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1、10申请公布号CN104087332A43申请公布日20141008CN104087332A21申请号201410311160822申请日20140701C10C3/1220060171申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市京口区梦溪路2号72发明人冯国增孙少哲周根明董瑞杨姗姗74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮54发明名称一种船舶沥青梯级加热系统及方法57摘要本发明公开了一种船舶沥青梯级加热系统及方法,所述系统包括缸套冷却水余热提取环路、废气热油锅炉环路、燃油热油锅炉环路和沥青加热环路。所述加热方法为按照船舶主机余热的特点，将7085的缸套冷却水作为第一。
2、级加热热源；260320的船舶主机排气作为第二级加热热源；燃油热油锅炉作为第三级加热热源。本发明燃料耗费少、环境友好，而且额外设备投资回收期短，适用于船舶沥青运输中的沥青加热。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图1页10申请公布号CN104087332ACN104087332A1/2页21一种船舶沥青梯级加热系统，其特征是该系统包括四个环路缸套冷却水余热提取环路、废气热油锅炉环路、燃油热油锅炉环路和沥青加热环路其中，缸套冷却水余热提取环路由油水换热器14中的水侧换热管141，冷却水循环泵10，第一流量计11，。
3、第一温度计12，第二温度计13，第十六至第十八阀门V16V18组成；油水换热器14中的水侧换热管141的一端依次串接第十八阀门V18和第二温度计13，油水换热器14中的水侧换热管141的另一端依次串接第一温度计12、第一流量计11、第十七阀门V17、冷却水循环泵10和第十六阀门V16；废气热油锅炉环路由油水换热器14中的油侧换热管142、废气热油锅炉16、第一热油膨胀箱17、第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12、第二油柜3、第一注油泵2、第一过滤器6、第二过滤器7、第一热油循环泵8、第二热油循环泵9、第三温度计15、第四温度计26、第五温度计27、第三流量计21、第一至第四阀门V1、V2、V。
4、3、V4，第八至第十一阀门V8、V9、V10、V11，第十九至第二十阀门V19、V20组成；第二油柜3串接第八阀门V8后分别与第九阀门V9的一端和第一注油泵2的输出端连接，第二油柜3串接第十阀门V10后分别与第十一阀门V11的一端和第一注油泵2的输入端连接，第九阀门V9的另一端分别接第十一阀门V11的另一端、第三阀门V3的一端、第二十阀门V20的一端，第三阀门V3的另一端串接第四温度计26后接第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12的输出端，第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12的输入端依次串接第五温度计27、第四阀门V4后与第一热油膨胀箱17的输出端连接，第二十阀门V20的另一端依次串接第一过。
5、滤器6、第一热油循环泵8、第十九阀门V19、第三流量计21后分别接第一和第二阀门V1、V2的一端，第一阀门V1的另一端接油水换热器14中的油侧换热管142的一端，第二阀门V2的另一端接第三温度计15的一端和油水换热器14中的油侧换热管142的另一端，第三温度计15的另一端和废气热油锅炉16的输入端连接；废气热油锅炉16的输出端与第一热油膨胀箱17的一端连接；燃油热油锅炉环路由燃油热油锅炉18、第二热油膨胀箱19、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11、第三油柜5、第二注油泵4、第二流量计20、第三热油循环泵22、第四热油循环泵23、第三过滤器24、第四过滤器25以及第七温度计29、第六温度计2。
