一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统技术方案

一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统，它是一种有机朗肯循环发电装置。本发明专利技术解决了太阳能能源密度低、太阳能辐射强度受季节昼夜气候的影响较大等不稳定性问题，同时使朗肯循环系统工作效率大幅提高，大幅度减少污染的排放。主要包括太阳能集热槽、工质泵、蒸发器、冷凝器、螺杆膨胀机、发电机、循环管道、储液罐、冷海水泵等。以发动机的排出的废气热源为主，太阳能热源为辅，冷却液采用深海里的冷海水，采用有机工质R134a利用各种热源，组成为一个高效、节能、低污染的朗肯循环系统。当发动机工作时，废气加热有机工质；当发动机不工作时，完全由太阳能提供热源，不使用传统电能和热能，降低了传统能源的消耗。

An Organic Rankine Cycle Power Generation System Suitable for Ships with Multiple Heat Sources

【技术实现步骤摘要】
一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统
本专利技术属于有机朗肯循环发电
，具体是船舶发动机尾气废热为主，太阳能为补充的有机朗肯循环发电系统。
技术介绍
作为一个全球性的研究课题，航运业的节能减排技术已经引起了国际社会的高度重视，针对节能减排
的研究、开发和利用,各国在给予政策扶持的同时,更投入了大量的人力、物力和财力以期能着实有效地实现节能减排这一根本性的目标。随着科学技术的不断进步,以风能、太阳能、核能、生物质能和海洋能等为典型代表的新能源在节能减排方面所具有的独特优势和所能产生的效益已经越来越显著,其在船舶交通运输行业的应用和推广已呈潮涌之势，在全球石化能源逐渐减少、燃油占船舶运输成本越来越大的情况下,如何进一步做好船舶的节能工作,从而有效降低运输成本已迫在眉睫；同时如何高效燃烧和降低污染排放已引起国际海事组织IMO的高度重视,也就是说世界远洋航运业日益受到高油价以及环保的挑战,面临着极大的节能减排压力。为了适应这一新形势的需要,绿色船舶成为其中最重要的解决渠道和未来船舶发展的方向,其中新型能源在船舶上的应用是最具有革新性和代表性的技术。
技术实现思路
本专利技术为了最大限度地提高朗肯循环热效率，进一步减小污染物的排放，并且利用R134a(四氟乙烷)作为循环工质，提供了一种新的有机朗肯循环发电系统。本专利技术的技术方案是：整个系统分成3个大部分：第一部分是以废气为热源的有机朗肯循环发电、第二部分是以太阳能为热源的有机朗肯循环发电、第三部分是集热与蓄热装置。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：与普通的有机朗肯循环发电系统的效率提高近20％至30％，采用了深海里的5℃的冷海水作为冷却液，大幅度提高了循环热效率，冷却水管道的长度是常规系统的一半，建造成本大大减低。本设计发电系统将太阳能与废气余热相结合，不使用传统供电方式，节约了电能，间接节省了石油和煤炭等能源的使用，同时使朗肯循环系统工作效率大幅提高，大幅度减少污染的排放。蓄热部分充分考虑到了太阳能、与发动机停止工作时的互补性，利用小型电加热器耗电相对小的优势，采用熔盐蓄热储能技术解决了太阳能间歇性和发动机停止工作时的弊端，达到将日间用发动机废气余热、夜间用太阳能的效果所储存的热能用于有机朗肯循环系统发电。在太阳能利用部分中设置蓄热装置可有效地解决太阳能能源密度低、太阳能辐射强度受季节昼夜气候的影响较大等不稳定性问题。有效地解决太阳能能源密度低、太阳能辐射强度受季节昼夜气候的影响较大等不稳定性问题。附图说明图1整体结构图图，图2系统控制图，图3太阳能&电加热示意图。