船用动力机余热发电综合利用方法技术

本发明专利技术公开了船用动力机余热发电综合利用方法，它包括以下步骤：(1)在船用导热油炉的排烟通道上设置烟气蒸发器，烟气蒸发器壳程通过高温烟气，烟气蒸发器管程通过余热发电系统的发电介质，发电介质与高温烟气进行热交换吸热；同时船用动力机组的缸套冷却循环水进入管壳式蒸发器管程，与进入余热发电系统的管壳式蒸发器壳程的发电介质进行热交换；(2)发电介质蒸发后变为高温高压蒸汽送入膨胀机，推动膨胀机输出机械功，带动三相异步发电机发电；(3)发电介质然后进入安舷外水下冷凝器；(4)冷凝后的发电介质经过全封闭水下介质增压器后分为两路，一路回到烟气蒸发器，另一路回到管壳式蒸发器。采用本方法提高了发电系统净效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及余热综合利用方法，特别涉及。
技术介绍
目前我国各类船舶动力机生产技术已经成熟，并且应用广泛。船用动力机的主要 类型基本为燃油动力机。目前船用动力机的作用模式主要有提供船舶动力、电力和热量， 其燃油热量的转化利用率一般少于40%，剩余的热量除生产加热和生活热水使用外，基本 对外排放。如图1所示，船舶余热形式主要有两种：船用动力机尾气热量和缸套冷却循环 水热量的排放，船用动力机尾气温度约为350-400°C，经过导热油炉，导热油炉对尾气余热 进行了换热利用，同时尾气温度降至150-200°C，排放至大气中，此时，尾气与环境温度仍有 120-180°C的温差，有进一步利用的空间。对于动力机缸套冷却循环水而言，进入动力机组 缸套的冷却水温度为55°C，排出温度为85°C，绝大多数情况是利用缸套水冷器将缸套冷却 循环水温度降低，把热量排至周围水体，造成了能量的浪费，另一方面造成了环境的污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能够利用动力机余热产生 电能，同时利用周围水体进行冷凝，可消除环境温度波动对冷凝温度的影响，而且可以减少 低温发电系统的自耗电，进一步提高能源的利用效率的船用动力机余热发电综合利用方 法。 为实现本专利技术目的采用的技术方案如下： 本专利技术的，它包括以下步骤： (1)在船用导热油炉的排烟通道上设置烟气蒸发器，烟气蒸发器采用翅片管，烟气 蒸发器壳程通过高温烟气，烟气蒸发器管程通过余热发电系统的发电介质，发电介质与高 温烟气进行热交换吸热；同时船用动力机组的缸套冷却循环水进入管壳式蒸发器管程，与 进入余热发电系统的管壳式蒸发器壳程的发电介质进行热交换；所述的发电介质采用1， 1，1，2_四氟乙烷； (2)吸收高温烟气余热后的发电介质以及在管壳式蒸发器吸热后的发电介质蒸发 后变为高温高压蒸汽，通过管道送入膨胀机，推动膨胀机输出机械功，带动三相异步发电机 发电，所发电能供蓄电池蓄电或直接使用，所述的三相异步发电机采用剩磁自励模式，能够 离网运行； (3)输出膨胀功后的发电介质进入安装在船体外的舷外水下冷凝器，舷外水下冷 凝器利用江水或是海水相对船舷的流动对发电介质冷凝，发电介质被冷凝成液态； (4)冷凝后的发电介质经过全封闭水下介质增压器后分为两路，一路回到所述的 烟气蒸发器完成一个发电循环并且另一路回到所述的管壳式蒸发器完成一个发电循环。 本专利技术的有益效果如下： 本专利技术提出的利用船用动力机余热实施发电的系统，其系统内的发电介质为一种 低沸点介质。发电介质在蒸发器中吸收各类形态的余热量实现相变蒸发，可产生较高压力 和温度的气态流体。利用此种热/压流体的膨胀特性，通过膨胀机实现机械能的转换，并带 动发电机发电，实现清洁供电的效果。 如果船体需要生活热量时，可减少船用余热系统的发电量或者停止系统，减少对 于余热的吸收，使船用动力机产生的余热满足生活用热。由此可实现余热发电和余热供热 两种模式的灵活转变，同时实现节省燃油和保护环境的功效。 本专利技术提出借助周围水体对发电介质进行冷凝的方法，可以消除环境温度波动的 影响，使发电系统达到全年基本稳定运行的模式，而且利用周围水体与船舶的相对运动，节 省了传统热电系统的冷却水循环系统，从而节省了冷却水系统能耗，提高了发电系统净效 率，使船用动力机余热利用率获得较大提高，进一步提高能源的利用效率。【附图说明】 图1为现有的船舶余热分布图； 图2为本专利技术的的应用示意图； 图3为本专利技术的船用动力机烟气余热发电利用方法的系统构成图； 图4为本专利技术的船用动力机缸套冷却循环水余热发电利用方法的系统构成图。【具体实施方式】 下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施 例方式仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。 本专利技术提出的利用船用动力机余热发电系统，其主要的指导思想是充分利用排放 的余热与水体之间的温度差，实现热电转化的效果。