基于矩陣模式的船舶余熱利用系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析.pdf

1、隨著國際原油價格的上漲，燃料費(fèi)用占船舶航運(yùn)運(yùn)輸成本的比例也越來越高，同時為了緩解溫室效應(yīng)，減少CO2的排放，MEPC會議制定并通過了關(guān)于EEDI的決議，節(jié)能減排已成為我國船舶行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
　　首先，本文通過對國內(nèi)外船舶柴油機(jī)余熱利用發(fā)展現(xiàn)狀的分析研究，在船舶柴油機(jī)后加裝余熱利用系統(tǒng)，能夠有效地減少柴油機(jī)因排氣和冷卻損失的能量，提高船舶整體能量利用率。通過對熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究，將熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)理論與船舶柴油機(jī)余熱利用系統(tǒng)相耦合，

2、結(jié)合熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析方法，從更深層次的角度分析能量損失的原因并完成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本的計(jì)算。從能量和成本兩個方面研究船舶主柴油機(jī)余熱利用系統(tǒng)，對于余熱利用方案的選配具有深刻的指導(dǎo)意義。
　　其次，本文針對以MAN公司生產(chǎn)的6S50ME型柴油機(jī)為主機(jī)的船舶余熱利用系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)的相關(guān)知識，在穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)的熱力過程的火用分析基礎(chǔ)上，建立超低溫余熱利用系統(tǒng)的各主要設(shè)備的火用平衡模型。利用能量品質(zhì)的概念，對船舶柴油機(jī)余熱利用系

3、統(tǒng)進(jìn)行了全面的能量分析及火用分析，得到余熱系統(tǒng)主要部件的火用損失、火用效率等參數(shù)，得到主機(jī)排氣損失及冷卻損失隨主機(jī)功率變化的規(guī)律，并對雙段雙壓式余熱發(fā)電系統(tǒng)、加裝有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算分析，通過計(jì)算分析得知，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)能有效地利用低溫余熱并發(fā)出可觀的電量，結(jié)果表明：在主機(jī)75％~85%負(fù)荷之間時，燃料的利用率最高；運(yùn)用熱力學(xué)分析得到了余熱鍋爐、雙壓汽輪機(jī)及空氣冷卻器等設(shè)備都是熱力學(xué)優(yōu)化的關(guān)鍵。
　　最后，本

4、文通過矩陣模式熱經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)理論研究，繪制出應(yīng)用于矩陣模式熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的船舶柴油機(jī)余熱利用系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析簡圖，通過明確系統(tǒng)的“燃料”、“產(chǎn)品”，建立起燃料事件矩陣和產(chǎn)品事件矩陣，并建立補(bǔ)充方程，運(yùn)用 Matlab軟件對矩陣進(jìn)行求解，得出余熱利用系統(tǒng)及其子系統(tǒng)中各股流的火用成本和單位火用成本，并計(jì)算了四個典型工況，即主機(jī)100%工況、85%工況、75%工況和50%工況，并得到隨著主機(jī)功率的降低，系統(tǒng)各股流的單位火用成本隨之降低的規(guī)律。由于余熱

5、利用系統(tǒng)內(nèi)的空氣冷卻器和缸套水冷卻器都有對余熱利用系統(tǒng)外的供熱，因此就其對外供熱的火用量進(jìn)行了不同的外部定價，并分析研究了不同的外部定價對系統(tǒng)火用成本的影響，結(jié)果表明：過高的外部定價使系統(tǒng)內(nèi)各股火用流的單位火用成本降低。結(jié)合船舶余熱利用系統(tǒng)各主要設(shè)備的報(bào)價情況，對船舶余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析，得到在主機(jī)85%工況時船舶余熱利用系統(tǒng)具有較低的單位熱經(jīng)濟(jì)成本。
　　論文通過對船舶柴油機(jī)余熱利用系統(tǒng)的建模和計(jì)算，獲得了船舶動力