6、8、第五至第七阀门V5、V6、V7、第十二至第十五阀门V12、V13、V14、V15、第二十五至第二十六阀门V25、V26组成；其中第三油柜5串接第十二阀门V12后分别与第十三阀门V13的一端和第二注油泵4的输出端连接，第三油柜5串接第十四阀门V14后分别与第十五阀门V15的一端和第二注油泵4的输入端连接，第十三阀门V13的另一端分别与第十五阀门V15的另一端、第六阀门V6的一端、第七阀门V7的一端和第二十六阀门V26的一端连接，第七阀门V7的另一端分别接第七温度计29和第五阀门V5的一端，第七温度计29的另一端接第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11的输出端，第五阀门V5的另一端接第三阀门V。
7、3的一端，第六阀门V6的另一端接第一热油膨胀箱17的输出端，第二十六阀门V26的另一端依次串接第三过滤器24、第三热油循环泵22、第二十五阀门V25、第二流量计20后接燃油热油锅炉18的输入端，第一油柜1中的热油锅炉侧换热管11的输入端依次串接权利要求书CN104087332A2/2页3第七温度计29、第二热油膨胀箱19后接燃油热油锅炉18的输出端；沥青加热环路由第一油柜1、导热油循环油泵、沥青加热盘管组成；用于加热沥青的导热油在第一油柜1中被加热后，在导热油循环油泵的推动下，进入沥青加热盘管，释放热量后回到第一油柜1；沥青加热盘管置于液货舱中直接与沥青接触并对沥青加热。2根据权利要求1所述的。
8、一种船舶沥青梯级加热系统，其特征是所述第二流量计20和第七阀门V7之间并联一个由第二十三阀门V23依次串接第四过滤器25、第四热油循环泵23、第二十四阀门V24构成的辅助支路。3根据权利要求1所述的一种船舶沥青梯级加热系统，其特征是所述第三流量计21和第三阀门V3之间并联一个由第二十二阀门V22依次串接第二过滤器7、第二热油循环泵9、第二十一阀门V21构成的辅助支路。4一种如权利要求1所述的一种船舶沥青梯级加热系统的加热方法，其特征是所述方法如下当沥青温度在2060范围内，缸套冷却水余热提取环路和废气热油锅炉环路同时工作，将沥青从常温20加热到60；当沥青温度在60160范围内，缸套冷却水余热。
9、提取环路停止工作，废气热油锅炉环路单独工作，直到沥青的温度上升到160；当沥青温度在160220范围内，燃油热油锅炉环路启动，而废气热油锅炉16作为燃油热油锅炉18的低一级热源，与燃油热油锅炉18串联工作，将沥青加热到200以上；当沥青船停航时，缸套冷却水余热提取环路和废气热油锅炉环路无法使用，单独使用燃油热油锅炉环路。5根据权利要求4所述的一种船舶沥青梯级加热系统的加热方法，其特征是所述缸套冷却水余热提取环路将船舶柴油机缸套冷却水中的余热转移给废气热油锅炉环路中的导热油；缸套冷却水由缸套冷却水进水管流入油水换热器14，与导热油换热后从缸套冷却水出水管排出。6根据权利要求4所述的一种船舶沥青梯。
10、级加热系统的加热方法，其特征是所述废气热油锅炉环路利用船舶主机排气的余热提升从船舶柴油机缸套冷却水中获得的余热的能量品位，并将船舶柴油机缸套冷却水中获得的余热提供给沥青加热环路在第二油柜3中的导热油由第一注油泵2注入循环管道后，在第一热油循环泵8的推动下，依次流经油水换热器14中的油侧换热管142获得缸套冷却水的余热，然后进入废气热油锅炉16获得主机排气的余热，最后进入第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12。7根据权利要求4所述的一种船舶沥青梯级加热系统的加热方法，其特征是所述燃油热油锅炉环路在沥青船停船的时候加热沥青在第二油柜5中的导热油由第二注油泵4注入循环管道后，在第三热油循环泵22的推。
