一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，该装置包括船用柴油机、烟气收集箱、冷却器、温差发电系统、冷库和导热硅脂；所述柴油机的排气口与烟气收集箱相连，所述温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，两个接触面间均涂有导热硅脂；即发电系统热端面受高温烟气加热，冷端面与冷库相接触；所述冷却器设置在烟气收集箱及温差发电系统的侧面；所述温差发电系统通过充电电路与蓄电池相连。本发明专利技术针对远洋船舶这一特殊工作场合，因地制宜，最大限度地利用了船用柴油机释放的余热，不仅利用温差发电产生电能，还生成了不同温度的热水，实现了余热的综合利用。

Combined heat and power equipment utilizing ship diesel engine waste heat

The invention discloses a cogeneration device used for waste heat of marine diesel engine, which comprises a marine diesel engine, gas collecting tank, cooler, thermoelectric power generation system, cold storage and thermal grease; the exhaust port of the diesel engine is connected with the gas collecting box, the thermoelectric power generation system in flue gas collecting box and cold storage and between the two contact surfaces are coated with thermal grease; namely, thermal power generation system by the end of high temperature flue gas heating, cold end and cold contact; the cooler is provided with a side collection box and the thermoelectric power generation system in flue gas; the thermoelectric power generation system is connected with the storage battery through the charging circuit. This invention is directed to ship this special working situation, according to local conditions, to maximize the use of waste heat release ship diesel engine, not only the use of thermoelectric power generation, also generated different temperature of hot water, realize the comprehensive utilization of waste heat.

