[實用新型]基于配氣活塞式熱氣機的船舶余熱發電裝置

有效

• 申請號: 201320628155.0
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN203559943U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 鹿鵬;張桂臣;車馳東;姜瑞雪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F01K27/02
• 分類號: F01K27/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型涉及一種船舶余熱發電裝置，尤其涉及一種基于配氣活塞式熱氣機的船舶余熱發電裝置，其屬于節能環保領域。

背景技術

目前，主機余熱發電主要有兩種形式：一是利用主機煙氣排熱加熱水產生高溫高壓蒸汽驅動汽輪發電機組。存在系統龐大，管路布置復雜，投資較高，對排熱溫度要求高等缺點，且從主機尾氣取熱會增大排氣阻力，降低主機的有效輸出功率。二是利用溫差發電原理的溫差電池板，高溫煙氣和循環冷卻水分別流經高低溫側，在電池板兩側形成電勢差。存在低溫側所需面積大，循環冷卻水功耗較高，且發電功率比較小的缺點。由于目前船舶主機煙氣經余熱鍋爐回收后的排氣溫度仍可達200℃，船上發電柴油機排熱可達400℃左右，而其水艙及周圍海水的溫度只有20攝氏度甚至更低，這樣就構成了一個巨大的溫差能體系。若能充分利用這部分能量來發電，一方面可減少對船上柴油發電機組的依賴，避免從主機排氣取熱而影響主機功率；另一方面由于斯特林循環是不依賴燃燒的閉式循環，不會增加任何排放問題，可滿足日益嚴格的海洋環保法規的要求。

熱氣機有三種結構形式，分別是雙動力活塞式（α型），配氣活塞式（β或者γ型），其中雙動力活塞式熱氣機的動力活塞和配氣活塞分列于兩個氣缸，而配氣活塞式熱氣機動力活塞和配氣活塞處于同一氣缸。對于上述溫度范圍（200-400℃）的中溫廢熱，適合采用配氣活塞式熱氣機，要求配氣活塞缸徑大，沖程短，掃氣容積比較大，轉速較低。

發明內容

本實用新型提供一種基于配氣活塞式熱氣機的船舶余熱發電裝置，該裝置可以將溫差能轉化為機械功，再轉化成高品位的電能，熱源主要來自船舶余熱鍋爐的排氣和船上發電柴油機的排熱；冷源來自天然海水；該裝置可減少對柴油發電機組的依賴，避免從主機排氣取熱所造成的對主機功率的影響。當余熱鍋爐或發電柴油機發生故障時，也可以將主機一次煙氣作為備用高溫熱源繼續工作。本實用新型實現了結構緊湊、經濟性好、使用方便的余熱發電，有利于節能減排、低碳環保。

本實用新型采用如下技術方案：一種基于配氣活塞式熱氣機的船舶余熱發電裝置，其特征在于：所述基于配氣活塞式熱氣機的船舶余熱發電裝置由熱源，冷源，配氣活塞式熱氣機發電系統組成；

所述熱源由主機燃燒室、一次煙氣輸出管、余熱鍋爐、二次煙氣輸出管、單向閥、第二輸海水管、海水淡化裝置、淡水管、熱淡水/蒸汽管、發電柴油機燃燒室、發電柴油機排煙管組成，其中所述主機燃燒室煙氣出口與一次煙氣輸出管的進口連接，一次煙氣輸出管的第一出口與余熱鍋爐的熱流體進口連接，余熱鍋爐的熱流體出口與二次煙氣輸出管的進口連接，第二輸海水管的出口與海水淡化裝置的進口連接，海水淡化裝置的出口與淡水管的進口連接，淡水管的出口與余熱鍋爐的冷流體進口連接，余熱鍋爐的冷流體出口與熱淡水/蒸汽管的進口連接，發電柴油機燃燒室的煙氣出口與發電柴油機排煙管的進口連接，發電柴油機排煙管的出口與二次煙氣輸出管的進口連接，一次煙氣輸出管的第二出口與單向閥的進口連接，單向閥的出口與二次煙氣輸出管的進口連接；

所述冷源由冷水源組成，其中，冷水源為船艙外海水，冷水源的第二出口與所述熱源的第二輸海水管的進口連接；

所述配氣活塞式熱氣機發電系統由余熱回收裝置、加熱器、回熱器、冷卻器、配氣活塞、動力活塞、擺盤機構、聯軸節、發電機、第一輸海水管、第一海水管、換熱器、第二海水管、三次煙氣輸出管、排煙管組成，所述加熱器安裝于余熱回收裝置內，所述余熱回收裝置外敷用以減少熱量散失的保溫層，所述加熱器與回熱器的第一端連接，回熱器的第二端與冷卻器連接，配氣活塞與動力活塞分別通過連通管同時連接于所述擺盤機構上，所述擺盤機構通過聯軸節與發電機連接，余熱回收裝置的煙氣進口與所述熱源的二次煙氣輸出管的出口連接，余熱回收裝置的煙氣出口與三次煙氣輸出管的進口連接，三次煙氣輸出管的出口與換熱器的熱流體進口連接，換熱器的熱流體出口與排煙管連接，第一輸海水管的進口與所述冷源的冷水源的第一出口連接，第一輸海水管的出口與冷卻器的進口連接，冷卻器的出口與換熱器的冷流體進口經第一海水管連接，換熱器的冷流體出口與所述熱源的海水淡化裝置的進口經第二海水管連接。

本實用新型具有如下有益效果：

（1）用船舶主機的二次余熱、柴油發電機組的排氣作為配氣活塞式熱氣機的熱源，船舶主機的一次排氣作為備用熱源，船外海水作為冷源。熱氣機將熱能轉化為機械能，繼而帶動發電機發電，實現由低品位余熱向高品位電能的轉化；