11、动下，依次流经燃油热油锅炉18、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11。8根据权利要求6所述的一种船舶沥青梯级加热系统的加热方法，其特征是所述沥青加热环路用于加热沥青用于加热沥青的导热油在第一油柜1中被加热后，在导热油循环油泵的推动下，进入沥青加热盘管，释放热量后回到第一油柜1；沥青加热盘管置于液货舱中直接与沥青接触并对沥青加热。权利要求书CN104087332A1/5页4一种船舶沥青梯级加热系统及方法技术领域0001本发明公开了一种船舶沥青梯级加热系统及方法，特别涉及一种利用船舶主机余热对沥青进行梯级加热系统及方法。背景技术0002沥青是一种重要的战略资源，在国民经济建设中发挥着重要作用。近。
12、几年，随着高速公路等基础设施建设的蓬勃开展，全球海上沥青运输市场持续升温。2008年，当时业内人士预计全球沥青的需求量将达到108亿吨，其中通过海上散装液态沥青运输的贸易量约2000万吨。由此带动了散装液态沥青船的需求，散装液态沥青船市场前景看好。0003在船舶液货运输中，要求始终对沥青加热，以降低其粘度，便于利用管道输送，将其卸至岸罐内。一般要求沥青的粘度在100200CST，此时沥青的适宜温度一般在160左右，其加热介质温度应在200以上。0004目前，主要采用燃油锅炉提供的热油来加热沥青，这种方式虽然在船舶运输中很实用，但存在很多问题0005一是消耗大量的不可再生能源，成本高，效率低；0。
13、006二是燃料燃烧过程必然带来大量的污染物，对生态环境造成严重影响；0007三是加油加热炉中的温度能达到1000以上，而加热油只需要200左右，这就造成了能量品位利用上的巨大浪费。0008文献1介绍了2001年中远集团将6艘4000载重吨的散货船改建成沥青船，文献2介绍了2007年华中航运集团将2300吨散货船改造为2000吨的江海直达沥青船。其加热系统均选用的是热油加油系统，配备两台燃油热油锅炉，一用一备。这类改建工程没有考虑将船舶主机的余热回收利用起来，直接用燃油热油锅炉将导热油从常温下加热到200以上，十分浪费燃料。0009文献3介绍了葛洲坝机械船舶有限公司在20082009年先后为香港。
14、船东建造了4艘6000载重吨的沥青船，其沥青的保温和加热选用了热油加热系统。机舱内设置了两台燃油热油锅炉，当沥青需要加热时，两台同时使用；当液态沥青需要保温时，使用一台。除燃油热油锅炉外，该船另设一台废气热油锅炉，与燃油热油锅炉一起共同组成该船锅炉热油系统。但是，该船的废气热油锅炉只是用来加热机舱内的燃料油，而没有作为液货舱的加热热源。而且也没有将缸套冷却水的余热回收利用起来。0010参考文献00111刘晓阳中远4000DWT级散装沥青船改建技术J船舶工程200325541000122刘江波2000T沥青运输船液货系统设计J船海工程20073634600133乐成刚，陈爱国，向安玉热油加热系统。
15、在6000DWT沥青船上的应用J船海工程20103955057。说明书CN104087332A2/5页5发明内容0014本发明的目的是针对现有沥青船加热系统中存在的燃料耗费高、环境污染严重等问题，设计出一种利用船舶主机余热对沥青进行梯级加热系统及方法，该系统燃料耗费少、经济效益好、环境友好。0015为达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是0016一种船舶沥青梯级加热系统包括四个环路缸套冷却水余热提取环路、废气热油锅炉环路、燃油热油锅炉环路和沥青加热环路0017其中，缸套冷却水余热提取环路由油水换热器14中的水侧换热管141，冷却水循环泵10，第一流量计11，第一温度计12，第二温度计1。
16、3，第十六至第十八阀门V16V18组成；油水换热器14中的水侧换热管141的一端依次串接第十八阀门V18和第二温度计13，油水换热器14中的水侧换热管141的另一端依次串接第一温度计12、第一流量计11、第十七阀门V17、冷却水循环泵10和第十六阀门V16；0018废气热油锅炉环路由油水换热器14中的油侧换热管142、废气热油锅炉16、第一热油膨胀箱17、第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12、第二油柜3、第一注油泵2、第一过滤器6、第二过滤器7、第一热油循环泵8、第二热油循环泵9、第三温度计15、第四温度计26、第五温度计27、第三流量计21、第一至第四阀门V1、V2、V3、V4，第八至第十。
