[發(fā)明專利]大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱雙效回收系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410593531.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN105545392A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘明章;衛(wèi)海橋;王軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K23/08
• 分類號(hào): F01K23/08
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)節(jié)能技術(shù)，具體涉及一種將有機(jī)朗肯循環(huán)與單效蒸餾海水淡化技 術(shù)相結(jié)合，對(duì)大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱進(jìn)行回收的系統(tǒng)裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于大型柴油機(jī)而言，其往往只利用了輸入能量的不到50％，剩下的能量都被尾氣， 缸套冷卻水和增壓空氣等帶走，造成了能源的巨大浪費(fèi)。目前對(duì)于尾氣能量的回收利用 有很多研究，而事實(shí)上增壓空氣帶走的能量也非常大，幾乎是尾氣所帶走的余熱能的一 半。有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)是一種回收低溫?zé)嵩茨芰康挠行Х绞剑绻苡肙RC系統(tǒng)把 這部分低溫?zé)嵩吹挠酂崮芑厥掌饋恚瑢?huì)顯著提高柴油機(jī)的效率。此外，研究表明要使 ORC系統(tǒng)的效果最佳，并不需要熱源的全部余熱。

船舶遠(yuǎn)洋航行中其人員設(shè)備都需要大量的淡水，如果單靠船舶自身所攜帶的淡水是 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足船舶的淡水需要的，而且淡水貯存在水柜的過程中容易受到細(xì)菌的感染， 影響水質(zhì)。因此，大中型遠(yuǎn)洋船舶都配有海水淡化裝置。目前的海水淡化方法主要有： 蒸餾法，反滲透法，電析法等等。其中蒸餾法由于采用真空蒸餾，蒸發(fā)溫度往往只有50 攝氏度左右，因此可用柴油機(jī)的低溫余熱源作為其加熱源，而不需要消耗額外的能量。

針對(duì)上述情況，如果能合理分配增壓空氣的余熱能，不但可以使ORC系統(tǒng)的輸出功 達(dá)到最大，還可以驅(qū)動(dòng)蒸餾式海水淡化裝置，滿足船舶的淡水需求，大大提高了柴油機(jī) 的能源利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的是能提高大中型遠(yuǎn)洋船舶中柴油余熱的利用率，產(chǎn)生電能并滿足 船舶淡水需求。為了解決上述問題，本發(fā)明供了一種大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱雙效 回收系統(tǒng)，將有機(jī)朗肯循環(huán)與單效蒸餾式海水淡化技術(shù)相結(jié)合，利用增壓空氣的余熱能 同時(shí)驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)產(chǎn)生電能和單效蒸餾海水淡化裝置產(chǎn)生淡水，不但可以充分利用 了增壓空氣的余熱，提高了柴油機(jī)的效率，還能滿足船舶的淡水需求。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱雙效回收系統(tǒng)，由ORC發(fā) 電回路、增壓空氣循環(huán)回路和海水淡化裝置組成；

其中ORC發(fā)電回路由冷凝器、循環(huán)泵、回?zé)崞饕簯B(tài)工質(zhì)側(cè)、預(yù)熱器工質(zhì)側(cè)、蒸發(fā)器 工質(zhì)側(cè)、膨脹機(jī)和回?zé)崞鞣ζ麄?cè)依次連接組成；

增壓空氣循環(huán)回路由蒸發(fā)器空氣側(cè)、預(yù)熱器空氣側(cè)、加熱器空氣側(cè)、冷卻器空氣側(cè)、 柴油機(jī)依次連接構(gòu)成；

海水淡化裝置由預(yù)熱器、加熱器的氣側(cè)、噴管、濾網(wǎng)、冷凝器、水噴射器、預(yù)熱器 的濃鹽水側(cè)、淡水柜、濃鹽水排放管、蒸發(fā)室組成，其中加熱器的氣側(cè)、噴管、濾網(wǎng)、 冷凝器依次位于蒸發(fā)室內(nèi)；預(yù)熱器與加熱器的氣側(cè)相連，濾網(wǎng)與冷凝器相連，加熱器中 產(chǎn)生的蒸汽上升通過濾網(wǎng)后在冷凝器中凝結(jié)成淡水，淡水在冷凝器中通過淡水管與淡水 柜相通；冷凝器的入口通入海水，冷凝器出口分兩路，一路通向舷外，一路通過預(yù)熱器 海水側(cè)與蒸發(fā)室內(nèi)的噴管連接；水噴射器位于蒸發(fā)室頂部，蒸發(fā)室下部連接著濃鹽水排 放管，濃鹽水排放管一側(cè)與預(yù)熱器的濃鹽水側(cè)相連。

上述大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱雙效回收系統(tǒng)，其中ORC發(fā)電回路為有機(jī)朗肯循 環(huán)，所述的ORC發(fā)電回路和海水淡化裝置的熱源均為增壓空氣。

此外，上述大型船用柴油機(jī)增壓空氣余熱雙效回收系統(tǒng)中，所述增壓空氣依次通過 了蒸發(fā)器，預(yù)熱器，和加熱器，熱量被梯級(jí)利用。

在ORC發(fā)電回路中，從冷凝器出來的液態(tài)工質(zhì)被循環(huán)泵加壓后，先進(jìn)入回?zé)崞鞅慌? 脹機(jī)后的工質(zhì)乏汽初步加熱，然后進(jìn)入預(yù)熱器被增壓空氣加熱到飽和液態(tài)，再進(jìn)入蒸發(fā) 器中被增壓空氣加熱成飽和蒸汽，繼而進(jìn)入膨脹機(jī)中膨脹做功，使膨脹機(jī)帶動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生 電能，膨脹后的乏汽進(jìn)入回?zé)崞鞒醪筋A(yù)熱液態(tài)工質(zhì)后，進(jìn)入冷凝器被冷凝成液態(tài)。由于 要使此ORC系統(tǒng)的輸出功達(dá)到最大，并不需要全部增壓空氣的余熱，因此當(dāng)增壓空氣從 預(yù)熱器出來后，仍具有較高的溫度，于是將其繼續(xù)通入單效蒸餾式海水淡化裝置的加熱 器中加熱海水。