專利名稱：裝配有熱能回收裝置的船舶以及相關的熱能回收方法
技術領域：
本發明具體地涉及一種設置有至少一個柴油發動機和至少一項與發動 機分離且消耗熱能的設備的船舶。
背景技術：
當今的船舶(特別是大噸位客船)通常裝配有一個甚至幾個大功率的柴 油發動機，以推進船舶。
與任何發動機一樣，通過使冷卻液循環來冷卻發動機所包含的一些部件 或與發動機相關聯的一些部件。
在船舶柴油發動機的具體情況下，有兩個單獨的液體冷卻回路， 一個稱 為較高溫回路，另一個稱為低溫回路。在某些情況下，這兩個回路可以具有 公用部分。
本質上將這兩個回路相互區分開的特征是進入發動機的冷卻劑的溫度。 在高溫回路中的冷卻劑的溫度比在低溫回路中的液體的溫度高。
為了說明，這些溫度按順序分別為7(TC和38'C。
高溫回路用于冷卻如發動機汽缸等零件，而低溫回路用于冷卻如油冷卻 器等零件。
冷卻回路的這種"復制(duplication)"的原因在于通過冷卻會影響一 些發動機組件的工作(functioning)或結構，而這過于苛刻(harsh)。
另外，客船裝配有多項與發動機分離且消耗熱能的設備。例如，它們可 以是空氣加熱裝備、水加熱裝備(water heating installation)，淡水生成器， 或用于加熱游泳池水的系統。
已經提出了這樣的建議至少部分地回收通過高溫回路的液體而傳送的
卡路里，以向這些項設備中的至少一項設備提供熱量。
對于低溫回路中的液體，在發動機內對低溫回路中的液體進行"再循環" 以前，通過與海水進行熱交換來冷卻該低溫回路中的液體。容易理解這將在化石能源成本高的情況下，造成不可忽略的能量損失。
發明內容
本發明通過使用簡單、高效、低成本的裝置，來解決上述問題。
因此本發明的第一方案涉及一種船舶，該船舶裝配有至少一個柴油發 動機，所述至少一個柴油發動機的一些內部部件甚至外部部件通過第一液體 冷卻回路來冷卻，而其它部件通過第二液體冷卻回路來冷卻，這些回路通過 進入所述發動機的液體的溫度差異來區分，其中所述第一液體冷卻回路被稱 為高溫回路，所述第二液體冷卻回路被稱為低溫冷卻回路；至少一項設備， 與所述發動機分離且消耗熱能；回收裝置，至少部分回收通過所述高溫回路 中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備提供熱能。其中，所述船舶還包括 回收裝置，至少部分回收通過所述低溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所 述項設備提供熱能。
因此，通過本發明，極大地改善了船舶的總能量平衡(balance)。
根據其它有利的、非限制性的特性
所述船舶包括至少兩項設備，其中至少一項設備由該高溫回路提供熱
量，而另外一項設備由低溫回路提供熱量；
由低溫回路提供熱量的設備特別地包括空氣加熱裝備，水加熱裝備，以
及加熱游泳池水的系統；
所述船舶包括調節在低溫回路中冷卻劑在離開發動機后的溫度的裝置； 所述回收裝置包括至少一個熱交換器，其中要加熱的液體在所述至少一
個熱交換器內循環；
所述船舶包括調整向所述項設備供熱的所述液體流速的裝置。 本發明還涉及到回收船舶內熱能的方法，該船舶裝配有 至少一個柴油發動機，所述至少一個柴油發動機的一些內部部件甚至外
部部件通過第一液體冷卻回路來冷卻，而其它部件通過第二液體冷卻回路來
冷卻，這些回路通過進入所述發動機的液體的溫度差異來區分，其中所述第
一液體冷卻回路被稱為高溫回路，所述第二液體冷卻回路被稱為低溫冷卻回
路；
至少一項設備，與所述發動機分離且消耗熱能；回收裝置，至少部分回收通過所述高溫回路中的液體傳送的卡路里，以 向所述項設備提供熱量，
其中至少部分回收通過所述低溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所 述項設備提供熱量。
根據其它有利的、非限制的特性
高溫回路供應至少一項設備，而低溫回路供應至少一個其它的設備項；
能夠根據需要調整提供給所述項設備的液體的流速。
本發明能夠極大地改善船舶的能量平衡。
通過閱讀對優選實施例的如下描述，本發明的其它特征和優點將變得明 顯。這些描述是參考附圖給出的，其中
圖1是根據本發明的集成在船舶中的裝備組件(installation assembly) 的第一部分的簡化示意圖2是根據本發明的集成在船舶中的裝備組件的第二部分的簡化示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，點畫線表示對裝配在船舶上的柴油發動機1的定界 (delimitation)。
明顯地，如果有許多發動機，比如4個，則將圖1中的組件復制相同的 次數。
用實線示出了在所謂高溫回路中的冷卻劑的循環，而以虛線示處了在所 謂低溫回路中的冷卻劑的循環。
另外，位于這兩個回路上的設備帶有后面跟著大寫字母(initial) A或B 的附圖標記，分別對應于高溫回路和低溫回路。
通常，在整個描述中，附圖標記VA、 CL和VB分別表示截止閥、流量 控制閥和三通調節閥(three-way regulating valve)。
