Utilisation des gaz d’échappement sur les navires – Wikipedia
Le Utilisation des gaz d’échappement sur les navires a été présenté en plusieurs phases en plusieurs phases au cours des 50 dernières années, en fonction de l’augmentation des prix du carburant et de la prise en compte des coûts d’investissement, des intérêts et des coûts de personnel.
Avec la mise en service des premiers navires automobiles de 1910 à 1914, la navigation maritime est entrée dans une phase de développement qui n’a pas encore été achevée. L’utilisation du carburant d’environ 30%, ce qui est deux fois plus bonne par rapport à la machine à vapeur, le gain d’espace en raison de la perte des chaudières à vapeur et des bunkers de charbon, la préparation opérationnelle rapide, beaucoup moins de personnel de la machine et la prise de contrôle simple et propre de carburant étaient convaincantes. Entre-temps, les chaudières à vapeur de plus grands navires ont également brûlé du pétrole, les coupe-charbon et de nombreux radiateurs ont également été économisés sur des vapeur. La nuisance des passagers sur le pont par la fumée et les cendres de la cheminée avait une fin. Les moteurs diesel ont également été utilisés pour les grands et puissants navires de passagers. La classe Monte du Hambourg-Süd est mentionnée ici. Derrière ces moteurs se trouvaient des chaudières à gaz d’échappement, la vapeur pour la climatisation, la production d’eau chaude mais aussi pour conduire de nombreuses machines auxiliaires telles que les compresseurs et les pompes.
Cependant, les progrès ont été lentement réalisés lors de l’utilisation de moteurs diesel, les turbines à vapeur ont servi de lecteur de revêtements d’atlantique rapides jusqu’à la fin. Bien que le moteur diesel ait utilisé le carburant environ deux fois par rapport à la turbine à vapeur, il n’a finalement prévalu que au début des années 1950. Les chaudières à vapeur ont maintenant brûlé des huiles de chauffage visqueuses moins moins chères, mais le diesel avait besoin d’huile diesel meilleure et coûteuse.
Le succès mondial est devenu possible dans les années 1950, lorsque les moteurs diesel à deux temps maintenant élevés pourraient également être exploités avec “l’huile lourde” bon marché. Pour cela, des systèmes supplémentaires (filtres, séparateurs) étaient nécessaires pour nettoyer et chauffer l’huile lourde jusqu’à 140 ° C. Désormais, les moteurs diesel ont conquis l’expédition des cargaisons, les performances des moteurs ont augmenté. En 1950, il y avait un maximum de 15 000 kW par moteur 50 ans plus tard, au tournant du millénaire, près de 75 000 kW. Entre-temps, les nouveaux cargaisons les plus grands et les plus forts, les pétroliers, les bulkers et les porte-conteneurs avec Diesel Died sont en cours de construction. Les systèmes de moteur permettent une utilisation de carburant jusqu’à 50%. L’utilisation de la chaleur des déchets du gaz d’échappement pour la production de vapeur pour le préchauffage du carburant, le chauffage de l’espace de vie, la climatisation et la production d’eau potable fournit de 15 à 20% supplémentaires.
Le diesel auxiliaire pour la production d’énergie électrique est également principalement utilisé avec des huiles lourdes. Sur la base de l’augmentation des prix du carburant et, en tenant compte des coûts d’investissement, des intérêts et des coûts du personnel, la chaleur des déchets a été utilisée plusieurs fois au cours des 50 dernières années. Dans ces phases, des sujets spéciaux tels que l’interprétation, l’optimisation, la pollution de la surface du chauffage et la réglementation ont été examinés et le comportement d’auto-réflexion a été optimisé avec la pression de glissement. Cela permet à la production de vapeur dépendant du moteur diesel d’être adapté au besoin avec des moyens simples.
Cependant, dans le cas de la baisse des prix du carburant, la chaleur des déchets a été réduite, car les investissements ne sont plus «calculés». Dans le cas d’une plus grande puissance du moteur, la libération d’énergie électrique est logique, mais divers circuits ont été effectués dans le passé. Les augmentations importantes des prix du pétrole déclenchées par la guerre en Irak en 2003 ont fait passer le prix du pétrole lourd de 60 à 100 $ / t à 2008 à 280 à 350 $ / t. Cela conduit à nouveau à des considérations pour que l’expédition et les chantiers navals utilisent des gaz d’échappement et des turbogéneurs à vapeur pour les nouveaux bâtiments.
