一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及船用柴油机废热再利用领域，公开了一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统。该系统包括柴油机、斯特林机、海水供给系统、传动系和辅助发电模块；斯特林机包括热源换热器和冷源换热器；柴油机的尾气出口被配置为与热源换热器连通，柴油机排出的尾气中的废热为斯特林机的加热源；海水供给系统被配置为与冷源换热器连通，海水供给系统供给的海水中的冷量为斯特林机的冷却源；传动系的输入端与斯特林机连接，传动系的输出端与辅助发电模块连接，斯特林机产生的机械能通过传动系带动辅助发电模块发电。本系统可以高效利用柴油机尾气中的废热进行辅助发电，减小船舶对于发电用柴油机的依赖，可有效节省柴油消耗且减小对环境的污染。

A ship auxiliary power generation system based on Stirling cycle

【技术实现步骤摘要】
一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统
本技术涉及船用柴油机废热再利用领域，尤其涉及一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统。
技术介绍
船舶是支撑经济全球化发展的主要运输工具。船舶行业属于高能耗行业，其主要通过柴油机提供动力。船舶柴油机运转排放高温尾气，高温尾气中含有大量的热量，此部分热量少部分被用于加热船用重油与生活用水，大部分被直接排入大气中，导致柴油机尾气废热的浪费和能源利用率低。并且船舶用电量大，需要专门配置一台或多台柴油机专门用于发电，造成柴油的消耗量增大，进而导致尾气等污染物的排放量的增大。
技术实现思路
基于以上所述，本技术的目的在于提供一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，以解决现有技术下船用柴油机能源利用率低、柴油消耗量大，污染物排放量大以及能量浪费的技术问题。为达此目的，本技术采用以下技术方案：提供一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，包括：柴油机、斯特林机、海水供给系统、传动系和辅助发电模块；所述斯特林机包括热源换热器和冷源换热器；所述柴油机的尾气出口被配置为与所述热源换热器连通，所述柴油机排出的尾气中的废热为所述斯特林机的加热源；所述海水供给系统被配置为与所述冷源换热器连通，所述海水供给系统供给的海水中的冷量为所述斯特林机的冷却源；所述传动系的输入端与所述斯特林机连接，所述传动系的输出端与所述辅助发电模块连接，所述斯特林机产生的机械能通过所述传动系带动所述辅助发电模块发电。作为优选，所述柴油机和所述斯特林机之间设置有稳压罐，所述稳压罐和所述柴油机的所述尾气出口之间设置有排气管，所述稳压罐和所述热源换热器之间设置有尾气导管。作为优选，所述尾气导管上设置有尾气节流阀。作为优选，所述尾气导管上设置有尾气截止阀，所述尾气截止阀设置在所述尾气节流阀的上游。作为优选，所述排气管上设置有旁通管，所述旁通管上设置有旁通阀。作为优选，所述海水供给系统包括水泵，所述水泵与所述冷源换热器之间设置有海水导管。作为优选，所述海水导管上设置有海水节流阀。作为优选，所述海水导管上设置有海水截止阀，所述海水截止阀设置在所述海水节流阀的上游。作为优选，所述斯特林机的数量为多个，多个所述斯特林机并联。作为优选，所述柴油机的数量为多个，多个所述柴油机并联。本技术可实现的有益效果为：本技术利用船用柴油机排出的高温尾气与海水之间存在的温差梯度，将高温尾气作为斯特林机的高温加热源，将舱外海水作为斯特林机的冷却源，利用斯特林循环将高温尾气所含废热热能转化为机械能，并进一步通过辅助发电模块转化为电能，从而实现辅助发电的目的。该船舶发电系统充分利用了高温尾气中的废热进行发电，从而减少了发电用柴油机的柴油消耗和尾气等污染物的排放，提高了船用柴油机的能源利用率。附图说明图1是本技术具体实施方式提供的基于斯特林循环的船舶辅助发电系统的示意图。图中：1、柴油机；11、进气管；12、增压装置；13、冷却装置；14、进气集管；15、气缸单元；16、排气集管；17、排气管；18、旁通管；19、旁通阀；2、斯特林机；21、驱动气缸活塞系统；211、驱动气缸；212、驱动活塞；213、驱动连杆；214、驱动传动轮；215、加热腔；22、输出气缸活塞系统；221、输出气缸、222、输出活塞；223、输出连杆；224、输出传动轮；225、冷却腔；23、回热器；24、尾气节流阀；25、海水节流阀；26、热源换热器；27、冷源换热器；3、海水供给系统；31、水泵；32、海水导管；33、海水截止阀；34、进水管；35、海水源；4、传动系；5、辅助发电模块；51、第二支撑轴承；52、第二联轴器；53、辅助发电机；6、稳压罐；7、尾气导管；8、尾气截止阀；9、推进模块；91、变速箱；92、螺旋桨；10、主发电模块；101、第一支撑轴承；102、第一联轴器；103、主发电机。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术实施例，而非对本技术实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术实施例相关的部分而非全部结构。