[發(fā)明專利]一種利用船舶柴油機(jī)余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611266594.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106870075A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何宏舟;許藝?guó)Q;莊煌煌;張建一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 集美大學(xué);廈門(mén)集元源節(jié)能科技有限公司
• 主分類號(hào): F01N5/02
• 分類號(hào): F01N5/02
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于溫差發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用溫差發(fā)電原理的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，特指一種利用船舶柴油機(jī)余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，漁業(yè)捕撈船在進(jìn)行海上作業(yè)時(shí)，會(huì)消耗大量的能源及淡水。尤其是進(jìn)行遠(yuǎn)洋生產(chǎn)的中大型漁船，要求長(zhǎng)時(shí)間在遠(yuǎn)離陸地的海上進(jìn)行捕撈作業(yè)。因此，部分漁船為了解決自身攜帶淡水能力的不足，配備了海水淡化裝置，以提高船舶的續(xù)航能力。但是，這無(wú)形中又增加了漁船的用電負(fù)荷，消耗更多的能源。

另一方面，船舶柴油機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓@部分煙氣會(huì)攜帶30%左右的柴油燃燒熱量排入大氣中，造成能量利用損失。為提高整個(gè)柴油機(jī)系統(tǒng)的能源利用效率，利用其高溫尾氣的余熱就顯得尤為重要。關(guān)于利用船舶柴油機(jī)余熱的設(shè)計(jì)，現(xiàn)有技術(shù)中已有相關(guān)的技術(shù)方案公開(kāi)。如公開(kāi)號(hào)為CN103967648A，發(fā)明名稱：一種船舶低速柴油機(jī)余熱綜合回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括組合余熱鍋爐系統(tǒng)、動(dòng)力渦輪發(fā)電系統(tǒng)、汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、高溫冷卻水利用換熱設(shè)備和有機(jī)工質(zhì)汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。此方案利用動(dòng)力渦輪和汽輪機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)了二次發(fā)電，但是考慮到船舶有限的空間和設(shè)備維護(hù)的成本，該方案更適合在大型船舶投入使用。而公開(kāi)號(hào)為CN102092808A，發(fā)明名稱為一種利用柴油機(jī)尾氣余熱的海水淡化裝置。該系統(tǒng)以高溫?zé)煔鉃橹苯訜嵩醇訜岷Ｋ畞?lái)制取淡水，實(shí)現(xiàn)了余熱的高效利用。但是直接以煙氣余熱為熱源淡化海水的方式，使得余熱的用途過(guò)于單一，限制了高溫?zé)煔獾睦每臻g。

基于以上分析，如何因地制宜、更合理地利用船舶柴油機(jī)的排氣廢熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)就顯得非常有必要。目前，溫差發(fā)電裝置憑借無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、體積小、壽命長(zhǎng)，工作時(shí)無(wú)噪聲，應(yīng)用環(huán)境和使用熱源不受限制等優(yōu)勢(shì)而倍受青睞。因此，利用遠(yuǎn)洋捕撈船舶這一特殊工作場(chǎng)合所具有的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，將具有明顯優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種利用船舶柴油機(jī)余熱進(jìn)行溫差發(fā)電的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，能夠根據(jù)塞貝克效應(yīng)利用船舶柴油機(jī)余熱進(jìn)行溫差發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率較大程度的提高。

本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種利用船舶柴油機(jī)余熱的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，包括船用柴油機(jī)、煙氣收集箱、冷卻器、溫差發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、冷庫(kù)和導(dǎo)熱硅脂；

所述船用柴油機(jī)與煙氣收集箱通過(guò)排氣管連接，所述溫差發(fā)電系統(tǒng)置于煙氣收集箱和冷庫(kù)之間，所述冷卻器設(shè)置在煙氣收集箱和溫差發(fā)電系統(tǒng)的側(cè)面；所述溫差發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)充電電路與蓄電池相連；所述熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，利用高溫?zé)煔馀c冷庫(kù)間的巨大溫差發(fā)電，產(chǎn)生電能，同時(shí)產(chǎn)生兩種溫度不同的熱水，最大限度地利用了柴油機(jī)燃燒煙氣的廢熱。

進(jìn)一步的，所述冷卻器為箱體結(jié)構(gòu)，在其通道內(nèi)部布置有鈍體。

進(jìn)一步的，所述煙氣收集箱為箱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)置耐高溫且導(dǎo)熱性較好的金屬柵格，其孔隙率控制在一定合理范圍內(nèi)，金屬柵格前端與煙氣收集箱進(jìn)口之間留有一定的過(guò)渡空間，以防止影響柴油機(jī)工作時(shí)的正常排氣。

進(jìn)一步的，所述溫差發(fā)電系統(tǒng)選用工作溫度為200~700℃的半導(dǎo)體材料（如PbTe-SnTe等），內(nèi)部以多塊半導(dǎo)體發(fā)電模塊串并聯(lián)的方式組成，每個(gè)模塊均有正負(fù)極電路引出。

熱電聯(lián)產(chǎn)裝置利用溫差發(fā)電技術(shù)，產(chǎn)生電能。

熱電聯(lián)產(chǎn)裝置在完成發(fā)電工作的同時(shí)，產(chǎn)生不同溫度的熱水，實(shí)現(xiàn)了余熱的高效綜合利用。

柴油機(jī)的高溫?zé)煔饨?jīng)排氣管進(jìn)入內(nèi)置有金屬柵格的煙氣收集箱，煙氣流速減小，與側(cè)面布置的冷卻器內(nèi)的冷卻水發(fā)生熱交換，產(chǎn)生高溫?zé)崴涣硪环矫妫瑴夭畎l(fā)電系統(tǒng)置于煙氣收集箱和冷庫(kù)之間，兩個(gè)接觸面間均涂有導(dǎo)熱硅脂。因此，發(fā)電系統(tǒng)的熱端面受到高溫?zé)煔獾募訜幔涠嗣媾c冷庫(kù)相接觸，兩端產(chǎn)生巨大的溫差，促使內(nèi)部發(fā)電模塊發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換成電能，達(dá)到產(chǎn)電的效果。所產(chǎn)電能可供船舶上的海水淡化裝置使用，也可供給船員的生活用電。此外，為使溫差發(fā)電系統(tǒng)熱端面的熱量及時(shí)排出，減少或避免熱量經(jīng)溫差發(fā)電系統(tǒng)流入冷庫(kù)，可采用冷水降溫的方式。而冷卻水在吸收發(fā)電系統(tǒng)的熱量后變成低溫?zé)崴部梢灾苯庸┙o船員生活使用。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公開(kāi)技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

1、本發(fā)明最大限度地利用了船舶柴油機(jī)煙氣與冷庫(kù)間的巨大溫差，并將原來(lái)對(duì)溫差發(fā)電系統(tǒng)有負(fù)面作用的能量轉(zhuǎn)化成熱能，降低了系統(tǒng)的工作溫度，提高了裝置效率；

2、本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔饽芰康木C合利用，在實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電的同時(shí)，還能產(chǎn)生大量熱水，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率可得到進(jìn)一步提高。

附圖說(shuō)明

圖1是改進(jìn)后的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置圖；

圖中：