[發明專利]基于液態空氣儲能的雙燃料船艦動力系統及其使用方法

有效

• 申請號: 202010319926.2
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111486479B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 卞詠;張小松;王晨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F25D3/10;F23J15/06;F01K7/00;F01K25/10;F01D15/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發明公開了基于液態空氣儲能的雙燃料船艦動力系統及其使用方法，系統包括閉口Rankine循環回路、雙燃料制備過程回路和液態空氣發電過程回路。航行前，用電低谷時，液態空氣作為船舶動力燃料被制備并裝載上船；航行中，加壓后的空氣與天然氣在燃燒室中混合燃燒生成高溫燃氣，同時與閉口Rankine循環回路、液態空氣發電過程進行熱交換；液態空氣經過加壓、多級熱交換后，進入空氣透平機組膨脹發電，同時回收部分廢氣熱量，而多余的低溫液態空氣冷能可用于冷凍室降溫；汽化后的液態空氣純凈且焓值低，通過混合環境中的熱濕空氣可用于船舶室內的制冷。本發明能夠實現室內降溫除濕、船舶動力補給、液態空氣儲能高效利用的目的。

技術領域

本發明涉及液態空氣儲能和制冷技術，特別是涉及一種基于液態空氣儲能的雙燃料船艦動力系統及其使用方法，是一種利用冷空氣對船舶室內進行降溫除濕、液態空氣向船舶提供動力、雙燃料制備的高效裝置及方法。

背景技術

液態空氣儲能技術是一種利用液態空氣或液態氮氣作為儲能介質的深冷儲能技術。在電谷時段，利用電能生產液態空氣或液態氮氣，同時將壓縮過程的壓縮熱儲存在儲熱罐中；在電峰時段，對液態空氣進行泵加壓，產生冷量，同時驅動空氣透平做功發電。液態空氣儲能具有體積儲能密度大、較低的臨界壓力和溫度、部件壽命長、環境友好和不受地理條件限制等特點，主要適用于大規模、能量型的應用。

船舶在赤道附近航行時，空氣溫度高、濕度大；為了使船舶上的人員有一個舒適的工作環境，船用空調必不可少。目前，大多數船用制冷采用蒸汽壓縮制冷的方式，利用制冷劑的蒸發產生冷量，降溫除濕；這種方式雖然制冷系數較高、裝置緊湊、技術成熟，但需要消耗大量電能，特別是在遠洋航行、能量供應不足的情況下制冷效益較低。利用多余的低品位熱能驅動的吸附式制冷，會存在著傳熱傳質效果不佳的局限。

此外，船舶在航行過程中產生的大量二氧化碳和廢熱，會對海洋環境造成較大的破壞。因此，如何高效合理地利用液態空氣儲能系統對船舶進行降溫除濕，同時結合清潔能源天然氣向船舶提供燃料和動力，具有重要的意義。

發明內容

發明目的：本發明的一個目的是提供一種基于液態空氣儲能的高效合理的船舶驅動和制冷方式的雙燃料船艦動力系統。

本發明的另一個目的是提供一種所述系統的使用方法。

技術方案：本發明的雙燃料船艦動力系統，包括閉口Rankine循環回路、雙燃料制備過程回路和液態空氣發電過程回路，閉口Rankine循環回路串聯在液態空氣發電過程回路中，且閉口Rankine循環回路的另一個輸入端與雙燃料制備過程回路的輸出端相連，其中，閉口Rankine循環回路用于雙燃料制備過程回路與液態空氣發電過程回路之間的冷能傳遞，雙燃料制備過程回路用于船舶燃料天然氣的制備，液態空氣發電過程回路用于液態空氣氣化為船舶提供動力。

優選的，閉口Rankine循環回路包括：冷凝換熱器、蒸發換熱器、加壓泵和氣體透平，加壓泵輸入端與蒸發換熱器左側輸出端相連，加壓泵輸出端與冷凝換熱器左側輸入端相連，氣體透平輸入端與冷凝換熱器右側輸出端相連，氣體透平輸出端與蒸發換熱器右側輸入端相連；冷凝換熱器的右側輸入端與雙燃料制備過程回路的輸出端相連，蒸發換熱器的左側輸入端和右側輸出端串聯在液態空氣發電過程回路中。閉口Rankine循環在多余的低溫液態空氣冷能的驅動下，持續向雙燃料制備過程回路供應冷能，有效提高透平輸出功。