节能减排是中国经济和社会发展的长期战略方针，也是一个非常紧迫的任务。通过回收废热来减少能源消耗，对我国实现节能减排的发展战略和环境保护具有重要的现实意义。同时，余热的回收利用对改善工作环境、节约能源、降低生产成本等方面起着无可比拟的作用，已经成为能源利用不可忽略的一部分。在船上，余热的使用大致分为两个方面：一方面是用于加热，比如船员的生活热水，冬天机舱、油箱的加热和保温，远洋船舶的海水加热蒸馏制淡水等[1]。 1余热的定义和特点
余热是指生产过程中释放出来的可被利用的热能。主要有高温废
气等，余热的利用可以通过余热锅炉产生蒸汽，推动热能做机械功或发电，也可用来供暖或生产热水[2]。
余热有品质高低之分。根据“按质用能，各用其所”的原则，如果需要产生动力，应该使用较高品味的余热。如果将高品位余热用于加热，则会导致“大材小用”不合理现象。反之，若将低品位余热用于做功，则也是一种‘能质’不匹配的现象。同时在使用热能的过程中，也要遵循“按质供能，能质匹配”的原则，在热能供需过程中，不仅做到数量相等，更重要是在质量上合理搭配[3-4]。
2.1柴油机余热构成
2.1.1废气余热
船舶柴油机是船舶在海上航行的动力源，它排放的废气余热将近
占总热能的40%。其排出的废气余热温度在350℃-410℃之间，如果直接排放到大气中，会大量浪费没有经过利用的热能[5]。
1)柴油机排气热的总量为:
Q=C T P ·M ·T 2-C T P ·M ·T 1
式中:Q ———柴油机排气所含的热量;
C T P ,C T P ———分别为烟气在温度为T 1、T 2时的定压比热KJ\Kg ·K;
M———为排烟的质量Kg;T 2———为废气涡轮增压器涡轮出口温度;T 1———为环境温度。
综上所述，柴油机排气量愈大，排气温度愈高，废气热量就愈多。因此，若要减少排气热，可以通过减小排气温度，降低过量空气系数。
2)排气中可供利用的热量
当废气温度小于125℃时，废气中的硫与空气中的氧气形成的的氧化物会对柴油机等设备产生低温酸性腐蚀[5]。为了减轻低温腐蚀，废气温度应该大于150℃，所以废气中实际可以利用的余热热量:
Q 2=C T P ·M ·T 2-C 150
P ·M ·150
式中:C 150
P =1.083KJ\Kg ·K;
C 30
P =1.042KJ\Kg ·K。2.1.2冷却介质余热
船舶柴油机在工作过程中，许多零部件是处在高温下工作的。为了保证柴油机设备整体的强度以及使用寿命，对金属构件需要进行冷却。因此，在柴油机中往往需要消耗大量的冷却水。此外也有用空气、惰性气体或矿物油作为冷却介质。
通常情况下，计算冷却水带走的总热量为:Q 3=C P ·m 1·ΔT 1+C P ·m 1·ΔT 2=4.2×m 1×10+4.2×m 2×10
式中:C P 、C P ———分别为气缸冷却液、活塞冷却液的定压比热;m 1、m 2———分别为气缸冷却水和活塞冷却液的质量流量;T 1、T 2———分别为气缸冷却水和活塞冷却液的进出口温差。
2.1.3
其余散热
在燃油燃烧产生的总能量中，大约有16%的其他散热。这部分余热大多数通过柴油机本身、空气冷却装置、增压空气、滑油冷却装置等多条途径散失，另外还有一小部分由于燃油发生化学反应所产生的化学反应余热。若利用这部分余热，经济成本较高且操作困难，不实用[6]。2.2余热利用的经济性分析
由于高昂的燃油价格直接影响船舶的营运利润，导致越来越多的企业开始在船舶柴油机余热利用方面进行投资。通过余热回收的广义的收益是：减少燃料消耗，从而降低成本；减少废气的排放，以保护环境；减少燃料的存储容量，从而增加船的载货能力。2.2.1每年节约的燃油费用
相对于柴油发电机，若使用余热发电机节约燃料消耗可用G 表示为:
G=24PNg×10-6t 式中:P———被汽轮机替代的柴油机功率;N———每年的海上航行的有效运行天数;G———耗油率(g/kWh)。
3余热在船上的应用
3.1余热加热
3.1.1直接加热
1)机组人员和乘客的饮食用水和生活用水预加热，以及燃油加热;2)对发动机进行暖机预热、解决冷启动问题;3)余热还可以对船员生活区进行供暖。3.1.2余热制淡
近年来，随着经济全球化的发展，海上运输愈来愈多，船舶航行也愈来愈远，此时船舶对淡水的需求量也日益增大。其中，海水淡化装置通常采用蒸馏法获取新鲜淡水。利用废气余热制淡具有可观的经济效益。
3.2余热发电
