В связи со значительным повышением экономичности современных главного двигателя (до 50 % и выше) произошло перераспределение статей теплового баланса. Резко снизился уровень температуры выпускных га­зов (до 265—295 °С для малооборотный дизель). Это уменьшило энергию, которая может быть использована в системы глубокой утилизации теплоты, и тепловосприятие утилизационных котлов на 35—45 %.

Потребности судна в тепловой и электрической энергии за­висят от целого ряда факторов: размеров судна, мощности энергетических установок, ее комплектации, энергоемкости установленного оборудования (рис. 8.5).

Только при мощности главного двигателя более 13 тыс. кВт (для ре­жима не менее 90 %) cистемы глубокой утилизации теплоты современных малооборотный дизель фирмы «Бурмей­стер и Вайн» обеспечивают выработку избыточной энергии и пол­ностью удовлетворяют потребности судов на ходовом режиме в паре и электроэнергии (рис. 8.6—8.8). По опыту эксплуата­ции малооборотный дизель фирма «Бурмейстер и Вайн» считает, что избежать необходимости частого запуска дизель-генератора можно лишь при условии, если выработка электроэнергии утилизационный турбогенератор будет удовлетворять потребности судна при мощности главного двигателя не менее 80 %.

Возможными способами расширения диапазона нагрузок и удовлетворения cистемы глубокой утилизации теплоты потребностей судна являются следующие;

— установка валогенератора, снабжающего энергией насосы, обслужива­ющие главного двигателя с соответствующим сокращением потребности в электро­энергии, вырабатываемой утилизационный турбогенератор;

— использование для подогрева топлива и отопления поме­щений пресной водой из системы охлаждения главного двигателя в условиях ВТО (90 °С);

— применение электроприводов насосов с регулируемой ча­стотой вращения, как правило, за счет переключения полюсов электродвигателя; при этом мощность и подача вспомогательных механизмов будут меняться пропорционально мощности главного двигателя;

к числу механизмов, допускающих такое регулирование, отно­сятся насосы пресной и забортной охлаждающей воды, топливо­подкачивающие насосы и часть вентиляции машинного отделения; при использовании насоса с переменной частотой вращения, снижении темпе­ратуры и расхода забортной воды, например вдвое, мощность уменьшится в четыре раза (рис. 8.9);

— оборудование системы приема воздуха ТК дизеля непосред­ственно с палубы, в результате чего можно уменьшить мощность вентиляторов машинного отделения на 80 %;

—           установка двухконтурных утилизационных котлов (рис. 8.10), в которых замена экономайзера парообразующим пакетом низкого давления уве­личивает глубину утилизации выпускных газов на 25 %, а также позволяет распространить сферу утилизации и на другие среды теплоотвода дизельных энергетических установок: охлаждающую воду цилиндров и наддувоч­ного воздуха;

— применение для подогрева конденсатора в цикле cистемы глубокой утилизации теплоты пресной воды, охлаждающей воздух в первой секции ВО;

—           применение пара низких параметров, имеющих больший удельный объем; при неизменной поверхности нагрева утилизационных котлов пере­ход от давления пара 1500 к 500 кПа в простой схеме глубокой утилизации теплоты малооборотный дизель дает возмож­ность получить дополни­тельную экономию топли­ва и приведенных затрат до 10 % (рис. 8.11).

Для типовых судовых систем глубокой утилизации теплоты малооборотный дизель реко­мендуются следующие на­чальные параметры: дав­ление пара в сепараторе р_с = 0,6 МПа; давление перегретого пара за па­роперегревателем р₀ = 0,5 МПа; температура перегретого пара t₀ = 255?285 °С; давление пара перед быстрозапорным кла­паном утилизационный турбогенератор р₁ = 0,44?0,45 МПа; температура пара перед быстрозапорным клапаном утилизационный турбогенератор t₁₌ 245?280 °С; температура питательной воды t_п.в = 42?52 °С; температура воды на входе в экономайзер утилизационных котлов не менее 122 °С; кратность циркуляции утилизационных котлов не менее 2,5; гидравлическое сопротивление циркуляционного контура утилизационных котлов 0,2—0,3 МПа; гидравлическое сопротивление паро­перегревателя с перепускными трубами и арматурой не более 0,1 МПа; сопротивление газового тракта утилизационных котлов на режиме дли­тельной эксплуатационной мощности (0,9 N_{е ном}) не более 2 кПа; давление в конденсаторе утилизационный турбогенератор 0,005—0,006 МПа.

