[发明专利]用于操作船的方法以及具有利用废热的驱动系统的船

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有利用废热的驱动系统的船的操作方法以及一 种具有利用废热的驱动系统的船；这种方法和这种船例如从公司于2004年四月发表在Green Ship Conference，伦敦，28/29，2004 年4月上的公开文献“Less emissions through waste heat recovery”得 到公开。

背景技术

大型货船例如集装箱船的驱动系统通常包括缓慢运行的二冲程柴 油机形式的内燃机作为主机，其用于产生驱动机轴装置例如螺旋桨轴 的机械能，该螺旋桨轴与船螺旋桨连接。这类发动机的驱动功率最少 大约10MW并且目前最大超过70MW。

船甲板上的用电器通常由船电网供给电能，该电能又由发电机产 生，该发电机由比主机运行得更快的辅机通常是快速运行的四冲程柴 油机进行驱动。

近来，增长的燃料价格、希望更少的排放以及更少的运行成本使 得对于利用主机废热来回收能量的兴趣更强烈。可利用的废热尤其在 主机的废气和冷却介质中。

在由上述公开文献公开的船中，借助于热交换器将主机的废热传 递到水蒸汽循环的水中，由此将水汽化。汽化的水随后在蒸汽涡轮机 中卸压并且其能量被转化为机械能，该机械能借助于发电机又转化为 电能，利用该电能通过船电网来运行船上的用电器。通过变流器与船 电网连接的机轴马达也属于用电器，该机轴马达与机轴装置连接并且 将来自船电网的电能转化为机械能用于驱动机轴装置。

如果废热利用系统将能量输入船电网，那么用于驱动发电机的辅 机就可以减负并且在最好的情况下甚至可以断开。通过该措施可以明 显降低辅机的燃料成本和运行成本以及排放。

发明内容

由此出发，本发明的任务是说明一种用于操作前面所解释的船的 方法以及一种尤其适合于实施该方法的船，该方法和该船实现了主机 废热的最佳利用。

针对所述方法的任务通过按本发明的方法得到解决。针对所述船 的任务通过按本发明的船得到解决。在具有利用废热的驱动系统的船 的操作方法中，至少一个主机驱动与船螺旋桨连接的机轴装置，将主 机的废热传递到工作介质上，由此汽化工作介质，使汽化的工作介质 卸压并且将其能量转化为机械能，将机械能转化为电能，向船的用电 器供给电能，其特征在于，调节所述用电器的总电能消耗，使得汽化 的工作介质的压力保持在预先给定的界限内。具有利用废热的驱动系 统的船包括至少一个主机，用于驱动与船螺旋桨连接的机轴装置；热 交换器，用于将主机的废热传递到工作介质上使其汽化；蒸汽涡轮机， 用于使汽化的工作介质卸压并且将其能量转化为机械能；和发电机， 用于将机械能转化为电能从而供给船的用电器，其特征在于调节装置， 用于调节用电器的电能消耗，使得汽化的工作介质的压力保持在预先 给定的界限内。

在按本发明的方法中，如此调节所述用电器的总电能消耗、也就 是各个用电器的能量消耗的总和，使得例如废热利用系统的蒸汽循环 的汽化的工作介质的压力保持在预先给定的界限内。在此，本发明从 该认识出发，即根据由发电机输出的电能调节在涡轮机前汽化的工作 介质的压力。由发电机输出给用电器的电能越多，所述压力就越小， 并且反之亦然。由此，通过调节总能量消耗可以调节可由发电机产生 的电能，由此调节工作介质蒸汽的可利用的能量以及最后调节从主机 废热中可利用的能量。

例如通过合适地选择下界限可以确保蒸汽涡轮机中没有减少太多 的蒸汽，从而防止在涡轮机后面的压力瓦解，这与能量损失相联系。 例如通过合适地选择上界限可以避免废热利用系统为了保护蒸汽涡轮 机防止过压而作出的保护反应，比如打开旁通阀，这同样与能量损失 相联系。如果将压力保持在预先给定的界限内，那么由此可以特别有 效地利用供支配的废热能量并且由此将整个系统的效率最优化。

因为通常船甲板上的大多数用电器在其能量消耗方面根本不能调 节或者只能有限地调节，所以优选通过至少一个在其电能消耗方面可 变的用电器将总电能消耗调节到预先给定的界限内。通过这样可变的 用电器可以特别简单并且有针对性地影响总能量消耗以及汽化的工作 介质的压力。