一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统技术方案

本实用新型专利技术涉及新能源技术领域，更具体地，涉及一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，包括尾气余热利用部分和LNG冷能利用部分。尾气余热利用部分由船舶尾气余热驱动的溴化锂—水吸收式系统，通过冷凝器来加热海水使其闪蒸，并用蒸发器承担大部分的冷负荷，让闪蒸的水蒸汽迅速冷凝得到淡水；冷能回收部分采用60%的乙二醇溶液蓄冷，乙二醇溶液由一条主路依次流经低温库、高温库、空调系统和水汽凝结器。低温库、高温库、空调系统各自通过支路阀门根据负荷来调节流量，进而稳定实现冷能的梯级利用。本实用新型专利技术通过对部分船舶尾气余热和LNG冷能的综合利用，在实现节能减排的同时也解决了船舶淡水、冷库、空调的刚需。

A Comprehensive Utilization System of Waste Heat and Cold Energy for LNG Power Vessel

【技术实现步骤摘要】
一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统
本技术涉及新能源
，更具体地，涉及一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统。
技术介绍
随着国际海事组织确定在2020年实行更加严格的排放标准，液化天然气（LNG）作为环保燃料成为未来船舶燃料的最佳选择。由于LNG需要气化后才能送至船舶主机燃烧，在其气化过程中会释放出830~860kJ/kg的冷能，通常采用船舶锅炉蒸汽或缸套水作为热源来加热LNG，造成了能源的不必要浪费。在现有的研究中，已有学者提出LNG冷能的梯级利用这一方案，但在对冷能的利用方式上低品位冷能的利用依旧不足。在船舶尾气余热的利用上，现有的方案大多采用余热锅炉作为余热回收的方式，但此种方式对较低品位热能的利用上还是有所欠缺，其经余热锅炉后尾气温度较高，直接排放不仅是对热能的浪费，还会造成一定的热污染。目前对于LNG动力船的余热与冷能的利用还是有所不足的，与此相对的是，淡水、冷库、空调等却是船舶不可或缺的。本技术通过对尾气余热的回收用于海水制淡，结合LNG冷能的利用，解决船用淡水、冷库、空调的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LNG动力船余热与冷能的综合利用系统，可以解决LNG动力船淡水、冷库与空调的需求问题。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：提供一种LNG动力船余热与冷能的综合利用系统，包括尾气余热利用部分和LNG冷能利用部分，所述尾气余热利用部分，依次由发生器侧边出口、冷凝器、海水预热器、制冷剂储罐、节流元件和蒸发器通过管连接构成；所述LNG冷能利用部分，LNG储罐通过阀门与LNG-乙二醇溶液热交换器相连，乙二醇溶液储液桶内设有隔板，将内置溶液分为冷端和热端，所述乙二醇溶液储液桶的热端与所述LNG-乙二醇溶液热交换器通过溶液泵连接，所述乙二醇溶液储液桶的冷端通过溶液循环泵由一条主路依次与低温库、高温库、空调系统冷源和水汽凝结器相连。为了让尾气余热利用部分能够进行热交换循环，吸收器、稀溶液储罐、稀溶液泵、溶液热交换器和所述发生器内喷嘴依次通过管相连接，所述发生器底部出口、所述溶液热交换器和浓溶液储罐通过管相连接，所述浓溶液储罐通过阀门与所述吸收器内喷嘴连接，所述吸收器与所述蒸发器出口相连。为了让本技术能够将海水引入并且制淡，海水过滤器、海水泵、所述吸收器和所述海水预热器依次通过管连接，所述海水预热器另一端连接有喷嘴，所述喷嘴置于所述冷凝器上方。为了提高本技术的热交换效率、加大能量利用率，所述蒸发器、所述冷凝器与所述水汽凝结器均放置在真空罐中，所述真空罐内部设有隔板，所述冷凝器在所述隔板一侧，所述水汽凝结器与所述蒸发器在所述隔板另一侧。为了使本技术中所述真空罐外各连接部件之间安排合理，真空泵连接在所述蒸发器、所述水汽凝结器侧的所述真空罐的盖上；所述真空罐在所述冷凝器侧设有浓海水排出口，所述真空罐在所述蒸发器、所述水汽凝结器侧设有淡水出口，淡水箱通过水泵连接所述淡水出口；所述真空罐上设置有安全阀。为了提高工质的做功能力，所述水汽凝结器为蛇形管结构；所述蒸发器与所述冷凝器为间壁式换热的盘管结构，所述冷凝器的盘管前段采用渐缩的形式。为了让海水预热器不易结垢与泄漏，所述海水预热器采用管壳式换热器。为了让LNG冷能利用部分能够稳定实现冷能梯级利用，所述低温库、所述高温库与所述空调系统冷源各支路都配有阀门，可根据负荷来选择阀门的开闭，以调节流量。为了使载冷剂的冰点适合本技术，所述乙二醇溶液储液桶采用60%乙二醇溶液作为蓄冷介质。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术一种LNG动力船余热与冷能的综合利用系统，采用溴化锂—水吸收式系统用于回收部分尾气余热和采用乙二醇溶液用于利用LNG冷能，充分利用了余热和冷能，在节能减排的基础上满足船舶对淡水、冷库、空调的需求；冷凝器放热用于加热海水闪蒸，蒸发器和水汽凝结器吸热使闪蒸水蒸汽凝结制淡，提高了尾气余热的利用率；本技术中的海水预热器，让冷剂水实现过冷的同时预热了海水；在冷能利用上，乙二醇储液桶采用隔板将其分为冷端和热端，在提高系统稳定性的同时，增强了换热效果，提高了冷能的品位；通过水汽凝结器将余热回收与冷能梯级利用结合起来，为LNG低品位冷能的利用提供一种新的思路。附图说明图1为本技术的系统原理图。图2为本技术的溴化锂—水吸收式热泵系统组成示意图。图3为本技术的水汽凝结器、蒸发器及冷凝器的轴侧图。图示标记说明如下：1-LNG储罐，2-LNG-乙二醇溶液热交换器，3-乙二醇溶液储液桶，4-溶液泵，5-溶液循环泵，6-低温库，7-高温库，8-空调系统冷源，9-水汽凝结器，10-发生器，11-冷凝器，12-制冷剂储罐，13-节流元件，14-蒸发器，15-吸收器，16-稀溶液储罐，17-稀溶液泵，18-溶液热交换器，19-浓溶液储罐，20-海水过滤器，21-海水泵，22-海水预热器，23-安全阀，24-真空泵，25-真空罐，26-淡水箱。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，本技术一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，包括尾气余热利用部分和LNG冷能利用部分，尾气余热利用部分的工作原理将分为溴化锂—水吸收式热泵系统循环路与海水循环路进行说明，LNG冷能利用部分的工作原理将用乙二醇溶液循环路进行说明。溴化锂—水吸收式热泵系统循环路：尾气加热发生器10中的溴化锂溶液使其在等压下开始沸腾产生过热水蒸汽，同时溶液浓度上升；过热水蒸汽进入冷凝器11，在加热海水的同时，过热冷剂水蒸汽先冷却再冷凝；冷凝器出口冷剂水经海水预热器22进一步冷却为过冷液体流入真空罐12，储罐内冷剂水经节流元件13节流，节流后压力降至蒸发温度所对应的蒸发压力。大部分闪蒸水蒸汽在蒸发器14上冷凝冷却放热生成淡水，同时冷剂水蒸发源源不断带走冷凝放出的热量。冷剂水蒸汽不断被吸收器15吸收，放出的热量小部分用于预热海水，大部分被冷却水带走；吸收器15内中间溶液不断吸收水蒸汽使溶液浓度下降至ωa进入稀溶液储罐16；稀溶液泵17将稀溶液储罐16内稀溶液加压泵至溶液热交换器18，稀溶液温度上升后，在发生器内经喷嘴喷淋使部分水闪发。发生器10底部出口浓溶液在自身压力与压差的作用下流至溶液热交换器18加热稀溶液，同时浓溶液温度下降流入浓溶液储罐19。浓溶液进入吸收器15与部分稀溶液混合，形成中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，包括尾气余热利用部分和LNG冷能利用部分，其特征在于，所述尾气余热利用部分，依次由发生器（10）侧边出口、冷凝器（11）、海水预热器（22）、制冷剂储罐（12）、节流元件（13）和蒸发器（14）通过管连接构成；所述LNG冷能利用部分，LNG储罐（1）通过阀门与LNG‑乙二醇溶液热交换器（2）相连，乙二醇溶液储液桶（3）内设有隔板，将内置溶液分为冷端和热端，所述乙二醇溶液储液桶（3）的热端与所述LNG‑乙二醇溶液热交换器（2）通过溶液泵（4）连接，所述乙二醇溶液储液桶（3）的冷端通过溶液循环泵（5）由一条主路依次与低温库（6）、高温库（7）、空调系统冷源（8）和水汽凝结器（9）相连。

