基于多能互补的船舶余热利用发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多能互补的船舶余热利用发电系统，包括：太阳能槽式集热温差发电子系统、烟气余热温差发电子系统和余热有机朗肯循环发电子系统；工质泵、导热油热端A、导热油热端B和太阳能槽式集热器通过管路连接形成高温管路循环。高温烟气通过烟气余热温差发电子系统后进入有机朗肯循环子系统；有机朗肯循环冷端A和B及工质预热器分别作为有机工质的两级余热。本发明专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，实现对船舶多种余热的回收，且实现余热的梯级利用；同时与太阳能有机结合，互补发电。系统所发电能并入船舶微电网，降低了船舶发电柴油机的燃油消耗，减少了化石能源在船舶能源消耗中所占比例，实现船舶能效提升。

【技术实现步骤摘要】
基于多能互补的船舶余热利用发电系统
本专利技术涉及一种涉及船舶节能与环境保护
，具体的说是一种船舶余热梯级利用并与太阳能互补发电的系统。
技术介绍
目前，交通运输行业在现代经济发展和工业生产中扮演着重要的角色，同时也是能源消耗和造成环境污染的重点行业，交通运输行业产生的CO2占整个工业的比重高达23％。船舶作为最经济的运输工具之一，具有单位质量货物移动单位距离耗能低的优点，适合远距离、大运量运输，对国家的发展和世界经济的繁荣具有极其重要的作用。与此同时由于巨大的规模，船舶运输的能源消耗在整个交通运输中占相当大的比例，因此船舶运输是世界各国节能减排和应对气候变化的重点领域，提高能效将对航运业的发展产生重大的影响。随着造船业的发展，船舶航行的燃料费用有显著增高趋势，其在船舶运营总费用开支成本中占有很大的比例。据统计表明，小型运输船占25％-30％，定期客货船约占35％，散货船约占50％，油船约占60％。因此，船舶节能极为重要，是关系到国民经济发展的重大问题。现代船舶主机的做功热效率最大可达到50％左右，其余的热量主要以船舶废气、水或滑油冷却以及热辐射等方式排放到大气环境中。这不仅造成了能源浪费，同时也导致了环境污染，其中以船舶废气中的CO2为代表的温室气体所导致的全球温室效应尤为严重。如果我们能够将这部分能量回收利用，例如将船舶的废气余热、缸套冷却水余热等应用于发电、制热、制冷等，这样可以有效提高船舶柴油机的燃油利用率，从而获得巨大的经济价值，并且满足国际公约的要求，并减少了由于废气排放对环境的破坏。太阳能储量巨大且可再生，如果将其作为辅助能源并利用到船上，也定会在船舶的能效提升起到一定的作用。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于多能互补的船舶余热利用发电系统，用于解决现有的船舶能源利用率低下的缺点。本专利技术采用的技术手段如下：一种基于多能互补的船舶余热利用发电系统，包括：太阳能槽式集热温差发电子系统、烟气余热温差发电子系统和余热有机朗肯循环发电子系统；所述的太阳能槽式集热温差发电子系统包括低温淡水泵、工质泵、太阳能槽式集热器、导热油热端A、导热油热端B、第一级温差发电单元A、第一级温差发电单元B、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B；所述的工质泵、导热油热端A、导热油热端B和太阳能槽式集热器通过管路连接，内部工作介质为导热油，导热油吸收太阳能槽式集热器收集的热量，形成高温管路循环，所述的低温淡水泵、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B通过管路连接形成低温管路；所述第一级温差发电单元A的两端分别同导热油热端A和低温淡水冷端A接触，所述第一级温差发电单元B的两端分别同导热油热端B和低温淡水冷端B接触。所述的烟气余热温差发电子系统包括：主发电机烟气、主机烟气、有机朗肯循环工质冷端A、有机朗肯循环工质冷端B、第三级温差发电单元A、第三级温差发电单元B、烟气管路A、烟气管路B、第二级温差发电单元A、第二级温差发电单元B；所述主发电机烟气连通烟气管路A，所述主机烟气连通烟气管路B；所述第二级温差发电单元A的两端分别同低温淡水冷端A和烟气管路A接触，所述第二级温差发电单元B的两端分别同低温淡水冷端B和烟气管路B接触；所述第三级温差发电单元A的两端分别同有机朗肯循环工质冷端A和烟气管路A接触，所述第三级温差发电单元B的两端分别同有机朗肯循环工质冷端B和烟气管路B接触。