船舶柴油机工作过程中，向外排放了大量的高温废气余热资源。一般的余热回收系统是把这些热能转化为热水或水蒸汽，供机器运转或生活所需。但是这种热能利用方式，往往受制于船舶的工作条件，
很多情况下并不能将这些热能充分利用。可以通过余热发电技术直接将余热热量转化为使用和传输方便的电能，这样就使船舶运输的经济效益显著提高。3.3余热制冷
虽然可以直接将中、低温余热用于生活加热，并且设备简单、经济可行，但是供暖有季节性，在非供暖期这些余热就只能排放掉。如果余热作为低温热源的热泵，热泵增加温度水平，可以扩大使用范围，可以提高低温余热的利用价值[7]。3.4余热的动力应用
涡轮增压技术已经有百余年的历史，大中型船用柴油机基本上都采用废气涡轮增压器技术，带有涡轮的小型高速柴油机也迅速发展。由废气涡轮驱动柴油机空气系统的压缩机，向气缸内注入高压气体。由于涡轮增压器利用柴油机的排气能量驱动，而不消耗柴油机本身的功率，从而有助于提高船舶柴油机的经济性，一般可降低燃油消(下转第297页)
船舶柴油机余热的分析及利用
余热制冷
陈志龙
(上海海事大学商船学院，中国上海201306)
【摘要】本文综述了船舶柴油机余热回收利用的现状和发展趋势。简单介绍了余热的定义和特点。进而分别从加热、发电、制冷、动力四个方面详细介绍了余热在船舶上的应用，并对其利用价值及经济
性作进一步分析。
【关键词】船舶柴油机；节能减排；余热利用；发电；制冷作者简介：陈志龙(1991—)，男，河南洛阳人，上海海事大学，硕士研究生，研究方向为船机修造技术。
. All Rights Reserved.
解复用的有关信道参数信息（如频带占有和交织深度等），它也包括关于在多路复用中的业务允许接收机解复用或变化频率和重新搜索的信息。快速访问信道中的信息与主业务信道中的数据业务基本相同，
都要经过预编码、能量扩散、信道编码与QAM 调制等处理。业务描述信道（SDC ）给出了怎样对MSC 解码，怎样到发射相同节目的替换频率信息，并给出在多路复用中的业务归属。图4DRM 发射系统结构原理框图
主业务信道、快速访问信道与业务描述信道组成时间长度为400ms
的传输帧，三个传输帧构成1200ms 的传输超帧，如图5所示：
图5DRM 传输帧结构
2.2DRM 中的COFDM 技术
在DRM 系统中利用OFDM 单元映射器将不同时间和频率的符
号放在对应的时频单元中，并将它们由多路信号合成为一路信号进行传送。通过插入保护间隔对信号的一部分进行重复，就可以得到连续 的COFDM 信号。其实现基理则是通过IDFT 和DFT 来实现调制与解调。如发射端的COFDM 信号为下式：
s （t ）=N -1
i =0
∑d i exp ［j 2π（i/T ）t ］0≤t ≤T 对信号s （t ）以T/N 的速率取样，即变为离散信号，令t=kT/N （k=0，1，2…，N-1）
得到：s k =s （kT/N ）=N -1
i =0
∑d i exp
［j 2πik/N ］0≤t ≤N-1可以看出，s k 等效于对d i 进行IDFT 运算。将IDFT 运算后得到的
离散信号进行D/A 变换，便得到模拟形式的信号s （t ）。下来在接收端进行DFT ，即可恢复出原始数据符号d i 即：d i =N -1
k =0∑s k ·exp
［-j 2πik/N ］0≤i ≤N-1IDFT 和DFT 实际上是用快速算法IFFT 与FFT 来实现的。经过
IFFT 后，
为了抗多径延迟，避免码间干扰（ISI ），在每个OFDM 调制符号前都加入一个长度为1/4符号时间的循环扩展作为保护间隔（保护间隔的长度可以根据系统的性能要求进行调整）。
3当前PSM 发射机DRM 改造的建议
由于DRM 广播解决了传统广播收听质量差，发射机实际功率损耗
大的问题，并且能传输更加丰富的内容，可以吸引更多的用户，因此DRM 广播的发展势在必行。而如
何利用现有的广播发射机进行DRM 广播，下面给出DRM 改造的建议。
将DRM 信号进行幅相分离，随时间变化的幅度信号送入传统PSM 发射机的音频通道进行处理，而用调相信号取代传统发射机的激励信号送入高频通道。最终在发射机的高频末级实现对调相信号的调幅，输出高电平的DRM 信号再经过射频输出网络的调谐和匹配后通过天
馈线系统发射出去。
［1］李栋.数字多媒体广播[M].电子工业出版社,2010.9.［2］方水平.COFDM 原理及其设备的应用[J].北京工业职业技术学院学报（第四期）,2004.10.［3］樊昌信，詹道庸，等.编著.通信原理第四版[M].国防工业出版社,1999:22-42.
