CHƯƠNG IV THIẾT BỊ TẬN DỤNG NHIỆT THÔNG DỤNG TRÊN TÀU THỦY 1 4.1. Hệ thống thiết bị tận dụng trên tàu thủy Hệ thống tận dụng nhiệt của động cơ chính đặt trên tàu rất đa dạng, nó tận dụng nhiệt ở 2 nguồn chủ yếu là do nhiệt khí xả và nước mát mang ra. Thông dụng hiện nay đang dùng rộng rãi trên tàu thủy là: Tuabin khí xả, nồi hơi kinh tế, thiết bị chưng cất nước ngọt, Ngoài ra có thể có các thiết bị sau: Thiết bị hâm nước, hâm dầu, bộ sưởi không khí, máy lạnh hấp thu. 4.1.1. HỆ THỐNG THIẾT BỊ TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ XẢ: 1. Tận dụng nhiệt khí xả bằng tua bin tăng áp: Hình 4.1. Minh hoạ các hệ thống tăng áp điển hình 1- Bầu góp khí xả. 3- Máy nén do tua bin lai. 6- Máy nén do động cơ lai. 2- Tua bin khí xả. 4- Sinh hàn khí tăng áp. 5- Bầu góp khí nạp. DIESEL ENGINE 3 2 1 4 5 a) Động cơ tăng áp bằng tua bin khí xả. DIESEL ENGINE 6 b) Hệ thống tăng áp hỗn hợp mắc song song. DIESEL ENGINE c) Hệ thống tăng áp hỗn hợp mắc nối tiếp. 2 Tuabin khí xả là ứng dụng phổ biến tận dụng năng lượng khí xả. Đây là phương án duy nhất vừa mang lại hiệu quả kinh tế vừa cải thiện chế độ làm việc của động cơ. Khi động cơ chính làm việc ở chế độ nhỏ tải thì tuabin hoạt động không hiệu quả, nên thường phải lắp đồng thời cùng với nó quạt gió độc lập (do động cơ điện lai) hoặc do chính động cơ lai. Quạt gió chỉ hoạt động ở chế độ nhỏ tải. Trong khai thác cần chú ý tránh thay đổi tải động cơ đột ngột, đảm bảo động cơ cháy tốt tránh bám muội trên cánh tuabin, và định kì vệ sinh phin lọc gió. 2) Tận dụng nhiệt khí xả ở nồi hơi kinh tế. Hầu hết các tàu biển hiện nay được lắp đặt nồi hơi kinh tế để tận dụng nguồn nhiệt từ khí xả sinh hơi lúc tàu hành trình nhằm phục vụ mục đích hâm sấy. Đặc biệt là các tàu có công suất máy chính lớn thì năng lượng hơi sinh ra có thể được sử dụng để lai tổ hợp tua bin - máy phát điện, nhằm cung cấp một phần hay toàn bộ điện năng cho con tàu lúc hành trình. Về kết cấu thường có hai loại: Loại nồi hơi kinh tế riêng kết nối với nồi hơi phụ thông qua hệ thống đường ống, và loại nồi hơi liên hợp ở trong cùng một khối, trong đó có cụm ống riêng để dẫn khí xả đi qua và cụm ống khác là nồi hơi phụ. Vì nồi hơi kinh tế nằm trên đường dẫn khí xả ra môi trường nên trong khai thác cần phải chú ý những điểm sau: - Định kì vệ sinh phía khí xả để giảm đối áp trên đường xả trong giá trị giới hạn. - Tránh khai thác ở chế độ nhỏ tải gây ra hiện tượng ăn mòn điểm sương - Tránh hiện tượng mất nước gây biến dạng, cháy ống khi động cơ hoạt động ở tải cao. 3 Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống hơi tận dụng dùng phát điện năng trên tàu thủy 1. Trống phân li 7. Két cascade 13. Bơm chân không 2. Nồi hơi kinh tế 8. Bơm cấp nước nồi hơi 14. Bơm nước ngưng 3. Bơn tuần hoàn 9. Bầu hâm nước A. Bộ hâm nước tiết kiệm 4. Tua bin hơi 10. Hộp van phân phối B. Bộ sinh hơi 5. Bầu ngưng của tua bin