參見圖l，附圖標記10A表示液壓泵，其確保高溫冷卻劑(比如水)在 發動機1罩住的部件內循環，所述部件例如是汽缸IIA和進氣冷卻器(charge
6air cooler)的一級(stage) 12A。
管道100A和IOIA用于依次傳送液體。
在進氣冷卻器的一級12A的出口，管道102A和103A確保將已加熱的 冷卻劑向發動機的外部排空，同時伺服控制該液體溫度以獲得預定值，例如 卯。C。為此，在管道系統(piping)上放置至少一個溫度傳感器TT。
熱交換器2連接在發動機出口，其中熱交換液體沿逆流方向(counter-flow) 循環，正如下面將看到的，其用于將熱能提供給消耗此能量的一項船 舶設備。
這個交換器2上游和下游的管道由104和106A表示。
返回環(return loop) 107A使得在通過交換器2時被冷卻的液體經由閥
VA向泵10A再循環。
在管道103A和104A之間有三通調節閥VB和與上述返回環107A相連
接的管道105。
管道105可以是調節冷卻劑在離開發動機時的溫度的裝置。因為管道105 與返回環107A相連接，所以管道105能夠用來"排出(drawoff)"通過該 環的一部分冷卻液體，以使離開發動機的液體降到要控制的溫度。優選自動 實現這一溫度控制，特別是與采用傳感器的溫度測量相比，通過調節閥VB， 采用上述傳感器的測量尤為顯著。
發動機1還裝配有和前述泵的類型相同的第二泵10B，其通過管道100B 連接到上述進氣冷卻器系統的第二級13B。冷卻劑(例如水)也通過這個泵 和這個裝置，其為低溫回路。
在設備13B的出口，管道101B將液體運送到發動機油冷卻系統14，并 且經由管道102B將加熱的液體傳送到交換器3，其中，熱交換液體沿逆流 方向(counter flow)通過該交換器3，并且該交換器3與消耗熱能的一項設 備連接。
根據本發明的一個有利的特征可以控制低溫回路中液體在離開發動機 時的溫度。
為此，放置在交換器3出口的三通調節閥VB用于經由環103B旁路部 分被冷卻的液體。
與高溫回路一樣，優選自動執行這種控制，以獲得調節溫度，例如5(TC。在交換器3的出口，管道106B與第二交換器4連接，其中海水沿逆流 方向通過交換器4。交換器的作用是在必要時，在冷卻劑在發動機內再次 循環之前，進一步冷卻所述冷卻劑。
在此第二交換器的出口，三通調節閥VB用于經由管道109B旁路部分 液體，以在泵10B的入口處并且因此在該發動機的出口處獲得適當的溫度。
水箱5連接到管道109B。水箱5用作熱膨脹裝置并用于裝載該裝備。
值得注意的是緊接在進入第二泵10B的入口前，連接有分支管線 (branch line) lllB，該分支管線112B將部分冷卻劑傳送到第三泵IO'B, 該第三泵IO'B經由管道112B連接到用于交流發電機的冷卻系統15B。用于 交流發電機的冷卻系統15B經由管道系統113B連接到上述交換器3的出口 。 在交換器3后進行該連接的原因是離開交流發電機的液體的溫度不足以進行 值得的熱回收。
管道104B連接在管道102B和107A上，用于將來自高溫回路的液體注 入到低溫回路，這增加了低溫回路中液體的溫度，從而增加了可收回能量的
反過來，第二管道108A連接到管道102B和106A，用于"排出(drawoff)" 來自低溫回路的部分液體以將其注入到高溫回路，以便在所述液體在發動機 內再循環之前降低高溫回路中的液體的溫度。
正如已經指出的，在低溫回路中的冷卻劑的溫度在離開發動機1前被調節。
調節溫度例如是5(TC。
以此方式，液體的溫度總是相同的，因此無論發動機的負載如何，能夠 回收的能量總是最佳的。
另一方面，返回到相關泵的液體的溫度是可變的溫度。然而，因為此液 體經過的發動機設備能夠承受這樣的溫度變化，所以這是無害的。
該裝備的第二部件可參見圖2。圖2僅僅示出了該裝備在低溫回路上與 能量回收相關的部分。由于高溫回路上與能量回收相關的部分是相同的，因 此為了簡化，沒有示出該部分。
圖中示出了四個交換器6:它們是與用于裝配船舶的四個發動機相關聯 的交換器。這個裝備主要包括兩個液壓泵7，水通過液壓泵7，其中水經由一組管 道122、 123和124沿逆流方向通過兩個交換器。
以相同的方式，將附加的管道137連接到泵7上，并通過管道136用于 其它兩個交換器6B。
交換器6的出口管道125、 126和139連接到與加熱器8相連通的一對 管道127,其中，加熱器8被提供有蒸汽。在必要時，這些加熱器用于向在 交換器6內加熱的液體提供額外的熱能。此蒸汽通常來自安裝在柴油發動機 的排氣管(exhaust)上的回收鍋爐或來自燃燒鍋爐(firedboiler)。
管道128和129經由管道130、 131、 133和134連接到交換器9和9'， 交換器9和9'與多項船舶的消耗熱能的設備相關聯。
將用于裝配這些交換器的閥VA"設計為根據能量的需求，使交換器內的 液體流速變化。
返回管道132和135以及140用于使冷卻的液體回到泵7。
