基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TEG‑ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，蒸气冷凝器的工质输出端输出的工质液依次经过ORC工质储存器、ORC工质泵、ORC工质冷端A、ORC工质冷端B，输送至ORC工质预热器的工质输入端，ORC工质预热器的工质输出端输出的工质液依次经过蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机，输送至蒸气冷凝器的工质输出端，形成循环管路。主机烟气和主发电机烟气先通过余热温差发电系统，再进入有机朗肯循环系统。本发明专利技术所述的基于TEG‑ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，可实现对船舶多种余热的梯级回收及利用；同时，将TEG与ORC技术进行有机结合，使其对余热进行利用并发电。

Cascade recovery and utilization system of ship waste heat based on TEG-ORC combined cycle

The invention discloses a marine waste heat cascade recovery and utilization system based on the TEG ORC combined cycle. The working fluid of the output end of the working quality of the steam condenser passes through the ORC refrigerant storage, the ORC refrigerant pump, the ORC refrigerant cold end A and the ORC refrigerant cold end B, which is transported to the working quality input end of the ORC refrigerant preheater and the ORC refrigerant preheater. The working fluid of the output end of the working substance passes through the steam generator, steam superheater and expander in turn, which is transported to the output end of the refrigerant of the steam condenser to form a circulating pipe. The flue gas of main engine and main generator first passes through the waste heat temperature difference power generation system and then enters the organic Rankine cycle system. The marine waste heat cascade recovery and utilization system based on the TEG ORC combined cycle can realize the cascade recovery and utilization of multiple residual heat of the ship; at the same time, the TEG and ORC technology are organically combined to make use of the residual heat and generate electricity.

