船舶余热驱动CO制造技术

本发明专利技术涉及船舶余热发电技术领域，公开了一种船舶余热驱动CO

【技术实现步骤摘要】
船舶余热驱动CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统
本专利技术涉及船舶主机余热发电
，尤其涉及一种船舶主机余热驱动的CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统。
技术介绍
船舶主机工作过程中，伴随着大量的余热产生，其中包括柴油机排烟余热。针对此情况，采用合理的方式对余热加以利用对于节能环保具有重要的意义。目前研究船舶余热回收技术主要包括涡轮系统、朗肯循环、海水淡化、余热制冷、温差发电等。现有余热动力循环主要包括有机朗肯循环(ORC)、有机跨临界循环(OTC)、传统蒸汽朗肯循环等回收余热发电，但余热利用率和发电效率不理想。传统蒸汽朗肯循环吸热过程工质与烟气温度变化匹配性差，传热窄点温度突出。因此，针对中高温烟气放热特性，开展新动力循环的设计和优化及突破余热效率的工艺研究是十分必要的。近年来，超临界CO2(S-CO2)在核电、太阳能发电等领域有着重要的应用。作为蒸汽发电循环方式的替代，超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环发电技术已成为全世界范围内的研究热点。超临界二氧化碳循环发电技术具有效率高，体积小及适应于多种热源等诸多优点，在民用及军用(尤其是舰船)领域受到极大关注。完善的供冷系统是船舶正常工作的重要辅助系统，传统的船舶配备的制冷系统大多为传统的压缩式蒸汽制冷设备，虽然能够满足船舶的日常使用需求，但是能耗大且分散，占地大，安全性能要求高。二氧化碳作为一种天然的制冷剂，具有无毒、安全的优点，且高容积制冷能力能够使得压缩机进一步小型化，应用在船舶当中具有比传统制冷剂更大的优势。因此，如若利用二氧化碳工质的热力性能将发电系统与制冷系统耦合起来，实现功能的协调与互通，将具有较大的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船舶余热驱动的CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统，利用二氧化碳的工质优势，解决现有技术存在的发电功能与制冷功能的协调与互通问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种船舶余热驱动的CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统，包括：超临界二氧化碳发电系统，包括：热能回收器、膨胀机、发电机、发电循环回热器、混合器I、海水淡化换热器、气体冷却器、分流阀I以及高压压缩机；超临界二氧化碳发电系统内的循环工质为CO2；二氧化碳跨临界制冷系统，包括：中压压缩机、混合器I、所述海水淡化换热器、气体冷却器、分流阀I、过冷器、海水泵II、制冷循环回热器、膨胀阀I、气液分离器、分流阀II、高温蒸发器、膨胀阀II、蒸发冷凝器、低压压缩机以及混合器II；热能回收器的工质出口连接膨胀机的进口，膨胀机的出口I连接发电机，膨胀机的出口II连接发电循环回热器的进口I，发电循环回热器的出口I连接混合器I的进口I，混合器I的进口II连接二氧化碳跨临界制冷系统的中压压缩机的出口，混合器I的出口连接海水淡化换热器的进口，海水淡化换热器的出口连接气体冷却器的进口I，气体冷却器的出口I连接分流阀I的进口，分流阀I的出口I连接高压压缩机的进口，高压压缩机的出口连接发电循环回热器的进口II，发电循环回热器的出口II连接热能回收器的工质进口；分流阀I的出口II连接过冷器的进口I，过冷器的出口I连接制冷循环回热器的进口I，制冷循环回热器的出口I经膨胀阀I连接气液分离器的进口I，气液分离器的进口II连接混合器II的出口，气液分离器的气体出口连接制冷循环回热器的进口II，气液分离器的液体出口连接分流阀II的进口，分流阀II的出口I连接高温蒸发器的进口I，分流阀II的出口II经膨胀阀II连接蒸发冷凝器的进口I，蒸发冷凝器的出口I连接低压压缩机的进口，低压压缩机的出口连接混合器II的进口I，混合器II的进口II连接高温蒸发器的出口I；制冷循环回热器的出口II连接中压压缩机的进口。可选的，还包括海水淡化系统；海水淡化系统，包括：海水过滤器，海水泵I，气体冷却器，海水淡化换热器、海水喷雾器，蒸汽凝结器，真空闪蒸罐，淡水泵，淡水舱；蒸汽凝结器设置于真空闪蒸罐内的上层空间，海水淡化换热器设置于真空闪蒸罐内的下层空间；海水过滤器的进口供海水流入，海水过滤器的出口经海水泵I连接气体冷却器的进口II，气体冷却器的出口II经真空闪蒸罐的进口I连接海水喷雾器，真空闪蒸罐的出口I连接淡水泵的进口，淡水泵的出口I连接淡水舱的进口。可选的，所述海水淡化系统还包括海水泵II；蒸汽凝结器的进口连接海水泵II的出口I，海水泵II的进口供海水流入，蒸汽凝结器的出口连接外界。可选的，海水泵II的出口II连接过冷器的进口II，过冷器的出口II连接外界。可选的，所述海水淡化系统还包括排盐泵，真空闪蒸罐的罐底的出口II连接排盐泵。可选的，淡水泵的出口II连接真空闪蒸罐的进口II。可选的，真空闪蒸罐还连接有真空泵。可选的，还包括空调冷冻水载冷系统；空调冷冻水载冷系统，包括冷冻水泵、空调系统末端表冷器以及高温蒸发器；冷冻水泵的进口连接高温蒸发器的进口II，冷冻水泵的出口连接空调系统末端表冷器的进口，空调系统末端表冷器的出口连接高温蒸发器的进口II，高温蒸发器的出口II。可选的，还包括二氧化碳载冷系统；二氧化碳载冷系统，包括：载冷循环CO2贮液器、CO2屏蔽泵、冷藏用CO2冷风机、蒸发冷凝器；蒸发冷凝器的出口II连接载冷循环CO2贮液器的进口，载冷循环CO2贮液器的出口连接CO2屏蔽泵的进口，CO2屏蔽泵的出口I连接冷藏用CO2冷风机的进口，冷藏用CO2冷风机的出口连接蒸发冷凝器的进口II。可选的，二氧化碳载冷系统还包括冷冻用CO2冷风机；CO2屏蔽泵的出口II连接冷冻用CO2冷风机的进口，冷冻用CO2冷风机的出口连接蒸发冷凝器的进口II。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下有益效果：本专利技术实施例通过混合器I、海水淡化换热器、气体冷却器以及分流阀I将超临界二氧化碳发电系统和二氧化碳跨临界制冷系统联系起来，有效利用二氧化碳的热力性能可以在余热回收工况和制冷工况上的耦合效应，实现了发电功能和制冷功能的组合设计。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的船舶余热驱动CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统的原理图。【图示说明】热能回收器1、膨胀机2、高压压缩机3、发电机4、发电循环回热器5、气体冷却器6、过冷器7、制冷循环回热器8、膨胀阀I9、气液分离器10、膨胀阀II11、高温蒸发器12、蒸发冷凝器13、低压压缩机14、中压压缩机15、空调系统末端表冷器16、冷冻水泵17、载冷循环CO2贮液器18、CO2屏蔽泵19、冷藏用CO2冷风机20、真空闪蒸罐21、真空泵22、淡水泵23、海水泵I24、海水过滤器25、分流阀I26本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶余热驱动的CO

