[實用新型]一種船用動力機組冷卻與余熱利用系統

有效

• 申請號: 201720203491.9
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN206769968U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 張于峰
• 申請（專利權）人: 天津博帆科技發展有限公司
• 主分類號: F01K11/00
• 分類號: F01K11/00;F01D15/10;F01P11/00;F25B27/02;F25B41/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 劉玥

技術領域

本實用新型涉及余熱綜合利用，特別涉及一種船用動力機組冷卻與余熱利用系統。

背景技術

目前我國各類船舶動力機生產技術已經成熟，并且應用廣泛。船用動力機組的主要類型基本為燃油動力機。目前船用動力機組的作用模式主要有提供船舶動力、電力和熱量，其燃油熱量的轉化利用率一般少于40％，剩余的熱量除生產加熱和生活熱水使用外，基本對外排放。如圖1所示，船舶余熱形式主要有兩種：船用動力機組尾氣熱量和缸套冷卻循環水熱量的排放，船用動力機組尾氣溫度約為350-400℃，經過導熱油爐，導熱油爐對尾氣余熱進行了換熱利用，同時尾氣溫度降至150-200℃，排放至大氣中，此時，尾氣與環境溫度仍有120-180℃的溫差，有進一步利用的空間；對于動力機缸套冷卻循環水而言，進入動力機組缸套的冷卻水溫度為55-65℃，排出溫度為85℃左右，絕大多數情況是利用缸套水冷器將缸套冷卻循環水溫度降低，把熱量排至周圍水體，造成了能量的浪費，另一方面造成了環境的污染。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術中的不足，提供一種船用動力機組冷卻與余熱利用系統。本實用新型利用有機介質替代動力機缸套內冷卻水，改變冷卻水在動力機內的單相換熱的模式，利用有機介質合適的沸點溫度，實現有機介質在動力機缸套內相變換熱方式，并將排出的飽和氣態有機介質直接輸入到膨脹機中，進一步實現膨脹做功，進而產生的動力可作為設備的附加驅動力，亦或產生電能；同時利用船體周圍水體作為冷源，對做功后的有機介質實施冷凝，冷凝后的液態有機介質再通過循環泵輸送到動力機缸套中，完成對動力的冷卻作用。由于冷卻后的有機介質溫度較低在進入動力機缸套前，利用動力及排放的煙氣實施預熱，將有機介質溫度提升到合適的溫度點后在進入缸套中。本實用新型可改善動力機缸套內的傳熱效果，減少冷卻水的循環量和結垢帶來的隱患；利用船體周邊的水域作為冷源，亦可消除環境溫度波動對冷凝溫度的影響；有機介質膨脹機輸出的動力可以減少船體動力消耗，如若采用有機介質循環發電方式，亦可減少船體發電機的能耗量，達到船用動力機冷卻系統的改善，并同時提高船用能源的利用效率。

本實用新型所采用的技術方案是：一種船用動力機組冷卻與余熱利用系統，包括船用動力機組和導熱油爐，所述船用動力機組的煙氣出口連接至所述導熱油爐，所述船用動力機組的蒸汽出口連接有膨脹機，所述膨脹機連接至所述船用動力機組作為輔助動力源，和/或連接至發電機帶動其發電作為船舶自身用電；所述膨脹機的介質出口連接有設置在船體舷外的水下冷凝器，所述水下冷凝器的液體出口通過增壓器連接有設置在所述導熱油爐的排煙通道上的煙氣換熱器，所述煙氣換熱器的煙氣出口連接至大氣，其介質出口連接至所述船用動力機組的介質入口。

所述船用動力機組的缸套內的冷卻介質采用有機介質。

所述有機介質采用四氟乙烷與3～10％潤滑油，二氯氟乙烷與3～10％潤滑油，或四氟乙烷和二氯氟乙烷與3～10％潤滑油的其中一種組成。

所述發電機采用剩磁自勵模式的三相異步發電機。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提出的利用船用動力機組冷卻和余熱利用系統，其系統內的有機介質為一種中低沸點介質。有機介質吸收動力機缸套內的熱量實現相變蒸發，可產生較高壓力和溫度的氣態流體。利用此種熱/壓流體的膨脹特性，通過膨脹機實現機械能的轉換，并產生直接的動力輸出或帶動發電機發電，實現清潔動力或電力的效果。

如果船體需要生活熱量時，可減少系統的膨脹機輸出，使有機介質吸收的熱量部分或全部用來滿足用熱需求。由此可實現動力輸出/發電和供熱兩種模式的靈活轉變，同時實現節省燃油和保護環境的功效。

本實用新型提出借助周圍水體對有機介質進行冷凝的方法，可以消除環境溫度波動的影響，使發電系統達到全年基本穩定運行的模式，而且利用周圍水體與船舶的相對運動，節省了傳統的冷卻循環系統的能耗，提高了動力輸出/發電的凈效率，使船用動力機組冷卻方式和余熱利用率獲得較大提高，進一步提高船體能源的利用效率。

附圖說明

圖1：原有船用動力機組冷卻和余熱排放方法示意圖；

圖2：本實用新型船用動力機組冷卻與余熱利用系統結構示意圖。

附圖標注：1、船用動力機組；2、導熱油爐；3、膨脹機；4、發電機；5、水下冷凝器；6、增壓器；7、煙氣換熱器；8、水下換熱器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。