因此本發明的一個有利特征是回收回路(recovery circuit)在"可變的 流速"下運行，使得無論消耗設備9, 9'的卡路里需求如何，返回液體的溫 度都能夠是相對冷的。基于這個原因，交換器2或3的能量回收總是最佳的。
將需要高水溫的那些項消耗設備連接到高溫回收回路上。
這些項設備例如可以是鍋爐、對周圍空氣進行加熱的系統或對清潔水進 行加熱的系統。
在低溫回收回路上，所連接的多項設備需要中等熱量的水。 這些可以是對游泳池水進行加熱的系統或用于空調的預熱系統。 利用本發明的器件(device)，柴油發動機的熱能回收被最優化。 因此能夠節省燃料。
在沒有這個系統的情況下，從回收鍋爐或燃燒鍋爐得到加熱所有項耗能 設備所需的蒸汽，其中燃燒鍋爐是消耗燃料的設備。 從而，極大地改善了船舶的能量平衡。
權利要求
1.一種船舶，裝配有至少一個柴油發動機(1)，所述至少一個柴油發動機的一些內部部件(11A，12A)甚至外部部件通過第一液體冷卻回路來冷卻，而其它部件(13B，14B，15B)通過第二液體冷卻回路來冷卻，這些回路通過進入所述發動機(1)的液體的溫度差異來區分，其中所述第一液體冷卻回路被稱為高溫回路，所述第二液體冷卻回路被稱為低溫回路；至少一項設備(9，9′)，與所述發動機(1)分離且消耗熱能；回收裝置(2)，至少部分回收通過所述高溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備(9，9′)提供熱能，其特征在于，所述船舶還包括回收裝置(3)，至少部分回收通過所述低溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備(9，9′)提供熱能。
2. 根據權利要求1所述的船舶，其特征在于，所述船舶包括至少兩項設 備，其中至少一項設備由所述高溫回路供熱，而另一項設備(9， 9')由所述 低溫回路供熱。
3. 根據權利要求2所述的船舶，其特征在于，由所述低溫回路供熱的所 述項設備(9， 9')特別地由加熱空氣的裝備、加熱水的裝備以及加熱游泳池 水的系統構成。
4. 根據前面任一項權利要求所述的船舶，其特征在于，所述船舶包括調 節所述低溫回路中的冷卻劑在離開發動機(1)時的溫度的裝置。
5. 根據前面任一項權利要求所述的船舶，其特征在于，所述回收裝置(2, 3)包括至少一個熱交換器，要加熱的液體在所述至少一個熱交換器內循環。
6. 根據權利要求5所述的船舶，其特征在于，所述船舶包括流量控制裝 置(VA")，用于調整向所述設備供熱的所述液體的流速。
7. —種回收船舶內熱能的方法，該船舶裝配有至少一個柴油發動機(1)，所述至少一個柴油發動機的一些內部部件 (IIA， 12A)甚至外部部件通過第一液體冷卻回路來冷卻，而其它部件(13B， 14B， 15B)通過第二液體冷卻回路來冷卻，這些回路通過進入所述發動機(l) 的液體的溫度差異來區分，其中所述第一液體冷卻回路被稱為高溫回路，所 述第二液體冷卻回路被稱為低溫回路；至少一項設備(9， 9')，與所述發動機(1)分離且消耗熱能； 回收裝置(2)，至少部分回收通過所述高溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備(9， 9')提供熱量，其特征在于至少部分回收通過所述低溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備(9， 9')提供熱量。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述高溫回路供應至少一 項設備，而所述低溫回路供應其它的至少一項設備(9， 9')。
9. 根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，可以根據需要調整提 供給所述項設備的液體的流速。
全文摘要
本發明特別涉及一種裝配有熱能回收裝置的船舶以及相關的熱能回收方法。該船舶裝配有至少一個柴油發動機(1)，所述至少一個柴油發動機的一些內部部件(11A，12A)甚至外部部件通過被稱為高溫回路的第一液體冷卻回路來冷卻，而其它部件(13B，14B，15B)通過稱為低溫冷卻回路的第二液體冷卻回路來冷卻，這些回路通過進入所述發動機(1)的液體的溫度差異來區分；至少一項設備，與所述發動機(1)分離且消耗熱能；回收裝置(2)，至少部分回收通過高溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備提供熱能。值得注意的是船舶進一步包括回收裝置(3)，至少部分回收通過低溫回路中的液體傳送的卡路里，以向所述項設備提供熱能。本發明能夠極大地改善船舶的能量平衡。
文檔編號F02G5/00GK101549753SQ20091012792
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月27日 優先權日2008年3月31日
發明者斯文·伯杰, 馬蒂厄·洛朗 申請人:Stx法國郵輪股份公司