船舶是能源消耗巨大的运输工具。随着油价的上涨,燃料费用在船舶运输成本中所占的比例愈来愈大,如何有效降低船舶能耗成为一个既现实又重大的课题。柴油机作为船舶最常用的动力装置,其排烟、缸套水及增压空气中含有大量可用余热。如果能够回收利用这部分余热生产蒸汽供船上辅助加热或发电使用,则可全部或部分替代辅助柴油机和辅助锅炉的用途,从而有效地减少燃油消耗,降低船舶运输成本。本文介绍了回收主机余热的多种用途,对不同功率的船舶主机余热利用方式进行了划分。以8530TEU集装船主机作为研究对象,根据船舶余热利用系统的实际需求,通过对比分析五种典型主机余热发电系统的组成、原理、优缺点及运用范围,分别设计出适合该船主机的单、双压余热发电系统,建立系统热力计算模型,对余热发电系统的运行特性进行研究。以主机额定工况作为单、双压余热发电系统的设计工况,进行余热发电系统的热力计算、设备选型和运行特性分析。在此基础上,对主机不同工况下单、双压余热发电系统进行热平衡计算和运行特性分析,考察不同工况下系统各节点参数的变化规律及其影响因素。通过对比分析单、双压余热发电系统运行特性,更好地了解单、双压余热发电系统各自的优缺点。计算结果表明,回收主机余热除了能满足船上辅助加热需求外,单压系统最高能发出1726kW的电功率,双压系统最高能发出2326kW的电功率,理论上两者均能满足船舶正常航行时的用电需求,此时单、双压系统节油率最高分别能达到2.47%和3.33%,节能效果显著。研究表明:随着主机功率的降低,单、双压系统系统各节点参数及主要性能参数均呈现规律性变化,主机排烟温度及排烟流量则是最大的影响因素。通过对比分析系统运行特性可以看出,单压系统可靠性较高,投资成本较低,而在相同条件下,双压系统余热则发电功率较大,节油量较高,节能及发电经济效益较显著。对船舶主机余热回收系统运行特性进行研究,可以为船舶节能技术方案的选取及主机余热回收技术的发展提供理论依据,为船舶节能降耗指明了方向。这对充分利用好船上的各类能量,提供燃油综合利用水平,减少船舶对环境的污染有着巨大的帮助。因此,研究船舶主机余热回收系统特性的意义重大。