17、一阀门V8、V9、V10、V11，第十九至第二十阀门V19、V20组成；第二油柜3串接第八阀门V8后分别与第九阀门V9的一端和第一注油泵2的输出端连接，第二油柜3串接第十阀门V10后分别与第十一阀门V11的一端和第一注油泵2的输入端连接，第九阀门V9的另一端分别接第十一阀门V11的另一端、第三阀门V3的一端、第二十阀门V20的一端，第三阀门V3的另一端串接第四温度计26后接第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12的输出端，第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12的输入端依次串接第五温度计27、第四阀门V4后与第一热油膨胀箱17的输出端连接，第二十阀门V20的另一端依次串接第一过滤器6、第一热油循环。
18、泵8、第十九阀门V19、第三流量计21后分别接第一和第二阀门V1、V2的一端，第一阀门V1的另一端接油水换热器14中的油侧换热管142的一端，第二阀门V2的另一端接第三温度计15的一端和油水换热器14中的油侧换热管142的另一端，第三温度计15的另一端和废气热油锅炉16的输入端连接；废气热油锅炉16的输出端与第一热油膨胀箱17的一端连接；0019燃油热油锅炉环路由燃油热油锅炉18、第二热油膨胀箱19、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11、第三油柜5、第二注油泵4、第二流量计20、第三热油循环泵22、第四热油循环泵23、第三过滤器24、第四过滤器25以及第七温度计29、第六温度计28、第五至第。
19、七阀门V5、V6、V7、第十二至第十五阀门V12、V13、V14、V15、第二十五至第二十六阀门V25、V26组成；其中第三油柜5串接第十二阀门V12后分别与第十三阀门V13的一端和第二注油泵4的输出端连接，第三油柜5串接第十四阀门V14后分别与第十五阀门V15的一端和第二注油泵4的输入端连接，第十三阀门V13的另一端分别与第十五阀门V15的另一端、第六阀门V6的一端、第七阀门V7的一端和第二十六阀门V26的一端连接，第七阀门V7的另一端分别接第七温度计29和第五阀门V5的一端，第七温度计29的另一端接第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11的输出端，第五阀门V5的另一端接第三阀门V3的一端，第。
20、六阀门V6的另一端接第一热油膨胀箱17的输出端，第二十六阀门V26的另一端依次串说明书CN104087332A3/5页6接第三过滤器24、第三热油循环泵22、第二十五阀门V25、第二流量计20后接燃油热油锅炉18的输入端，第一油柜1中的热油锅炉侧换热管11的输入端依次串接第七温度计29、第二热油膨胀箱19后接燃油热油锅炉18的输出端；0020沥青加热环路由第一油柜1、导热油循环油泵、沥青加热盘管组成；用于加热沥青的导热油在第一油柜1中被加热后，在导热油循环油泵的推动下，进入沥青加热盘管，释放热量后回到第一油柜1；沥青加热盘管置于液货舱中直接与沥青接触并对沥青加热。0021所述第二流量计20和第。
21、七阀门V7之间并联一个由第二十三阀门V23依次串接第四过滤器25、第四热油循环泵23、第二十四阀门V24构成的辅助支路。0022所述第三流量计21和第三阀门V3之间并联一个由第二十二阀门V22依次串接第二过滤器7、第二热油循环泵9、第二十一阀门V21构成的辅助支路。0023为达到上述目的，本发明实现目的所采取的另一个技术方案是0024本发明的一种船舶沥青梯级加热系统的加热方法，将沥青的加热分三个温度段进行。当沥青温度在2060范围内，缸套冷却水余热提取环路和废气热油锅炉环路同时工作，将沥青从常温20加热到60；当沥青温度在60160范围内，缸套冷却水余热提取环路停止工作，废气热油锅炉环路单独工。