Les chaudières à gaz d’échappement pour le chauffage de la génération de vapeur sont généralement effectuées dans la zone de pression de 5 à 9 bar, principalement comme chaudière à tube fumé. Les chaudières à tube à eau sont également largement utilisées, tandis que les chaudières à tube à côtes ne jouent qu’un rôle subordonné en raison des problèmes de pollution dus à un fonctionnement de l’huile lourde. Un nouveau développement dans la construction de la chaudière à vapeur, l’application de tuyaux structurés en surface, est actuellement discuté dans les cercles spécialisés. Vous pouvez réduire les tailles et les poids des gaz d’échappement et des chaudières auxiliaires et également réduire les coûts d’investissement. Une question non résolue ici est la pollution de la surface chauffante, ce qui provoque des problèmes majeurs lors de l’utilisation des chaudières à tube à côtes. Le transfert de chaleur est principalement par convection, la teneur en rayonnement est faible. Selon le type de guide des gaz de combustion, une distinction est faite entre le tube de fumée et les chaudières à conduite d’eau.
Pour les chaudières à tube de fumée, les gaz d’échappement du moteur sont dirigés par des tuyaux disposés verticalement et libèrent une partie de l’énergie d’échappement à travers le pipeline jusqu’à l’eau qui enlève. Le rapport de la masse d’eau au courant de masse à vapeur horaire est d’environ 5 à 10 t de vapeur d’eau / t. Il en résulte une grande masse de mémoire avec une grande insensibilité aux changements dans l’approvisionnement en performance du côté de l’échappement et l’acceptation des performances par les consommateurs de vapeur.
Avec les chaudières à tube d’eau (par exemple La Mont Kessel), l’eau est dirigée par les tuyaux de côtes lisses ou moins courants disposés horizontalement, le débit de gaz d’échappement est dirigé verticalement. Les tuyaux de distribution et de collecteur pour les tuyaux connectés en parallèle sont LED verticalement ou horizontalement en fonction de la conception et de la fin à la fin de la fin.
La bouilloire d’échappement en aval de la machine principale ne doit pas dépasser les pertes de pression basées sur l’échappement (100–300 mm WS) spécifiées par les fabricants de moteurs. En raison des combustibles contenant du Sulfur élevé utilisés aujourd’hui, la température du gaz d’échappement selon la bouilloire ne doit pas tomber en dessous de la température du point de rosée (valeurs de référence 150–180 ° C). Par conséquent, le travail avec la température du gaz d’échappement plus faible de 180–200 ° C est conçu.
Les gaz d’échappement sont guidés par le moteur via le turbocompresseur de gaz d’échappement à travers la bouilloire des gaz d’échappement (décrit ici comme une bouilloire à tube d’eau) et ici ont transféré une partie du gaz d’échappement à l’eau de conversion de la chaudière d’échappement. Dans le système de condensat à vapeur fermé, l’eau du circuit des producteurs est diffusée par une pompe rond-point, de sorte que le transport d’énergie est effectué de la chaudière à gaz d’échappement à la chaudière auxiliaire. La chaudière auxiliaire à l’huile sert ainsi de récipient à vapeur d’endurance et de collecteur de vapeur pour la chaudière à gaz d’échappement en mer. Il génère la vapeur de chauffage requise dans la zone du district et du port avec le tir d’huile. Dans le fonctionnement de la mer, la chaudière auxiliaire est allumée ou éteinte en fonction de la pression de vapeur et assure ainsi l’alimentation continue du système de vapeur de chauffage dans le fonctionnement automatique du navire. Cela ne donne qu’une redondance limitée.
Le cycle des consommateurs sert les consommateurs de vapeur chauffants, dont les exigences de vapeur se produiront en fonction des conditions environnementales et de fonctionnement. Les préhetteurs et les radiateurs de chars transfèrent l’enthalpie évaporante vers le milieu pour être chauffé. Le condensat en aval des consommateurs de vapeur provoque une soumission complète de l’enthalpie d’évaporation, car seul le condensat peut traverser. Si la quantité de vapeur générée dans la chaudière à gaz d’échappement dépasse le besoin, alors la quantité excessive de vapeur est déposée dans un condensateur excédentaire. Le courant de masse de vapeur par le condensateur excédentaire est réglé avec la vanne excédentaire à vapeur, qui est contrôlée par l’excès de régulateur en fonction de la pression de fonctionnement. Cela régule la pression de vapeur supérieure en fonctionnement normal. Le condensat du condensateur excédentaire et des consommateurs à vapeur auxiliaire se précipite dans le réservoir d’eau à manger via un condensateur et un condenseur. De là, l’eau alimentaire est pompée dans la chaudière auxiliaire en fonction du niveau d’eau de la chaudière auxiliaire avec la pompe à manger.