【技术实现步骤摘要】
基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统
本专利技术涉及船舶节能与环境保护
，具体的说是一种基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统。
技术介绍
目前，科学技术的飞速发展加快了全球经济一体化的进程，世界各国之间的交流互通日益频繁，对外贸易量迅速增加，船舶成了世界经济发展的主要交通运输工具之一，对推动国家发展和经济的繁荣起到了极其重要的作用。随着全球化的规模不断扩展，船舶在世界经济发展中起到的作用将会越来越重要，规模只能有增无减，而大部分的船舶是通过柴油机提供动力的，这也将导致由船舶消耗的能源在整个交通运输行业中所占的比例越来越大，由此造成的环境问题也会日益严重，影响人类的健康生活。船舶柴油机产生的热能中大约有50％得到了有效利用，其余大部分热量以废气的形式排放到了空气中，船舶柴油机产生的余热形式相对较多，主要包括船舶柴油机排烟、缸套冷却水、空冷器等余热。如果对这部分流失的余热能量加以利用，在节约能源，提高经济效益的同时，能够起到环境保护作用。因此如何有效的利用船舶废气余热，提高热能利用效率，已成为现代航运业研究的一个重要课题。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，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TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，包括船舶微电网控制中心、第二级TEG单元B、第二级TEG单元A、第一级TEG单元B、第一级TEG单元A、蒸气冷凝器、蒸气发生器、膨胀机和ORC工质泵。所述蒸气冷凝器的工质输出端输出的工质液依次经过ORC工质储存器、ORC工质泵、ORC工质冷端A、ORC工质冷端B，输送至ORC工质预热器的工质输入端，所述ORC工质预热器的工质输出端输出的工质液依次经过蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机，输送至蒸气冷凝器的工质输出端，形成循环管路。所述的蒸气冷凝器的淡水输出端输出的淡水依次经过淡水冷却器、低温淡水冷端B、低温淡水冷端A，低温淡水泵，输送至蒸气冷凝器的淡水输入端，形成循环管路。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；所述第二级TEG单元B的两端分别同低温淡水冷端B和烟气管路B接触，所述第二级TEG单元A的两端分别同低温淡水冷端A和烟气管路A接触；所述第一级TEG单元B的两端分别同ORC工质冷端B和烟气管路B接触，所述第一级TEG单元A的两端分别同ORC工质冷端A和烟气管路A接触；所述的船舶微电网控制中心连接有第二级TEG单元B、第二级TEG单元A、第一级TEG单元B和第一级TEG单元A。作为优选所述ORC工质预热器的缸套水输入端连通有主机缸套水，缸套水输出端连通有淡水冷却器，所述主机缸套水和淡水冷却器之间设置有具有温度控制阀的旁通管路。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船舶微电网控制中心。与现有技术相比较，本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，具有以下优点：1、本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，提供了一种能源梯级利用的船舶余热发电的方法。2、本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，实现了不同温度、不同余热存量的船舶多种余热的梯级回收与利用，提高船舶余热的回收效率。3、本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，采用低温ORC工质作为烟气余热TEG单元的冷端，实现温差发电的同时，又完成了ORC工质的第一级预热实现了ORC工质的第一级预热，同时使TEG单元两端产生温差并发电。4、本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，采用缸套水作为ORC工质的第二级预热的热源来源，既避免了缸套水直接循环回淡水冷却器造成的余热浪费，又实现了ORC工质的两级预热。5、本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，可显著提高船舶余热回收效率，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的同时降低碳排放水平。本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，是一种对船舶多种余热的梯级回收及利用；同时，将温差发电技术与有机朗肯循环技术进行有机结合，使其对余热进行利用并发电的方法。本专利技术所述的基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，提供一种基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用的方法，该方法可实现对船舶多种余热的梯级回收及利用；同时，将TEG与ORC技术进行有机结合，使其对余热进行利用并发电。输出电功率并入船舶船舶微电网控制中心，并为船上用电设备供电。减轻了船舶发电柴油机的负荷，从根本上减少了化石能源的消耗，提升船舶能效水平并减少船舶碳排放。本系统适用于回收船舶主机烟气余热，发电机烟气余热以及船舶缸套水余热。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TEG-ORC联合循环发电系统图。图2是本专利技术TEG-ORC联合循环发电系统简化图。其中：I、余热温差发电系统，II、第二级预热系统，1、蒸气发生器，2、蒸气过热器，3、膨胀机，4、发电机，5、蒸气冷凝器，6、ORC工质储存器，7、ORC工质泵，8、淡水冷却器，9、ORC工质预热器，10、温度控制阀，11、主机缸套水，12、主机烟气，13、主发电机烟气，14、低温淡水泵，15、低温淡水冷端B，16、低温淡水冷端A，17、第二级TEG单元B，18、第二级TEG单元A，19、烟气管路B，20、烟气管路A，21、第一级TEG单元B，22、第一级TEG单元A，23、ORC工质冷端B，24、ORC工质冷端A，25、船舶微电网控制中心。具体实施方式如图1和图2所示，一种基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，包括船舶微电网控制中心25、第二级TEG单元B17、第二级TEG单元A18、第一级TEG单元B21、第一级TEG单元A22和蒸气冷凝器5；所述蒸气冷凝器5的工质输出端输出的工质液依次经过ORC工质储存器6、ORC工质泵7、ORC工质冷端A24、ORC工质冷端B23，输送至ORC工质预热器9的工质输入端，所述ORC工质预热器9的工质输出端输出的工质液依次经过蒸气发生器1、蒸气过热器2、膨胀机3，输送至蒸气冷凝器5的工质输出端，形成循环管路。所述的蒸气冷凝器5的淡水输出端输出的淡水依次经过淡水冷却器8、低温淡水冷端B15、低温淡水冷端A16，低温淡水泵14，输送至蒸气冷凝器5的淡水输入端，形成循环管路。低温淡水循环由低温淡水泵14带动，首先进入低温淡水冷端A16，为第二级TEG单元A18的冷端进行冷却，再进入低温淡水冷端B15，为第二级TEG单元B17的冷端进行冷却；ORC工质循环由ORC工质泵7带动，首先进入ORC工质冷端A24，为第一级TEG单元A22进行冷却，再进入ORC工质冷端B23，为第一级TEG单元B21的冷端进行冷却，同时完成ORC工质的第一级预热。主机烟气12通过烟气管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TEG‑ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，其特征在于包括船舶微电网控制中心、第二级TEG单元B、第二级TEG单元A、第一级TEG单元B、第一级TEG单元A、蒸气冷凝器、蒸气发生器、膨胀机和ORC工质泵；所述蒸气冷凝器的工质输出端输出的工质液依次经过ORC工质储存器、ORC工质泵、ORC工质冷端A、ORC工质冷端B，输送至ORC工质预热器的工质输入端，所述ORC工质预热器的工质输出端输出的工质液依次经过蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机，输送至蒸气冷凝器的工质输出端，形成循环管路；所述的蒸气冷凝器的淡水输出端输出的淡水依次经过淡水冷却器、低温淡水冷端B、低温淡水冷端A，低温淡水泵，输送至蒸气冷凝器的淡水输入端，形成循环管路；主机烟气通过烟气管路B输送至蒸气发生器，主发电机烟气通过烟气管路A输送至蒸气过热器；所述第二级TEG单元B的两端分别同低温淡水冷端B和烟气管路B接触，所述第二级TEG单元A的两端分别同低温淡水冷端A和烟气管路A接触；所述第一级TEG单元B的两端分别同ORC工质冷端B和烟气管路B接触，所述第一级TEG单元A的两端分别同ORC工质冷端A和烟气管路A接触；所述的船舶微电网控制中心连接有第二级TEG单元B、第二级TEG单元A、第一级TEG单元B和第一级TEG单元A。...

【技术特征摘要】
1.一种基于TEG-ORC联合循环的船舶余热梯级回收利用系统，其特征在于包括船舶微电网控制中心、第二级TEG单元B、第二级TEG单元A、第一级TEG单元B、第一级TEG单元A、蒸气冷凝器、蒸气发生器、膨胀机和ORC工质泵；所述蒸气冷凝器的工质输出端输出的工质液依次经过ORC工质储存器、ORC工质泵、ORC工质冷端A、ORC工质冷端B，输送至ORC工质预热器的工质输入端，所述ORC工质预热器的工质输出端输出的工质液依次经过蒸气发生器、蒸气过热器、膨胀机，输送至蒸气冷凝器的工质输出端，形成循环管路；所述的蒸气冷凝器的淡水输出端输出的淡水依次经过淡水冷却器、低温淡水冷端B、低温淡水冷端A，低温淡水泵，输送至蒸气冷凝器的淡水输入端，形成循环管路；主机烟气通过烟气管路B输送至蒸气发生器，主发电机烟气通过烟气管路A输送至蒸气过热器；所述第二级TEG单元B的两端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳长昕，赵聪，李方明，王慧斌，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