如图1所示，本技术提供一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，其主要包括柴油机1、斯特林机2、海水供给系统3、传动系4和辅助发电模块5。其中斯特林机2为本系统的主要部件，斯特林机2运转产生机械能，所产生的机械能通过传动系4传递到辅助发电模块5以转变成电能，用以为船舶提供额外的电能补充。斯特林机2正常运转的必要条件是需要有可靠的温差梯度，在本实施例中，柴油机1排出的高温尾气和海水供给系统3所供给的常温海水之间形成天然的温差梯度，满足了斯特林机2运转的条件。具体地，斯特林机2具有热源换热器26和冷源换热器27，热源换热器26与柴油机1的尾气出口连通，柴油机1排出的高温尾气中的废热用作斯特林机2的加热源。冷源换热器27与海水供给系统3连通，海水供给系统3所供给的海水中的冷量用作斯特林机2的冷却源。斯特林机2吸收高温尾气中的热量而运转，运转产生的机械能通过传动系4传递到辅助发电模块5，驱动辅助发电模块5源源不断地发电。柴油机1为船舶的动力来源，为船舶的推进模块9和主发电模块10提供动力。可选地，柴油机1的数量为多个，多个柴油机1并联设置，即多个柴油机1的尾气出口均与斯特林机2连通。柴油机1为驱动柴油机或发电柴油机，当柴油机1为驱动柴油机时，其与船舶的推进模块9连接，当柴油机1为发电柴油机时，其与船舶的主发电模块10连接。驱动柴油机和发电柴油机的数量可依据船舶所需推进功率和电力需求具体分配，柴油机1数量的不同分配方案均落在本技术的保护范围之内。在本实施例中，柴油机1的数量为两个，两个柴油机1分别用作驱动柴油机和发电柴油机，即分别与船舶的推进模块9和主发电模块10连接。船舶的推进模块9和主发电模块10的结构如图1所示，推进模块9包括变速箱91和螺旋桨92，变速箱91的输入端与驱动柴油机的输出轴连接，变速箱91的输出端与船舶的螺旋桨92连接，驱动柴油机的输出动力经变速箱91转变后，以合适的扭矩和转速驱动螺旋桨82，从而驱动船舶前进。主发电模块10包括第一支撑轴承101、第一联轴器102和主发电机103，发电柴油机的输出轴穿过第一支撑轴承101连接到第一联轴器102的一端，第一联轴器102的另一端与主发电机103连接，发电柴油机通过第一联轴器102带动主发电机103发电，从而为整个船舶提供电力。柴油机1包括进排气系统，柴油机1的进排气系统的组成如图1所示，其包括依次连通的进气管11、增压装置12、冷却装置13、进气集管14、气缸单元15、排气集管16和排气管17。空气经进气管11进入柴油机1中，经增压装置12增压并经冷却装置13冷却后进入进气集管14，进气集管14将冷却后的空气平均分配至每个气缸单元15，在气缸单元15中燃料借助空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，其特征在于，包括：柴油机(1)、斯特林机(2)、海水供给系统(3)、传动系(4)和辅助发电模块(5)；/n所述斯特林机(2)包括热源换热器(26)和冷源换热器(27)；/n所述柴油机(1)的尾气出口被配置为与所述热源换热器(26)连通，所述柴油机(1)排出的尾气中的废热为所述斯特林机(2)的加热源；/n所述海水供给系统(3)被配置为与所述冷源换热器(27)连通，所述海水供给系统(3)供给的海水中的冷量为所述斯特林机(2)的冷却源；/n所述传动系(4)的输入端与所述斯特林机(2)连接，所述传动系(4)的输出端与所述辅助发电模块(5)连接，所述斯特林机(2)产生的机械能通过所述传动系(4)带动所述辅助发电模块(5)发电。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，其特征在于，包括：柴油机(1)、斯特林机(2)、海水供给系统(3)、传动系(4)和辅助发电模块(5)；
所述斯特林机(2)包括热源换热器(26)和冷源换热器(27)；
所述柴油机(1)的尾气出口被配置为与所述热源换热器(26)连通，所述柴油机(1)排出的尾气中的废热为所述斯特林机(2)的加热源；
所述海水供给系统(3)被配置为与所述冷源换热器(27)连通，所述海水供给系统(3)供给的海水中的冷量为所述斯特林机(2)的冷却源；
所述传动系(4)的输入端与所述斯特林机(2)连接，所述传动系(4)的输出端与所述辅助发电模块(5)连接，所述斯特林机(2)产生的机械能通过所述传动系(4)带动所述辅助发电模块(5)发电。


2.根据权利要求1所述的基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，其特征在于，所述柴油机(1)和所述斯特林机(2)之间设置有稳压罐(6)，所述稳压罐(6)和所述柴油机(1)的所述尾气出口之间设置有排气管(17)，所述稳压罐(6)和所述热源换热器(26)之间设置有尾气导管(7)。


3.根据权利要求2所述的基于斯特林循环的船舶辅助发电系统，其特征在于，所述尾气导管(7)上设置有尾气节流阀(24)。


4.根据权利要求3所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘腾，吴朝晖，
申请(专利权)人：中船动力研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31