【技术特征摘要】
1.一种船舶余热驱动的CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统，其特征在于，包括：
超临界二氧化碳发电系统，包括：热能回收器(1)、膨胀机(2)、发电机(4)、发电循环回热器(5)、混合器I(27)、海水淡化换热器(28)、气体冷却器(6)、分流阀I(26)以及高压压缩机(3)；超临界二氧化碳发电系统内的循环工质为CO2；
二氧化碳跨临界制冷系统，包括：中压压缩机(15)、混合器I(27)、所述海水淡化换热器(28)、气体冷却器(6)、分流阀I(26)、过冷器(7)、海水泵II(31)、制冷循环回热器(8)、膨胀阀I(9)、气液分离器(10)、分流阀II(32)、高温蒸发器(12)、膨胀阀II(11)、蒸发冷凝器(13)、低压压缩机(14)以及混合器II(33)；
热能回收器(1)的工质出口连接膨胀机(2)的进口，膨胀机(2)的出口I连接发电机(4)，膨胀机(2)的出口II连接发电循环回热器(5)的进口I，发电循环回热器(5)的出口I连接混合器I(27)的进口I，混合器I(27)的进口II连接二氧化碳跨临界制冷系统的中压压缩机(15)的出口，混合器I(27)的出口连接海水淡化换热器(28)的进口，海水淡化换热器(28)的出口连接气体冷却器(6)的进口I，气体冷却器(6)的出口I连接分流阀I(26)的进口，分流阀I(26)的出口I连接高压压缩机(3)的进口，高压压缩机(3)的出口连接发电循环回热器(5)的进口II，发电循环回热器(5)的出口II连接热能回收器(1)的工质进口；
分流阀I(26)的出口II连接过冷器(7)的进口I，过冷器(7)的出口I连接制冷循环回热器(8)的进口I，制冷循环回热器(8)的出口I经膨胀阀I(9)连接气液分离器(10)的进口I，气液分离器(10)的进口II连接混合器II(33)的出口，气液分离器(10)的气体出口连接制冷循环回热器(8)的进口II，气液分离器(10)的液体出口连接分流阀II(32)的进口，分流阀II(32)的出口I连接高温蒸发器(12)的进口I，分流阀II(32)的出口II经膨胀阀II(11)连接蒸发冷凝器(13)的进口I，蒸发冷凝器(13)的出口I连接低压压缩机(14)的进口，低压压缩机(14)的出口连接混合器II(33)的进口I，混合器II(33)的进口II连接高温蒸发器(12)的出口I；制冷循环回热器(8)的出口II连接中压压缩机(15)的进口。


2.根据权利要求1所述的船舶余热驱动的CO2超临界发电耦合跨临界制冷循环系统，其特征在于，还包括海水淡化系统；
海水淡化系统，包括：海水过滤器(25)，海水泵I(24)，气体冷却器(6)，海水淡化换热器(28)、海水喷雾器(29)，蒸汽凝结器(30)，真空闪蒸罐(21)，淡水泵(23)，淡水舱(35)；
蒸汽凝结器(30)设置于真空闪蒸罐(21)内的上层空间，海水淡化换热器(28)设置于真空闪蒸罐(21)内的下层空间；
海水过滤器(25)的进口供海水流入，海水过滤器(25...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，张拥潜，吴友健，陈锐涛，凌长明，张乾熙，叶彪，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44