22、作，直到沥青的温度上升到160；当沥青温度在160220范围内，燃油热油锅炉环路启动，而废气热油锅炉16作为燃油热油锅炉18的低一级热源，与燃油热油锅炉18串联工作，将沥青加热到200以上；当沥青船停航时，缸套冷却水余热提取环路和废气热油锅炉环路无法使用，单独使用燃油热油锅炉环路。0025所述缸套冷却水余热提取环路将船舶柴油机缸套冷却水中的余热转移给废气热油锅炉环路中的导热油；缸套冷却水由缸套冷却水进水管流入油水换热器14，与导热油换热后从缸套冷却水出水管排出。0026所述废气热油锅炉环路利用船舶主机排气的余热提升从船舶柴油机缸套冷却水中获得的余热的能量品位，并将高品位的热能提供给沥青加热环路。
23、在第二油柜3中的导热油由第一注油泵2注入循环管道后，在第一热油循环泵8的推动下，依次流经油水换热器14中的油侧换热管142获得缸套冷却水的余热，然后进入废气热油锅炉16获得主机排气的余热，最后进入第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12。0027所述燃油热油锅炉环路在沥青船停船的时候加热沥青在第二油柜5中的导热油由第二注油泵4注入循环管道后，在第三热油循环泵22的推动下，依次流经燃油热油锅炉18、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11。0028所述沥青加热环路用于加热沥青用于加热沥青的导热油在第一油柜1中被加热后，在导热油循环油泵的推动下，进入沥青加热盘管，释放热量后回到第一油柜1；沥青加热盘管。
24、置于液货舱中直接与沥青接触并对沥青加热。0029在船舶液货运输中，燃料在柴油机中燃烧所发出的全部热量，只有3550转变为机械功，其余部分热量则损失掉变为废热，这其中缸套冷却水带走的热量占燃料燃烧全部热值的1530，排气带走的热占2740。本发明将这些废热利用起来，代替或部分代替燃油锅炉所消耗的能量，则能够减少耗油量、提高能源利用效率，带来极大的经济效益和环境效益。附图说明说明书CN104087332A4/5页70030图1是本发明船舶沥青梯级加热系统原理图。0031图中1第一油柜；11燃油热油锅炉侧换热管；12废气热油锅炉侧换热管；2第一注油泵；3第二油柜；4第二注油泵；5第三油柜；6第一过滤。
25、器；7第二过滤器；8第一热油循环泵；9第二热油循环泵；10冷却水循环泵；11第一流量计；12第一温度计；13第二温度计；14油水换热器；141水侧换热管；142油侧换热管；15第三温度计；16废气热油锅炉；17第一热油膨胀箱；18燃油热油锅炉；19第二热油膨胀箱；20第二流量计；21第三流量计；22第三热油循环泵；23第四热油循环泵；24第三过滤器；25第四过滤器；26第四温度计；27第五温度计；28第六温度计；29第七温度计；V1V26阀门具体实施方式0032下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。0033在船舶液货运输中，主机排气废热温度高，可达到260320，可利用的单位热量大；缸套冷。
26、却水的出口温度一般在7085，可利用的热量也不少。利用废热须按照其特点进行利用，本发明提出的梯级加热方法如下00341把缸套冷却水作为低位热源，通过油水换热器将导热油从20提升到5065；00352把主机排气引入专门构造的废气热油锅炉，将导热油从5065提升到180。00363使用燃油锅炉，将导热油提升到180以上。0037根据利用船舶主机余热对沥青进行梯级加热的方法，如附图1所示，为本发明的一种船舶沥青梯级加热系统，包括四个环路缸套冷却水余热提取环路，废气热油锅炉环路，燃油热油锅炉环路和沥青加热环路。缸套冷却水余热提取环路的功能是将船舶柴油机缸套冷却水中的余热转移给废气热油锅炉环路中的导热油。
27、。废气热油锅炉环路的功能是利用船舶主机排气的余热提升从船舶柴油机缸套冷却水中获得的余热的能量品位，并将高品位的热能提供给沥青加热环路。燃油热油锅炉环路的功能是补充加热沥青所需热量的不足的部分，在沥青船停船的时候加热沥青。沥青加热环路的功能是利用从废气热油锅炉环路和燃油热油锅炉环路获得的高品位热能去加热沥青。本发明以6000载重吨沥青船的沥青加热系统作为一个实施例，船的参数如表1所示。0038表16000载重吨沥青船参数0039参考载重量6026吨满载吃水6米总吨4128吨航速13节净吨1609吨航区无限总长1121米主机YANMAR6N330EN船宽162米主机功率3500马力型深8米说明书C。