具体实施方式一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统的工作原理如下：1、发动机废气有机朗肯循环发电原理主要流程：废气余热发电是将余热转化为电能的过程，利用发动机1的曲柄连杆机构做完功排出的废气，流经蒸发器2有机工质R134a，使有机工质达到饱和，经汽包3输送进入膨胀机9，从而带动发电机9进行发电，做完功的不饱和气体进入冷凝器11，经过冷海水泵12抽上来的5摄氏度的冷海水进行冷凝，比平常的冷却水的温度低了很多，因此降低循环有机工质的初温，根据热力学第二定律可知朗肯循环系统提高热效率有两种：一是提高平均吸热温度，二是降低排气温度，所以本系统的循环热效率比普通的有机朗肯循环系统有了大幅度的的提升。由工质泵14运送到太阳能集热器4此外膨胀机9出来的乏汽可以通过回热器15对有机工质进行预热，使余热资源利用达到最大化。2、太阳能有机朗肯循坏发电原理主要流程：太阳能发电是辐射能转化为电能的过程，包含着光热转换及热电转换两部分，光热转换利用的是太阳能集热器4的集热原理，热电转换时利用有机朗肯循环的原理。当发动机1停止工作时，安装在船的操控室上方的太阳能集热器4，通过抛物面形状的聚光镜将太阳光线聚焦到玻璃集热管上，加热有机工质R134a，达到饱和直接进入膨胀机9做功进行发电，膨胀机中做完工的工质进入冷凝器11，由冷海水泵12抽上来的海水进行冷凝，随后进入储液罐13，经工质泵14运送到太阳能集热器4，此外膨胀机9出来的乏汽可以通过回热器15对有机工质进行预热，开始新的循环，周而复始，发电机10源不断的发电；另外集热管可以随着抛物面反射镜一起跟踪太阳，聚光比可高达150。综合两个系统的的优越性，采取共用一个朗肯循环系统，既节约了器材的成本，又使两种热能互补，弥补了发电的不连续性，延长了各部件的使用寿命。3、太阳能&电联合加热的原理太阳能&电联合加热熔盐集热、蓄热系统的基本原理是将太阳能以热能的形式储存在熔盐蓄热介质中，主系统与辅助系统交替运作。考虑到太阳能与发动机停止时间上的互补性，且太阳能无价格成本，利用储能技术解决了发动机停止工作时、太阳能间歇性的弊端，使用电加热器来加热低温熔盐，以备发动机停止工作时，太阳能所储存的热能用于有机朗肯循环系统发电，具体原理：(1)槽式熔融盐太阳能集热器4是一种聚光型集热器，其基本原理是槽式反射镜将太阳光汇聚反射到位于焦线处的太阳能集热管上，集热管吸收热量从而加热低温熔盐介质；(2)双罐熔融盐蓄热装置中高温熔盐罐6主要起蓄热作用；低温熔盐罐7主要作用为:①熔化固体盐；②储存液态熔盐。熔盐在系统中运行的阻力由熔盐泵克服；(3)当蓄热时，低温熔盐罐7中的低温熔融盐(300℃左右)被泵送到集热器4中吸收太阳能，温度升高到550℃左右成为高温熔盐。从集热器出来的高温熔融盐送入高温熔盐罐6中储存起来；(4)当放热时，高温熔盐罐6中的熔融盐被抽出，经过热交换器5加热低温有机工质，使低温有机工质变为高温有机工质后送入蒸发器2，当发动机1停止工作时，进行正常朗肯循环发电，高温熔融盐在热交换器4中放热后变为低温熔融盐重新送入低温熔盐罐7中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统，该系统是由包括太阳能集热槽、工质泵、蒸发器、冷凝器、螺杆膨胀机、发电机、循环管道、储液罐、高温熔盐罐、低温熔盐罐、热交换器、冷海水泵等；以发动机的排出的废气热源为主，太阳能热源为辅，冷却液采用深海里的冷海水，采用有机工质R134a利用各种热源，组成为一个高效、节能、低污染的朗肯循环系统。

【技术特征摘要】
1.一种适用于船舶多热源有机朗肯循环发电系统，该系统是由包括太阳能集热槽、工质泵、蒸发器、冷凝器、螺杆膨胀机、发电机、循环管道、储液罐、高温熔盐罐、低温熔盐罐、热交换器、冷海水泵等；以发动机的排出的废气热源为主，太阳能热源为辅，冷却液采用深海里的冷海水，采用有机工质R134a利用各种热源，组成为一个高效、节能、低污染的朗肯循环系统。2.如权利要求1太阳能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巨辉，许滔，廖吉鹏，陈纪元，马明，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23