hơi 11. Hộp van hơi hồi C. Bộ sấy hơi 6. Bầu ngưng hơi hâm sấy 12. Van tự động điều chỉnh cấp nước nồi Phục vụ hâm sấy Máy phát điện Hơi hâm sấy trở về 2 1 10 4 5 6 7 8 9 3 11 A B C 12 13 14 4 Nước ở trong trống phân li được bơm tuần hoàn đưa lên bộ hâm nước tiết kiệm A, sau đó đi vào bộ sinh hơi B. Tại đây nước được đun sôi rồi quay trở lại trống phân li. Trong trống phân li nước ở nhiệt độ cao sôi sinh hơi, phần hơi phân tách ở phía trên trống qua van hơi chính. Tại đây một số nhánh đưa hơi đi phục vụ hâm sấy, một nhánh khác đi vào bộ sấy hơi C. Hơi sấy trở thành hơi quá nhiệt có thông số áp suất, nhiệt độ cao được đưa đến tuabin hơi để lai máy phát điện cung cấp một phần hoặc toàn bộ điện năng cho con tàu. Hơi hồi sau khi hâm sấy và sau khi sinh công trong tuabin được ngưng tụ ở bình ngưng 5 & 6. Nước ngưng tụ được đưa về két cascade sau đó cấp trở lại nồi hơi bằng bơn cấp nước nồi 8 sau khi qua bầu hâm nước. Việc điều chỉnh lưu lượng nước cấp cho nồi hơi được thực hiện bởi van tự động 12. Khi động cơ chính ngừng hoạt động thì nồi hơi phụ đảm nhận việc cấp hơi cho tuabin và phục vụ hâm sấy. Hoặc có thể tạm ngừng hoạt động tuabin hơi trong thời gian đậu biển. 4.1.2. HỆ THỐNG THIẾT BỊ TẬN DỤNG NHIỆT NƯỚC LÀM MÁT: 1) Tận dụng nhiệt nước làm mát cho hệ thống chưng cất nước ngọt. Nước sau khi làm mát động cơ ra khỏi máy chính mang một lượng nhiệt khá lớn (chỉ sau nhiệt lượng do khí xả mang ra ngoài môi trường), nên cần có biện pháp tận dụng. Hiện nay trên các tàu lớn, chạy biển dài ngày thường được lắp đặt hệ thống chưng cất nước ngọt. Bằng việc sản xuất nước ngọt hàng ngày khi chạy biển cho phép tiết kiệm không gian và tải trọng chứa nước phục vụ chuyến hành trình. Hệ thống chưng cất được chế tạo dựa trên nguyên lý: Cho nước biển sôi ở nhiệt độ thấp khoảng 47 –53 o C (hay bầu cất áp suất thấp). Sau đó ngưng tụ các hạt hơi kích thước nhỏ có nồng độ muối thấp thành nước chưng cất phục vụ sinh hoạt của thuyền viên và máy móc trên con tàu. 5 6 Hình 4.3. Sơ đồ hệ thống chưng cất nước ngọt hãng ALFA LAVAL Nhiệt kế Kính nhìn Chân không kế Áp kế Giỏ lọc Cảm biến nồng độ muối Van chặn Van một chiều Van lò xo Van an toàn Van điện từ Mặt thay đổi tiết diện (Orifice) Lưu lượng kế Ống thay đổi tiết diện . CHƯƠNG IV THIẾT BỊ TẬN DỤNG NHIỆT THÔNG DỤNG TRÊN TÀU THỦY 1 4.1. Hệ thống thiết bị tận dụng trên tàu thủy Hệ thống tận dụng nhiệt của động cơ chính đặt trên tàu rất đa dạng, nó tận dụng nhiệt ở. do nhiệt khí xả và nước mát mang ra. Thông dụng hiện nay đang dùng rộng rãi trên tàu thủy là: Tuabin khí xả, nồi hơi kinh tế, thiết bị chưng cất nước ngọt, Ngoài ra có thể có các thiết bị sau:. Ngoài ra có thể có các thiết bị sau: Thiết bị hâm nước, hâm dầu, bộ sưởi không khí, máy lạnh hấp thu. 4.1.1. HỆ THỐNG THIẾT BỊ TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ XẢ: 1. Tận dụng nhiệt khí xả bằng tua bin tăng áp: Hình