28、N104087332A5/5页80040沥青船液货梯级加热系统包括四个环路缸套冷却水余热提取环路，废气热油锅炉环路，燃油热油锅炉环路和沥青加热环路。0041其中，缸套冷却水余热提取环路由油水换热器14中的水侧换热管141、冷却水循环泵10以及相关阀件、附件组成。该环路的功能是将船舶柴油机缸套冷却水中的余热转移给废气热油锅炉环路中的导热油。缸套冷却水由缸套冷却水进水管流入油水换热器14，与导热油换热后从缸套冷却水出水管排出。0042废气热油锅炉环路由油水换热器14中的油侧换热管142、废气热油锅炉16、第一热油膨胀箱17、第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12、第二油柜3、第一注油泵2、第一热油。
29、循环泵8、第一过滤器6以及相关阀件、附件组成。该环路的功能是利用船舶主机排气的余热提升从船舶柴油机缸套冷却水中获得的余热的能量品位，并将高品位的热能提供给沥青加热环路。在第二油柜3中的导热油由第一注油泵2注入循环管道后，在第一热油循环泵8的推动下，依次流经油水换热器14中的油侧换热管142获得缸套冷却水的余热，然后进入废气热油锅炉16获得主机排气的余热，最后进入第一油柜1中的废气热油锅炉侧换热管12，构成闭式的导热油循环回路。0043燃油热油锅炉环路由燃油热油锅炉18、第二热油膨胀箱19、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11、第三油柜5、第二注油泵4、第三热油循环泵22、第三过滤器24以及相。
30、关阀件、附件组成。该环路的功能是补充加热沥青所需热量的不足的部分，在沥青船停船的时候加热沥青。在第三油柜5中的导热油由第二注油泵4注入循环管道后，在第三热油循环泵22的推动下，依次流经燃油热油锅炉18、第一油柜1中的燃油热油锅炉侧换热管11，构成闭式的导热油循环回路。0044沥青加热环路图中未全部示出由第一油柜1、导热油循环油泵、沥青加热盘管组成。该环路的功能是利用从废气热油锅炉环路和燃油热油锅炉环路获得的高品位热能去加热沥青。用于加热沥青的导热油在第一油柜1中被加热后，在循环油泵的推动下，进入沥青加热盘管，释放热量后回到第一油柜1。沥青加热盘管置于液货舱中直接与沥青接触并对其加热。0045该。
31、沥青船液货梯级加热系统的控制部分包括温度传感器、电磁阀、显示器以及与之相连的控制器。控制部分的功能是收集并显示系统各部分温度信息，并调节相应电磁阀以使沥青的温度达到设定要求。0046沥青船在航行状态时，始终控制液货舱内沥青温度在160左右，沥青船到港装卸作业时将液货舱内沥青温度升至200以上，液态沥青黏度降低后启动沥青泵作业。将导热油从常温下20开始加热，打开第一阀门V1、第三阀门V3、第四阀门V4，关闭第二阀门V2、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7，启动缸套冷却水环路和废气热油锅炉环路。当液货舱内沥青温度上升到60时，打开第二阀门V2，关闭第一阀门V1，停止缸套冷却水环路，此时废气热油锅炉16继续加热，直到液货舱内沥青温度上升到160并维持在160。当液货舱内沥青温度需要上升到200以上时，打开第五阀门V5、第六阀门V6，关闭第三阀门V3、第四阀门V4，此时燃油热油锅炉环路启动，而废气热油锅炉16作为燃油热油锅炉18的低一级热源继续工作。沥青船停航时，缸套冷却水环路和废气热油锅炉环路无法使用，单独使用燃油热油锅炉环路，打开第七阀门V7，关闭第一至第六阀门V1V6。0047通过经济性计算，本发明采用船舶主机余热对沥青进行梯级加热的燃油消耗量，仅是现有技术的30，节能效果显著。说明书CN104087332A1/1页9图1说明书附图CN104087332A。