【技术实现步骤摘要】
一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置
本专利技术属于温差发电的
，具体涉及一种利用温差发电原理的热电联产技术，特指一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置。
技术介绍
众所周知，渔业捕捞船在进行海上作业时，会消耗大量的能源及淡水。尤其是进行远洋生产的中大型渔船，要求长时间在远离陆地的海上进行捕捞作业。因此，部分渔船为了解决自身携带淡水能力的不足，配备了海水淡化装置，以提高船舶的续航能力。但是，这无形中又增加了渔船的用电负荷，消耗更多的能源。另一方面，船舶柴油机在工作时会产生大量的高温烟气，这部分烟气会携带30%左右的柴油燃烧热量排入大气中，造成能量利用损失。为提高整个柴油机系统的能源利用效率，利用其高温尾气的余热就显得尤为重要。关于利用船舶柴油机余热的设计，现有技术中已有相关的技术方案公开。如公开号为CN103967648A，专利技术名称：一种船舶低速柴油机余热综合回收系统。该系统包括组合余热锅炉系统、动力涡轮发电系统、汽轮机发电系统、高温冷却水利用换热设备和有机工质汽轮机发电系统。此方案利用动力涡轮和汽轮机装置实现了二次发电，但是考虑到船舶有限的空间和设备维护的成本，该方案更适合在大型船舶投入使用。而公开号为CN102092808A，专利技术名称为一种利用柴油机尾气余热的海水淡化装置。该系统以高温烟气为直接热源加热海水来制取淡水，实现了余热的高效利用。但是直接以烟气余热为热源淡化海水的方式，使得余热的用途过于单一，限制了高温烟气的利用空间。基于以上分析，如何因地制宜、更合理地利用船舶柴油机的排气废热，实现热电联产就显得非常有必要。目前，温差发电装置凭借无转动部件、体积小、寿命长，工作时无噪声，应用环境和使用热源不受限制等优势而倍受青睐。因此，利用远洋捕捞船舶这一特殊工作场合所具有的特点，实现温差发电，将具有明显优势。
技术实现思路
本专利技术涉及一种利用船舶柴油机余热进行温差发电的热电联产装置，能够根据塞贝克效应利用船舶柴油机余热进行温差发电，从而实现系统能量转换效率较大程度的提高。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，包括船用柴油机、烟气收集箱、冷却器、温差发电系统、蓄电池、冷库和导热硅脂；所述船用柴油机与烟气收集箱通过排气管连接，所述温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，所述冷却器设置在烟气收集箱和温差发电系统的侧面；所述温差发电系统通过充电电路与蓄电池相连；所述热电联产装置，利用高温烟气与冷库间的巨大温差发电，产生电能，同时产生两种温度不同的热水，最大限度地利用了柴油机燃烧烟气的废热。进一步的，所述冷却器为箱体结构，在其通道内部布置有钝体。进一步的，所述烟气收集箱为箱体结构，内置耐高温且导热性较好的金属栅格，其孔隙率控制在一定合理范围内，金属栅格前端与烟气收集箱进口之间留有一定的过渡空间，以防止影响柴油机工作时的正常排气。进一步的，所述温差发电系统选用工作温度为200~700℃的半导体材料（如PbTe-SnTe等），内部以多块半导体发电模块串并联的方式组成，每个模块均有正负极电路引出。热电联产装置利用温差发电技术，产生电能。热电联产装置在完成发电工作的同时，产生不同温度的热水，实现了余热的高效综合利用。柴油机的高温烟气经排气管进入内置有金属栅格的烟气收集箱，烟气流速减小，与侧面布置的冷却器内的冷却水发生热交换，产生高温热水；另一方面，温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，两个接触面间均涂有导热硅脂。因此，发电系统的热端面受到高温烟气的加热，而冷端面与冷库相接触，两端产生巨大的温差，促使内部发电模块发电，从而实现热能转换成电能，达到产电的效果。所产电能可供船舶上的海水淡化装置使用，也可供给船员的生活用电。此外，为使温差发电系统热端面的热量及时排出，减少或避免热量经温差发电系统流入冷库，可采用冷水降温的方式。而冷却水在吸收发电系统的热量后变成低温热水，也可以直接供给船员生活使用。采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公开技术相比，具有如下显著效果：1、本专利技术最大限度地利用了船舶柴油机烟气与冷库间的巨大温差，并将原来对温差发电系统有负面作用的能量转化成热能，降低了系统的工作温度，提高了装置效率；2、本专利技术有效地实现了高温烟气能量的综合利用，在实现温差发电的同时，还能产生大量热水，系统的能量转换效率可得到进一步提高。附图说明图1是改进后的热电联产装置图；图中：1.船用柴油机；2.高温烟气；3.废气；4.冷却水；5.烟气收集箱；6.金属栅格；7.冷却器；8.高温热水；9.温差发电系统；10.蓄电池；11.低温热水；12.冷库；13.导热硅脂。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例：一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，如图1所示，包括船用柴油机1、烟气收集箱5、金属栅格6、冷却器7、温差发电系统9、蓄电池10、冷库12和导热硅脂13。所述船用柴油机1与烟气收集箱5通过排气管连接，所述温差发电系统9置于烟气收集箱5和冷库12之间，所述冷却器7设置在烟气收集箱5和温差发电系统9的侧面。所述温差发电系统9通过充电电路与蓄电池10相连。正常工作条件下，船用柴油机1的高温烟气2（300℃以上的温度）经排气管道流入烟气收集箱5。烟气收集箱5整体呈箱体结构，内置有耐高温且导热性较好的金属栅格6，以达到提高蓄热能力和延长高温烟气2滞留时间的效果。同时，为了不影响柴油机的正常排气，金属栅格6的孔隙率应控制在合理范围内，其前端与烟气收集箱5的进口之间留有一定的过渡空间。此外，烟气收集箱5开有排气孔，以供利用后的废气3排出装置。冷却器7为箱体结构，设置在烟气收集箱5的侧面，为提高换热效果，增强流体扰流，在通道内部设置钝体。冷却水4经换热后成高温热水8，水温可达到60~80℃以上，供船上的正常使用。温差发电系统9置于烟气收集箱5和冷库12之间，两个接触面间涂有导热硅脂13，以达到受热均匀、减小热阻的作用。因此，温差发电系统9的热端面受高温烟气2加热，而冷端面与冷库12相接触，冷库12内的工作温度通常为-18℃。即冷热端面之间将产生300℃以上的温差，温差越大，发电效果就越显著。另外，温差发电系统9可选用工作温度为200~700℃的半导体材料（如PbTe-SnTe等），其内部由多块发电模块串并联而成。发电模块产生的电能通过充电电路给蓄电池10充电。为确保温差发电系统9热端面的高温热量及时排出，减少或避免热量经温差发电系统9流入冷库12，可采用冷却水吸热降温，冷却水4的流量根据具体情况而定，而冷却水4在吸收热量后变成低温热水11，也可以直接供给船员生活使用。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，其特征在于：包括船用柴油机、烟气收集箱、冷却器、温差发电系统、蓄电池、冷库和导热硅脂；所述船用柴油机与烟气收集箱通过排气管连接，所述温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，所述冷却器设置在烟气收集箱和温差发电系统的侧面；所述温差发电系统通过充电电路与蓄电池相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，其特征在于：包括船用柴油机、烟气收集箱、冷却器、温差发电系统、蓄电池、冷库和导热硅脂；所述船用柴油机与烟气收集箱通过排气管连接，所述温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，所述冷却器设置在烟气收集箱和温差发电系统的侧面；所述温差发电系统通过充电电路与蓄电池相连。2.如权利要求1所述的利用船舶柴油机余热的热电联产装置，其特征在于：所述冷却器为箱体结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宏舟，许艺鸣，庄煌煌，张建一，
申请(专利权)人：集美大学，厦门集元源节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35