstawania nieszczelności i przecieków do podgrzewanych czynników roboczych i ładunku, co niekiedy może się okazać bardzo groźne w skutkach. Z przytoczonych względów ostatnio coraz powszechniej używa się jako nośniki ciepła oleje grzewcze, które nie zmieniają swych fizycznych własności zazwyczaj w bardzo szerokich granicach temperatur. Jedną z najważniejszych cech, dzięki której oleje grzewcze stosuje się zamiast pary, jest możliwość ich stosowania przy niskich wartościach ciśnień roboczych. Z uwagi na dużo wyższe temperatury oleju grzewczego aniżeli pary wykorzystanie energii odpadowej w instalacjach grzewczych olejowych wymaga stosowania innych rozwiązań aniżeli w przypadku instalacji grzewczych parowych. W artykule poddano analizie okrętowy olejowy system grzewczy przysposobiony do wykorzystania ciepła odpadowego zawartego w spalinach wylotowych silników o zapłonie samoczynnym, który stanowi alternatywne rozwiązanie w stosunku do systemu grzewczego parowego. Przedstawiono podstawowe cechy użytkowe pary i oleju grzewczego, charakterystykę olejowych systemów grzewczych, a także przykładowe rozwiązanie takiego systemu zastosowane na jednostce budowlanej w ostatnim czasie w jednej z polskich stoczni. Zaprezentowano także wybrane wyniki porównawczej analizy egzergetycznej i energetycznej olejowego i parowo-wodnego systemu grzewczego statku, które wskazują, że olejowe systemy grzewcze są atrakcyjne zarówno pod względem eksploatacyjnym, jak i energetycznym. Wprawdzie straty strumieni egzergii w przypadku systemu parowego w rozważanym przypadku okazały się porównywalne ze stratami układu olejowego, zauważalna natomiast okazała się różnica dotycząca zysku energetycznego. W systemie parowym znaczne ilości energii z konieczności są tracone w chłodnicach skroplin. Strata ta może w wielu przypadkach być powodem braku zbilansowania systemu grzewczego statku w czasie jazdy w morzu i pracy wyłącznie kotłów utylizacyjnych.

EN

The ship heating systems providing the heating energy for the working media, e.g. fuels, lubricants or water and for the ship rooms or for cargo, make use mainly waste heat energy and the energy generated through the fuel combustion in boilers. The heating medium is mainly the water steam or, but rather rarely, the special thermal oils. Such heating media as water or air are infrequently used. Some vessel systems use electric energy for heating purposes. To obtain appropriately high heating temperature using such media as water or water steam it appears necessary to apply high pressure. The high pressure of heating medium increases the risk of leakage occurrences and in consequence, the seepage of heating medium to working media or cargo heated that in certain circumstances can result in extremly dangerous accidents. Considering the hazards mentioned above, recently the thermal oils has become more and more commonly used heating medium, which keep their physical properties in remarkably wide temperature range. One of the most significant properties of thermal oil, and therefore making it more suitable medium than the steam, is the possibility to use it at low working pressure values. Due to much higher temperatures of thermal oil comparing to the steam, the use of waste energy in thermal oil heating systems requires special design solutions. The paper presents an analysis of thermal oil heating system using waste heat energy from exhaust gases of diesel engines. It is an alternative solution to steam heating system. The basic utility characteristics of the steam and thermal oil, as well as the characteristics of thermal oil heating systems are presented. The example of solution of thermal oil heating systems applied on one vessel being built last time in one of polish shipyards. There are also some results of the comparing exergetic and energetic analysis of thermal oil and steam heating system presented. They show, that thermal oil heating systems are attractive with regard to exploitation and energetic feature. The loses of exergetic flux in fall of steam system in this case, are comparable with loses of exergetic flux of oil heating system, but visible is different by energetic gain to the advantage of oil heating system. In steam heating system big amount of energy have to be loosed in condensate coolers.This loss can in many cases cause the negative heat balance of ship during sea voyage only by working exhaust gas boilers.

Słowa kluczowe

PL

siłownie okrętowe; systemy grzewcze; analiza egzergetyczna; analiza energetyczna

EN

marine power plant; heating systems; exergetic analysis; energetic analysis

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 38, nr 1
• Strony: 107--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Michalski R.

• Politechnika Szczecińska, Wydział Techniki Morskiej, Katedra Maszyn Cieplnych i Siłowni Okrętowych, Zakład Siłowni Okrętowych, al. Piastów 41, 71-065 Szczecin, tel. [phone]

autor

Zeńczak W.

• Politechnika Szczecińska, Wydział Techniki Morskiej, Katedra Maszyn Cieplnych i Siłowni Okrętowych, Zakład Siłowni Okrętowych, al. Piastów 41, 71-065 Szczecin, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Michalski R., Zeńczak W.: Ocena efektywności okrętowych systemów grzewczych. Marine Technology 2000. Międzynarodowa XIX Sesja Naukowa Okrętowców, Szczecin-Dziwnówek 2000.
• [2] Michalski R., Zeńczak W., Czajka R.: Rozpoznanie celowości zastosowania olejowego systemu grzewczego na przykładzie instalacji zbiornikowca B-578. Raport z pracy nr 022-0218/18- -03 wykonanej w ramach działalności statutowej, Politechnika Szczecińska, Szczecin 1999.
• [3] Michalski R., Zeńczak W.: Porównanie olejowego systemu grzewczego z parowym na przykładzie jednostki B-578. Konferencja Explo-Ship ’99, Szczecin-Międzyzdroje-Kopenhaga 1999.
• [4] Michalski R., Zeńczak W., Lizak M.: Zastosowanie oleju grzewczego jako czynnika roboczego w systemach utylizacji ciepła odpadowego. Raport z pracy nr 022-0218/18-03 wykonanej w ramach działalności statutowej, Politechnika Szczecińska, Szczecin 2000.
• [5] Wiśniewski S.: Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa 1980.
• [6] Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. PWN, Warszawa 1998.
• [7] Szargut J.: Analiza termodynamiczna i ekonomiczna w energetyce przemysłowej. WNT, Warszawa 1983.
• [8] Michalski R.: Wybrane zagadnienia analizy termodynamicznej parowych i olejowych systemów grzewczych na statku. XXII Sympozjum Siłowni Okrętowych SymSO 2001, Politechnika Szczecińska, Szczecin 2001.