所述余热有机朗肯循环发电子系统包括工质预热器、蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机、蒸气冷凝器、工质储存罐和有机朗肯循环工质泵；所述有机朗肯循环工质冷端A和有机朗肯循环工质冷端B内的工质液依次经过工质预热器、蒸气发生器、蒸气过热器和膨胀机，进入蒸气冷凝器的工质输入端，所述蒸气冷凝器的工质输出端依次经过工质储存罐和有机朗肯循环工质泵，输送至所述有机朗肯循环工质冷端A，形成管路循环。作为优选所述的主发电机烟气先经过烟气管路A，在温差发电子系统中实现余热温差发电，再进入蒸气过热器；所述主机烟气首先经过烟气管路B，在温差发电子系统中实现余热温差发电，再进入蒸气发生器。作为优选所述工质预热器的缸套水输入端输入有主机缸套水，缸套水输出端连通有缸套水冷却器，所述主机缸套水的输出端和缸套水冷却器的输入端设置有具有温控阀的旁通管路。作为优选所述的膨胀机连接有用于供电的发电机，所述的发电机连接有用于控制的电网控制中心，所述的电网控制中心连接有主发电机。与现有技术相比较，本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，具有以下优点：1、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，提供了一种回收船舶余热并与太阳能互补发电的的途径。2、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，实现了从高温到低温等船舶多种余热的回收利用，提高船舶余热的利用率。3、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，将不同温度的烟气应用于系统不同位置，实现了余热的梯级利用。4、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，在烟气余热温差发电子系统中采用两级布置的温差发电单元，提高对余热的利用率且提高系统整体输出功率。5、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，采用低温有机朗肯循环工质对温差发电单元冷端进行冷却，维持温差发电单元冷端温度，使温差发电单元两端产生温差并发电，同时也为工质进行了一级预热。6、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，对有机朗肯循环工质进行两级预热，第一级为温差发电单元冷端，第二级采用船舶主机缸套水预热，提高了余热的利用率。7、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，采用太阳能槽式集热作为补充热源，并使其作为一级温差发电单元的热源，在日照充足时提高整个系统的输出功率，无日照条件时对系统的运行也不产生影响。8、本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，输出功率较大，可明显减少船舶主发电柴油机的燃油消耗，降低化石能源在船舶能源消耗中的比重，大幅提升船舶能效水平。本专利技术所述的基于多能互补的船舶余热利用发电系统，是一种将太阳能槽式集热温差发电、烟气余热温差发电、余热有机朗肯循环发电深度融合、互补发电的系统，其技术核心为温差发电技术与有机朗肯循环技术。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术基于多能互补的船舶余热利用发电系统的系统总图。图2是本专利技术太阳能槽式集热温差发电子系统图。图3是本专利技术烟气余热温差发电子系统图。图4是本专利技术有机朗肯循环子系统图。