[发明专利]船用引射器余热回收系统

说明书

本发明公开了一种船用引射器余热回收系统，包括波瓣引射器、水冷装置和余热回收装置；水冷装置包括导热钢板、进水管、回水管、分水器、集水器和储水箱，导热钢板的进、出水口分别与进、回水管相连，进水管的另一端汇集连接至分水器，回水管的另一端汇集连接至集水器，分、集水器均与储水箱连通；余热回收装置包括尿素水溶液供给管道和环套在其外周的尿素水溶液加热管套，两者围合形成回流水流通空间，尿素水溶液加热管套两端的预热水进口和冷却水出口均与储水箱连通。该系统在降低引射器本体温度、提升舰船的红外隐身性能的同时，可有效回收喷嘴处的热量供给SCR系统使用，加快尿素水溶液喷入烟道后的蒸发速率以提高尿素转化率。

技术领域

本发明涉及船舶与节能技术领域，具体涉及一种船用引射器余热回收系统，尤其涉及一种能够在降低引射器红外辐射能的同时有效回收引射器喷嘴处余热的余热回收系统。

背景技术

舰船作为海上作战的主要工具，良好的隐身性可以降低舰船被精准定位及攻击的概率，提高舰船的防护能力及作战效率。较为常见的隐身手段有雷达隐身、声隐身和红外隐身等。其中，红外隐身技术主要用来应对红外制导反舰武器，而在红外制导系统中，常利用中红外波段的探测器进行舰船探测。

中红外波段的辐射信号源大部分来自于动力系统的排气阶段，主要受排气管、烟囱外壁等温度较高的区域和高温烟气的影响。为了提高隐蔽性能，基本原则是要降低设备和烟气的红外辐射温度。为此，本领域研究人员探索出了引射器结构，引射器结构与动力装置的排气出口连通，利用动力装置的排气动能，来卷吸周围低温气流，主次流掺混之后进入排气管道，从而能有效降低排气管壁面以及烟气的温度，消除高强度的中红外辐射。但是值得注意的一点是，引射器的使用过程中，动力装置排出的高温气体也会使引射器本体的温度升高，从而使引射器成为新的中红外波段的辐射信号源，这同样会影响舰船的隐身性能。

为了解决该问题，本领域技术人员对引射系统做了一定的结构改良，如中国专利CN 114084326 A公开的一种具有高红外隐身特性的波瓣引射系统，包括双层波瓣引射器、气膜冷却装置和喷雾冷却装置；波瓣引射器由内、外两层壁面组成，内层壁面完全封闭，外层壁面的波峰处开有通孔，内外两层之间通过头部垫片和尾部垫片相连，头部垫片上开有用于排出气流与喷雾的通孔，尾部垫片上安装有喷嘴，喷嘴包括充气接口和喷水接口；气膜冷却装置用于向腔体中充气，喷雾冷却装置用于向腔体中喷雾。该系统能够在对内层波瓣进行冷却的同时对烟气进行二次冷却，在降低排气管壁面以及烟气温度的同时，降低引射器本体的温度。

上述系统虽能有效提升舰船的红外隐身性能，但是本领域人员公知，船舶主柴油机燃烧燃料后，转变为机械功的热量在燃料产生的全部热量中只占了一小部分，其余热量则分别通过主机排烟、各冷却器的冷却介质以及机器设备的表面散热等方式被损耗掉，损失的这部分热量统称为柴油机的余热。根据能量守恒定律，柴油机能量转换的数值范围大致如下：

①35％～50％的热量转化为机械功；

②27％～40％的热量被主机排烟带走；

③15％～30％的热量被冷却介质带走；

④2％～8％为其他方面的热损失，比如摩擦损失热、辐射热等。

由以上数据可知，主机消耗燃油所产生的热量，有很大一部分是被主机排烟带走并扩散到环境中的，如仅出于隐身的目的直接通过热传导的方式将热量带走散失掉会造成能源的大量浪费。

研究船舶余热和海上能源的综合利用十分必要。如何在避免壁面二次辐射加热以及余热再利用两者之间找到一个很好的平衡点成为目前亟需解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种船用引射器余热回收系统，利用水冷装置带走波瓣引射器本体的高温后将热量传递到余热回收装置中对SCR系统中的尿素水溶液进行加热，加快尿素水溶液喷入烟道后的蒸发速率并提高尿素转化率。