Оптимальное давление и температура генерируемого водя­ного пара при температуре газов за ТК 325 °С и за котлом 160 °С составляют соответственно 0,4—0,5 МПа и 290 °С. Для танкеров «Лисичанск» с дизелем 9RД-90 мощностью N_{e экспл} = 11 920 кВт cистемы глубокой утилизации теплоты с передачей мощности на винт экономиче­ски могла быть целесообразной. Утилизационная гребная уста­новка могла бы служить резервной в случае выхода из строя главного двигателя (обеспечивать скорость 7,3 уз); мощность дистанционного управления можно повысить на 8—10 %.

Наибольшую удельную мощность N_{e УТГ} N_{e ГД} имеет утилизационный турбогенератор теплохода «Великий Октябрь», а самую низкую утилизационный турбогенератор тепло­ходов типа «Лисичанск» и «Маршал Буденный». Весьма высокой удельной мощностью обладают утилизационные турбогенераторы с многоступенчатыми турби­нами, использующими перегретый пар. В системах глубокой утилизации теплоты совре­менных дизелей отечественной постройки устанавливают утилизационных котлов ма­рок КУП-660, КУП-1100 и КУП-1500Р с температурой газов на входе t₁ = 330?340 °С. Утилизационных котлов выполнены одноконтурными (одна сту­пень давления) с противоточным экономайзером (см. рис. 8.10, а).

Удачная схема cистемы глубокой утилизации теплоты применена в балк-танкере отечественной пост­ройки «Борис Бутома». В ее состав входят утилизационный котел КУП-1100, турбогенератор ТГУ-800, система автоматического регулиро­вания и защиты, синхронизации распределения мощностей и вклю­чения резерва системы «Ижора-5», Коэффициент утилизации теплоты равен 43,5 %,давление свежего пара 0,65 МПа, температура 260 °С, дав­ление отработавшего пара 0,006МПа, проточная часть УТ — двухвенечное колесо скорости и четыре ступени давления. При мощности главного двигателя, рав­ной 0,9 длительной эксплуатацион­ной мощности, паропроизводительность утилизационных котлов равна 8,0 т/ч, а утилизационный турбогенератор раз­вивает мощность не ниже 800 кВт. Кроме того, утилизационных котлов обеспечивает паром общесудовые потребители, подогрев тяжелого топлива; часть пара сбра­сывается в конденсатор.

Выбирая эффективный и надеж­ный режим работы электростан­ции, прежде всего следует учиты­вать:

—        недостающую мощность, необходимую для полного обеспечения нагрузки электростанции только утилизационный турбогенератор, и, следо­вательно, применять оптимальный вариант ее обеспечения (рис. 8.12);

—           возможность снижения нагрузки электростанции выключе­нием второстепенных потребителей;

—           техническое состояние утилизационных котлов, утилизационный турбогенератор, дизель-генератора, ВК.

На основе опыта эксплуатации cистем глубокой утилизации теплоты на судах можно сделать

следующие выводы:

—           параллельная работа утилизационный турбогенератор и дизель-генератора значительно экономич­нее и надежнее, чем работа утилизационного турбогенератора от утилизационных котлов и ВК;

—           более эффективна параллельная работа утилизационный турбогенератор и валогенератора, так как

последний может обеспечить любую, самую малую недостающую мощность;

—           параллельная работа утилизационных котлов и ВК на утилизационный турбогенератор удобна во время балластировки и мойки цистерн, при сжигании топливных отхо­дов и производстве инертных газов на ходу.

Эффективность утилизации во многом зависит от параметров газа за ТК главных дизелей. Наибольшие удельные количества отбросной теплоты характерны для среднеоборотного дизеля РС-2 и РС-3 фирмы «Пилстик» и малооборотный дизель типа KGF фирмы «Бурмейстер и Вайн», а наименьшие — для малооборотный дизель фирм МАН и «Зульцер» (табл. 8.6). Наибольшая мощность утилизационный турбогенератор в ходовом режиме обеспечивается в установках с среднеоборотного дизеля (см. рис. 8.7).

Для большинства транспортных судов применение cистемы глубокой утилизации теплоты це­лесообразно начиная с мощности около 6—7 МВт с среднеоборотного дизеля, около 9—10 МВт с малооборотный дизель фирмы «Бурмейстер и Вайн» и 12—13 МВт с малооборотный дизель фирм MAN и «Зульцер».