其中：I1、低温淡水泵，I2、工质泵，I3、太阳能槽式集热器，I4、导热油热端A，I5、导热油热端B，I6、第一级温差发电单元A，I7、第一级温差发电单元B，I8、低温淡水冷端A，I9、低温淡水冷端B，II1、主发电机烟气，II2、主机烟气，II3、有机朗肯循环工质冷端A，II4、有机朗肯循环工质冷端B，II5、第三级温差发电单元A，II6、第三级温差发电单元B，II7、烟气管路A，II8、烟气管路B，II9、第二级温差发电单元A，II10、第二级温差发电单元B，III1、主机缸套水，III2、工质预热器，III3、温控阀，III4、缸套水冷却器，III5、蒸气发生器，III6、蒸气过热器，III7、膨胀机，III8、发电机，III9、主发电机，III10、蒸气冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多能互补的船舶余热利用发电系统，其特征在于包括：太阳能槽式集热温差发电子系统、烟气余热温差发电子系统和余热有机朗肯循环发电子系统；所述的太阳能槽式集热温差发电子系统包括低温淡水泵、工质泵、太阳能槽式集热器、导热油热端A、导热油热端B、第一级温差发电单元A、第一级温差发电单元B、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B；所述的工质泵、导热油热端A、导热油热端B和太阳能槽式集热器通过管路连接，内部工作介质为导热油，导热油吸收太阳能槽式集热器收集的热量，形成高温管路循环，所述的低温淡水泵、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B通过管路连接形成低温管路；所述第一级温差发电单元A的两端分别同导热油热端A和低温淡水冷端A接触，所述第一级温差发电单元B的两端分别同导热油热端B和低温淡水冷端B接触；所述的烟气余热温差发电子系统包括：主发电机烟气、主机烟气、有机朗肯循环工质冷端A、有机朗肯循环工质冷端B、第三级温差发电单元A、第三级温差发电单元B、烟气管路A、烟气管路B、第二级温差发电单元A、第二级温差发电单元B；所述主发电机烟气连通烟气管路A，所述主机烟气连通烟气管路B；所述第二级温差发电单元A的两端分别同低温淡水冷端A和烟气管路A接触，所述第二级温差发电单元B的两端分别同低温淡水冷端B和烟气管路B接触；所述第三级温差发电单元A的两端分别同有机朗肯循环工质冷端A和烟气管路A接触，所述第三级温差发电单元B的两端分别同有机朗肯循环工质冷端B和烟气管路B接触；所述余热有机朗肯循环发电子系统包括工质预热器、蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机、蒸气冷凝器、工质储存罐和有机朗肯循环工质泵；所述有机朗肯循环工质冷端A和有机朗肯循环工质冷端B内的工质液依次经过工质预热器、蒸气发生器、蒸气过热器和膨胀机，进入蒸气冷凝器的工质输入端，所述蒸气冷凝器的工质输出端依次经过工质储存罐和有机朗肯循环工质泵，输送至所述有机朗肯循环工质冷端A，形成管路循环。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补的船舶余热利用发电系统，其特征在于包括：太阳能槽式集热温差发电子系统、烟气余热温差发电子系统和余热有机朗肯循环发电子系统；所述的太阳能槽式集热温差发电子系统包括低温淡水泵、工质泵、太阳能槽式集热器、导热油热端A、导热油热端B、第一级温差发电单元A、第一级温差发电单元B、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B；所述的工质泵、导热油热端A、导热油热端B和太阳能槽式集热器通过管路连接，内部工作介质为导热油，导热油吸收太阳能槽式集热器收集的热量，形成高温管路循环，所述的低温淡水泵、低温淡水冷端A和低温淡水冷端B通过管路连接形成低温管路；所述第一级温差发电单元A的两端分别同导热油热端A和低温淡水冷端A接触，所述第一级温差发电单元B的两端分别同导热油热端B和低温淡水冷端B接触；所述的烟气余热温差发电子系统包括：主发电机烟气、主机烟气、有机朗肯循环工质冷端A、有机朗肯循环工质冷端B、第三级温差发电单元A、第三级温差发电单元B、烟气管路A、烟气管路B、第二级温差发电单元A、第二级温差发电单元B；所述主发电机烟气连通烟气管路A，所述主机烟气连通烟气管路B；所述第二级温差发电单元A的两端分别同低温淡水冷端A和烟气管路A接触，所述第二级温差发电单元B的两端分别同低温淡水冷端B和烟气管路B接触；所述第三级温差发电单元A的两端分别同有机朗肯...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳长昕，王慧斌，赵聪，李方明，潘新祥，徐敏义，吕延枫，高云飞，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21