还有利用水体传热的性质明显高于气 体的特性，且自然水体随季节的温度变化波动较小，尤其在炎热季节自然水体温度明显低 于空气温度，是理想的冷源。船舶的工作环境与自然水体始终相伴，因此自然水体的利用极 为方便和节能；同时船用动力机的产热温度也相对稳定，借此便利条件的余热发电系统将 保持较为稳定的工作效率，这也为发电机组的设计、制造、简易化及稳定运行提供了方便条 件。 如图2所示，对于导热油炉排气段的尾气，设置船用发电系统，对烟气进行进一步 的冷却，冷却至50°C左右，排至大气。对于船用动力机组的缸套循环水的余热，利用船用低 温发电系统代替原有的缸套水冷器，在发电的同时，对缸套冷却循环水进行冷却（对比图 1)〇 基于上述原理，本专利技术的具体方法如下： 本专利技术的，它包括以下步骤： (1)在船用导热油炉6的排烟通道上设置烟气蒸发器1，烟气蒸发器采用翅片管， 烟气蒸发器壳程通过高温烟气，烟气蒸发器管程通过余热发电系统的发电介质，发电介质 与高温烟气进行热交换吸热；同时船用动力机组的缸套冷却循环水进入管壳式蒸发器7管 程，与进入余热发电系统的管壳式蒸发器7壳程的发电介质进行热交换；所述的发电介质 采用1，1，1，2_四氟乙烧，即R134a。这种发电介质对臭氧层没有破坏作用，而且无毒，无刺 激性，无腐蚀性。物性参数见表一。 (2)吸收高温烟气余热后的发电介质以及在管壳式蒸发器吸热后的发电介质蒸发 后变为高温高压蒸汽，通过管道送入膨胀机2,推动膨胀机2输出机械功，带动三相异步发 电机5发电，所发电能供蓄电池蓄电或直接使用，所述的三相异步发电机5采用剩磁自励模 式，能够离网运行，适用于船舶离岸运行的环境； (3)输出膨胀功后的发电介质进入安装在船体外的舷外水下冷凝器3,舷外水下 冷凝器3利用江水或是海水相对船舷的流动对发电介质冷凝，发电介质被冷凝成液态。 (4)冷凝后的发电介质经过全封闭水下介质增压器4后分为两路，一路回到所述 的烟气蒸发器完成一个发电循环并且另一路回到所述的管壳式蒸发器完成一个发电循环。 表一：循环介质物性表【主权项】1.，其特征在于，它包括以下步骤： (1) 在船用导热油炉的排烟通道上设置烟气蒸发器，烟气蒸发器采用翅片管，烟气蒸发 器壳程通过高温烟气，烟气蒸发器管程通过余热发电系统的发电介质，发电介质与高温烟 气进行热交换吸热；同时船用动力机组的缸套冷却循环水进入管壳式蒸发器管程，与进入 余热发电系统的管壳式蒸发器壳程的发电介质进行热交换；所述的发电介质采用1，1，1， 2 -四氟乙烧； (2) 吸收高温烟气余热后的发电介质以及在管壳式蒸发器吸热后的发电介质蒸发后 变为高温高压蒸汽，通过管道送入膨胀机，推动膨胀机输出机械功，带动三相异步发电机发 电，所发电能供蓄电池蓄电或直接使用，所述的三相异步发电机采用剩磁自励模式，能够离 网运行； (3) 输出膨胀功后的发电介质进入安装在船体外的舷外水下冷凝器，舷外水下冷凝器 利用江水或是海水相对船舷的流动对发电介质冷凝，发电介质被冷凝成液态； (4) 冷凝后的发电介质经过全封闭水下介质增压器后分为两路，一路回到所述的烟气 蒸发器完成一个发电循环并且另一路回到所述的管壳式蒸发器完成一个发电循环。【专利摘要】本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
船用动力机余热发电综合利用方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)在船用导热油炉的排烟通道上设置烟气蒸发器，烟气蒸发器采用翅片管，烟气蒸发器壳程通过高温烟气，烟气蒸发器管程通过余热发电系统的发电介质，发电介质与高温烟气进行热交换吸热；同时船用动力机组的缸套冷却循环水进入管壳式蒸发器管程，与进入余热发电系统的管壳式蒸发器壳程的发电介质进行热交换；所述的发电介质采用1，1，1，2‑四氟乙烷；(2)吸收高温烟气余热后的发电介质以及在管壳式蒸发器吸热后的发电介质蒸发后变为高温高压蒸汽，通过管道送入膨胀机，推动膨胀机输出机械功，带动三相异步发电机发电，所发电能供蓄电池蓄电或直接使用，所述的三相异步发电机采用剩磁自励模式，能够离网运行；(3)输出膨胀功后的发电介质进入安装在船体外的舷外水下冷凝器，舷外水下冷凝器利用江水或是海水相对船舷的流动对发电介质冷凝，发电介质被冷凝成液态；(4)冷凝后的发电介质经过全封闭水下介质增压器后分为两路，一路回到所述的烟气蒸发器完成一个发电循环并且另一路回到所述的管壳式蒸发器完成一个发电循环。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张于峰，董胜明，贺中禄，邓娜，盛颖，于晓慧，张彦，姚胜，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12