【技术特征摘要】
1.一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，包括尾气余热利用部分和LNG冷能利用部分，其特征在于，所述尾气余热利用部分，依次由发生器（10）侧边出口、冷凝器（11）、海水预热器（22）、制冷剂储罐（12）、节流元件（13）和蒸发器（14）通过管连接构成；所述LNG冷能利用部分，LNG储罐（1）通过阀门与LNG-乙二醇溶液热交换器（2）相连，乙二醇溶液储液桶（3）内设有隔板，将内置溶液分为冷端和热端，所述乙二醇溶液储液桶（3）的热端与所述LNG-乙二醇溶液热交换器（2）通过溶液泵（4）连接，所述乙二醇溶液储液桶（3）的冷端通过溶液循环泵（5）由一条主路依次与低温库（6）、高温库（7）、空调系统冷源（8）和水汽凝结器（9）相连。2.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，其特征在于，所述尾气余热利用部分，吸收器（15）、稀溶液储罐（16）、稀溶液泵（17）、溶液热交换器（18）和所述发生器（10）内喷嘴依次通过管相连接，所述发生器（10）底部出口、所述溶液热交换器（18）和浓溶液储罐（19）通过管相连接，所述浓溶液储罐（19）通过阀门与所述吸收器（15）内喷嘴连接，所述吸收器（15）与所述蒸发器（14）出口相连。3.根据权利要求2所述的一种LNG动力船的余热与冷能综合利用系统，其特征在于，海水过滤器（20）、海水泵（21）、所述吸收器（15）和所述海水预热器（22）依次通过管连接，所述海水预热器（22）另一端连接有喷嘴，所述喷嘴置于所述冷凝器（11）上方。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，曾冬琪，卢承聪，黄勇明，谭斌斌，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：新型
国别省市：广东,44