［责任编辑：王楠］
(上接第249页)耗3%~10%[8]。
4余热新型利用及展望
4.1余热新型利用
燃气轮机是理想的卡诺循环机，由于其排气温度高，导致燃气轮机效率不比汽轮机效率高多少。现代的高温燃气轮机排气温度已达600℃左右，比汽轮机循环的初温都高。这样的高温废气排向大气中，造成能源的巨大浪费，因此用高温废气来加热水产生蒸汽，通向汽轮机带动电机发电。这就构成了燃气-蒸汽联合循环余热再利用系统。
热声制冷技术的基础是热声效应。吸收船舶柴油机余热能量，把热能转化为声能量，然后利用热效应，消耗声能，从而实现制冷。热声制冷系统无移动部件，可靠性高，且不会对环境造成的负面影响。4.2余热利用展望
1)随着船员对船舶机舱舒适性要求的提高，余热利用技术的应用
将会在各种船舶中得到普及，如船舶机舱加热和船载冰箱的制冷等。
2)余热技术利用在发动机的余热保温上,
可以解决高纬度地区及冬季柴油机冷启动的问题，并且可以改善船舶燃油的经济性。
[1]船舶主机热平衡分析及其余热利用[J].船海工程,2008,37(2):66-69.[2][6]吴伯才.船舶柴油机余热的利
用[J].浙江海洋学院学报,2002.[3]姚寿广.船舶热力系统分析[M].北京：科学出版社,2003.[4]黄志杰.能源管理[M].北京：能源出版社,1984.
[5]董桂田.汽车发动机排气废热的温差发电[J].北京节能,1997(4):7-9.[7]陈武，蔡振雄.船舶吸附式空调制冷系统研究[J].水运科技信息,1999.
[8]MAN B&W Diesel A/S.Main Engine Room Data for 12K 98ME-C[M].Internal data.
[责任编辑：杨玉洁]
(上接第269页)
挑战。体性事件是社会内部矛盾日益加剧，不得不向外释放的一种表现形式。如何使公安机关针对体性事件能够进行有效、高效地处理，成为目前政府和公安机关急需解决的重要课题。未来体性事件的爆发也将随着经济社会的发展呈现出不同的发展态势，总体上来说，体性事件在以后将成为一种常态，公安机关要适应
这种变化，不断完善自身建设，以更加积极主动的姿态，应对此类事件。
[1]王战军.体性事件的界定及其多维分析[J].政法学刊,2006(05):9-13.
[2]戚建刚
.论体性事件的行政法治理模式—从压制型到回应型的转变[J].当代法学,2013(02):24-32.
[3]凌春华.新时期公安机关处置体性事件的角—以江苏启东“7.28”体性事件为例[D].华东理工大学,2014.
[4]郑欢.我国城市应急联动中心建设的挑战与重构[D].复旦大学,2008.
[5]邓佳煜.突发性公共危机在微博平台上的传播—以昆明火车站暴力恐怖事件为例[J].新媒体研究.理论研究,2015(18):1-10.
[6]王瑞山.体性事件的理论重构与应对机制重建.法学研究[J].2015(05):110-115.
[责任编辑：杨玉洁]
. All Rights Reserved.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议