一种船用甲醇发动机启动预加热装置的制作方法

本发明属于甲醇发动机冷启动预热设备，具体涉及一种船用甲醇发动机启动预加热装置。

背景技术：

1、在船用甲醇发动机领域，甲醇燃料作为一种碳中和的清洁能源，因其燃烧排放的有害物质相比于传统能源显著减少。然而，由于甲醇具有较高的汽化潜热特性，导致船用甲醇发动机在冷启动时出现汽化程度不足的状况，进而导致甲醇燃料的不充分燃烧。

2、现有技术中的船用甲醇发动机普遍缺乏有效的预热装置，冷启动过程中难以克服上述问题，致使甲醇燃料用量增加，发动机功率不足，碳氢化合物、一氧化碳和其他有害物质排放的增加，以及积碳现象的产生。即使某些技术在冷启动时通过预热装置对甲醇进行预热，但往往容易导致热能浪费，预热效果不佳，难以实现高效的冷启动，未能将发动机运行时产生的余热，充分用于发动机冷启动预加热的过程之中。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种船用甲醇发动机启动预加热装置。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种船用甲醇发动机启动预加热装置，包括设于所述船用甲醇发动机燃料输入口的进料管系，所述进料管系上设有换热器，所述换热器连通有储液机构，且储液机构与所述船用甲醇发动机的排气管相连；所述储液机构与换热器之间设有供热管系，且储液机构与所述排气管之间设有吸热管系，所述吸热管系用于将排气管的余热置换入储液机构内，以使供热管系能够利用储液机构内的热量，对换热器中的甲醇燃料进行预加热；所述吸热管系上设有第一旁路管系，所述船用甲醇发动机处于关闭状态时，第一旁路管系用于使吸热管系中的介质回流至储液机构内，以提高储液机构的储热性能。储液机构中储存的介质为淡水，该船用甲醇发动机运行过程中，排气管内产生高热废气，储液机构内的淡水从吸热管系的一端流入排气管内部，形成热水，热水沿吸热管系从排气管内部流出，并回流至储液机构之中，从而将排气管内高热废气的余热置换入储液机构内。

4、当船用甲醇发动机存在冷启动需求时，通过供热管系的一路将储液机构内的热水输送至换热器的内部，该热水穿过换热器后再沿供热管系的另一路回流至储液机构内，这一过程中，对换热器内的甲醇燃料循环加热，换热器内的甲醇燃料加热汽化，汽化的甲醇燃料沿进料管系进入船用甲醇发动机的燃料输入口，为发动机提供燃料。当船用甲醇发动机停止运行时，通过第一旁路管系将吸热管系中的热水抽送至储液机构内，降低热水的比表面积，从而减少船用甲醇发动机停止运行时，储液机构的热量损失，且由于吸热管系内的水体被第一旁路管系抽离，降低了吸热管系的导热率，从而降低了吸热管系对储液机构形成的热量损失。

5、作为本发明的进一步优化方案，所述储液机构中的介质为淡水，且储液机构包括储液箱以及与储液箱相连的补水管路，所述补水管路连接海水淡化系统，用于向储液箱供给淡水。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述供热管系包括设置在储液箱与换热器之间的第一上水管和第一回水管，所述吸热管系包括设置在储液箱与所述排气管之间的第二上水管和第二回水管，以及迂回设置在所述排气管内的翅片管，所述翅片管的两端分别与第二上水管和第二回水管相连，所述第二上水管上设有第二水泵。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述第一旁路管系包括设置在第一水泵上游的第一三通阀和设置在第一水泵下游的第二三通阀，所述第一三通阀连通有第一引流管，所述第二三通阀连接有第一返流管，所述第一引流管用于将第二三通阀一个下游的淡水引入第一水泵的上游，所述第一返流管用于将第二三通阀另一下游的淡水导入储液箱内。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述供热管系上设有第二旁路管系，所述第二旁路管系用于使供热管系中的介质回流至储液机构内，且第二旁路管系的构造与第一旁路管系相同。

9、作为本发明的进一步优化方案，所述储液机构还包括设置在储液箱上的液位计，所述液位计连接有控制器，当储液箱内的水位上升至水位上限时，控制器使补水管路停止向储液箱补充淡水，所述水位上限小于满水位，以使储液箱上方形成可容纳回流介质的空腔。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述储液机构还包括设置在储液箱上的调压阀，所述调压阀用于在介质回流时调节储液箱内的气压。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述船用甲醇发动机燃料输入口通过进料管系与甲醇燃料舱相连，所述进料管系包括设置在甲醇燃料舱与换热器之间的给料管，以及设置在换热器与所述船用甲醇发动机燃料输入口之间的排料管，所述排料管上设有辅热支路。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述辅热支路包括设置在排料管上的第五三通阀，设置在排料管一侧的螺旋管，用于加热螺旋管的电加热部件，以及设置在螺旋管外侧的隔热罩，所述螺旋管的两端分别与第五三通阀和排料管相连，所述排料管上设有用于检测第五三通阀上游温度的温度传感器。

13、作为本发明的进一步优化方案，所述吸热管系上设有供水支路，所述供水支路包括设置在第二上水管上的第六三通阀，以及与第六三通阀连通的供水管路，所述供水管路用于提供热水。

14、本发明的有益效果在于：

15、1)本发明储液机构内的淡水通过吸热管系置换排气管中的热量，提高储液机构水温，当船用甲醇发动机存在冷启动需求时，供热管系利用储液机构内的热水加热换热器中的甲醇燃料，利用发动机高热废气的余热对后续的发动机冷启动进行预加热，提高能源利用率；