L’influence du moteur principal doit être considérée à partir d’aspects constructifs, opérationnels et liés à l’environnement. Les augmentations de l’efficacité thermique dans le passé ont provoqué une réduction de la température des gaz d’échappement et du courant de masse de gaz d’échappement spécifique. Les données d’une chaudière à gaz d’échappement sont appliquées en caractéristiques via la puissance moteur déplacée (moteur à deux liaisons). Ces valeurs, les températures des gaz d’échappement avant et après la chaudière à gaz d’échappement et le courant de masse de gaz d’échappement, ne s’appliquent qu’aux points de fonctionnement stationnaires.
Les influences environnementales affectent le système considéré à travers les températures de l’air et de l’eau. Les températures basses de l’air et de l’eau de mer augmentent les pertes des bunkers et des réservoirs de carburant et le débit massique de vapeur généré dans la chaudière à gaz d’échappement est réduit via la température des gaz d’échappement en chute.
En plus des mesures du moteur interne, les nouvelles réglementations nécessiteront un après-traitement des gaz d’échappement à l’avenir, ce qui affectera une réduction de la quantité de vapeur générée. Les catalyseurs SCR (réduction sélective catalytique) pour abaisser le non X -At les valeurs ainsi que les systèmes de déviation pour réduire le dioxyde de soufre réduisent la température utilisable du gaz d’échappement.
L’augmentation constante de l’efficacité globale du système d’entraînement du navire a conduit à de nombreux navires, en particulier dans un passé récent, pour fournir à tous les consommateurs la chaleur possible avec l’énergie thermique des déchets. La majorité des consommateurs de chaleur sont chauffés par de la vapeur (rare huile thermique ou énergie électrique), quelques-unes en refroidissant l’eau du système à haute température.
Pour déterminer l’exigence de vapeur totale comme base de l’interprétation du gaz d’échappement et des chaudières auxiliaires, un bilan de vapeur est créé, dans lequel tous les consommateurs de vapeur sont pris en compte.
Le bilan de vapeur contient la nécessité de consommateurs à vapeur auxiliaires en fonction du mode de fonctionnement:
- Opérations maritimes, fonctionnalité continue de la machine principale
- Fonctionnement du port, pas de fonctionnement de la machine principale
- Fonctionnement de Revier, opération de machine principale variable
Réduction de l’exigence de chauffage à vapeur
Pour réduire les coûts de carburant du système global, en plus des mesures passives pour réduire la consommation de chauffage,
- Hochbunker au lieu d’un bunker à double étage
- meilleure isolation
- Utilisation de l’eau de refroidissement pour le chauffage du bunker
Une partie de la vapeur est utilisée sur certains navires en utilisant des turbines à vapeur en plus de la production d’électricité. Les turbines de protection des gaz d’échappement connectées en parallèle sont utilisées pour une utilisation supplémentaire des gaz d’échappement afin de générer de l’énergie électrique. À la vitesse des navires, les turbines à vapeur conduites par la vapeur de la chaudière à gaz d’échappement et les turbines de protection des gaz d’échappement conduites par le gaz d’échappement génèrent beaucoup plus d’électricité que nécessaire. Par conséquent, les générateurs d’arbre et les moteurs électriques combinés sur ces navires sont disposés sur ces brins d’onde, et l’excès de performance électronique est remis à l’hélice. Ces systèmes peuvent être trouvés, par exemple, sur les navires à conteneurs de la classe Emma-Mærsk.
Les influences opérationnelles résultent des prix du carburant et des capacités respectives de l’espace du navire. Selon cela, l’armateur ou affréteur choisit la vitesse qui influence la puissance du moteur et les paramètres du gaz d’échappement. Cette connexion peut être observée à partir des caractéristiques de la bouilloire des gaz d’échappement. L’opération de charge partielle peut augmenter la pollution de la surface de chauffage et réduire le transfert de chaleur avec le résultat d’une génération de vapeur plus faible. Cela a une réduction sur le moteur à travers l’augmentation de la pression de comptoir.
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