16、2)本发明当船用甲醇发动机停止运行时，通过第一旁路管系将吸热管系中的热水抽送至储液机构内，降低热水的比表面积，从而减少船用甲醇发动机停止运行时，储液机构的热量损失，且由于吸热管系内的水体被第一旁路管系抽离，降低了吸热管系的导热率，从而降低了吸热管系对储液箱构成的热量损失；

17、3)本发明当船用甲醇发动机无冷启动的需求时，通过第二旁路管系将供热管系及换热器中的热水送入储液机构之中，进一步降低储液机构的热量损失，并减少供热管系对储液箱构成的热量损失；

18、4)本发明在排料管上设有用于检测第五三通阀上游温度的温度传感器，当温度传感器检测到第五三通阀上游温度低于温度预设值时，说明储液机构内的热水不足以加热甲醇燃料，此时，第五三通阀改变甲醇燃料流动路径，电加热部件配合螺旋管和隔热罩加热甲醇燃料，避免冷启动时甲醇燃料的不充分燃烧。

技术特征：

1.一种船用甲醇发动机启动预加热装置，包括设于所述船用甲醇发动机燃料输入口的进料管系(1)，其特征在于：所述进料管系(1)上设有换热器(2)，所述换热器(2)连通有储液机构(3)，且储液机构(3)与所述船用甲醇发动机的排气管相连；

2.根据权利要求1所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述储液机构(3)中的介质为淡水，且储液机构(3)包括储液箱(31)以及与储液箱(31)相连的补水管路(32)，所述补水管路(32)连接海水淡化系统，用于向储液箱(31)供给淡水。

3.根据权利要求2所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述供热管系(4)包括设置在储液箱(31)与换热器(2)之间的第一上水管(41)和第一回水管(42)，所述吸热管系(5)包括设置在储液箱(31)与所述排气管之间的第二上水管(51)和第二回水管(52)，以及迂回设置在所述排气管内的翅片管(53)，所述翅片管(53)的两端分别与第二上水管(51)和第二回水管(52)相连，所述第二上水管(51)上设有第二水泵(54)。

4.根据权利要求3所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述第一旁路管系(6)包括设置在第一水泵(43)上游的第一三通阀(61)和设置在第一水泵(43)下游的第二三通阀(63)，所述第一三通阀(61)连通有第一引流管(62)，所述第二三通阀(63)连接有第一返流管(64)，所述第一引流管(62)用于将第二三通阀(63)一个下游的淡水引入第一水泵(43)的上游，所述第一返流管(64)用于将第二三通阀(63)另一下游的淡水导入储液箱(31)内。

5.根据权利要求4所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述供热管系(4)上设有第二旁路管系(7)，所述第二旁路管系(7)用于使供热管系(4)中的介质回流至储液机构(3)内，且第二旁路管系(7)的构造与第一旁路管系(6)相同。

6.根据权利要求5所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述储液机构(3)还包括设置在储液箱(31)上的液位计，所述液位计连接有控制器，当储液箱(31)内的水位上升至水位上限时，控制器使补水管路(32)停止向储液箱(31)补充淡水，所述水位上限小于满水位，以使储液箱(31)上方形成可容纳回流介质的空腔。

7.根据权利要求5所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述储液机构(3)还包括设置在储液箱(31)上的调压阀(33)，所述调压阀(33)用于在介质回流时调节储液箱(31)内的气压。

8.根据权利要求1所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述船用甲醇发动机燃料输入口通过进料管系(1)与甲醇燃料舱相连，所述进料管系(1)包括设置在甲醇燃料舱与换热器(2)之间的给料管(11)，以及设置在换热器(2)与所述船用甲醇发动机燃料输入口之间的排料管(12)，所述排料管(12)上设有辅热支路(8)。

9.根据权利要求8所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述辅热支路(8)包括设置在排料管(12)上的第五三通阀(81)，设置在排料管(12)一侧的螺旋管(82)，用于加热螺旋管(82)的电加热部件(83)，以及设置在螺旋管(82)外侧的隔热罩(84)，所述螺旋管(82)的两端分别与第五三通阀(81)和排料管(12)相连，所述排料管(12)上设有用于检测第五三通阀(81)上游温度的温度传感器。

10.根据权利要求3所述的船用甲醇发动机启动预加热装置，其特征在于：所述吸热管系(5)上设有供水支路(9)，所述供水支路(9)包括设置在第二上水管(51)上的第六三通阀(91)，以及与第六三通阀(91)连通的供水管路(92)，所述供水管路(92)用于提供热水。

技术总结本发明涉及一种船用甲醇发动机启动预加热装置，属于甲醇发动机冷启动预热设备技术领域。该船用甲醇发动机启动预加热装置包括进料管系，所述进料管系上设有换热器，所述换热器连通有储液机构，且储液机构与所述船用甲醇发动机的排气管相连；所述储液机构与换热器之间设有供热管系，且储液机构与所述排气管之间设有吸热管系，所述吸热管系上设有第一旁路管系。本发明利用发动机排气管的余热对冷启动时的甲醇燃料进行预热，当船用甲醇发动机停止运行时，将吸热管系中的热水引入储液机构之中，降低热水的比表面积，提高装置隔热性能，并减少吸热管系对储液箱构成的热量损失。技术研发人员：徐希方,陈广平,张景受保护的技术使用者：中船动力镇江有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18