一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统，包括混合动力发电机组、余热锅炉、冷却水泵以及增压回水泵；该系统通过对船舶的高温烟气用动力涡轮回收高温烟气余热，利用余热锅炉回收动力涡轮排放的中温烟气进行热交换后再利用汽轮机回收蒸汽余热，结合双轴发电机同时将动力涡轮和汽轮机的机械功转化为电能，大大提高船舶烟气余热的回收利用率，并且减小烟气排放对大气环境温度造成影响的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统


[0001]本技术涉及一种发电系统，特别涉及一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统。

技术介绍

[0002]由于船用柴油机排放的烟气温度较高，一般在400℃左右，为了节能环保考虑，一般对船用柴油机烟气的回收处理方式都是利用其进行发电，现有利用烟气再回收发电方式为两种：
[0003]一种是：船舶排放的高温烟气直接输送至动力涡轮从而带动发电机进行发电，但是采用动力涡轮的这种方式，船舶排放的高温烟气温度高达400℃，动力涡轮排放出外部环境的烟气温度为300℃左右，这样会导致300℃左右的中温烟气无法合理利用，并且烟气过高会对导致对外部环境温度的影响。
[0004]另一种是：船舶烟气的高温烟气排放后，首先进入高温锅炉进行换热，换热后的蒸汽进入汽轮机，汽轮机带动发电机进行发电，但仅采用汽轮机，由于增加了余热锅炉换热环节，且余热锅炉换热效率不可能是100％，必然造成能量损失。同时，由于对涡轮增压器效率提升后，不需要烟气全部进入涡轮增压器，必然会旁通一部分。这时，采用单汽轮机，对于旁排烟气的显然无法利用。

技术实现思路

[0005]为了解决目前船舶的高温烟气利用动力涡轮进行发电时，中温烟气无法合理利用，并且烟气过高会对导致对外部环境温度的影响的问题，以及利用汽轮机进行发电时，船舶的烟气高温部分无法被利用，导致烟气的利用率较低的问题，本技术提供了一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统。
[0006]本技术的具体技术方案是：
[0007]提供了一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统，包括混合动力发电机组、余热锅炉、冷却水泵以及增压回水泵；
[0008]混合动力发电机组包括动力涡轮、动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器、双轴发电机、汽轮机离合器、汽轮机减速箱、汽轮机以及凝汽器；
[0009]动力涡轮的输出轴依次通过动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器与双轴发电机的一个输入端连接，汽轮机的输出端通过汽轮机减速箱、汽轮机离合器与双轴发电机的另一输入端连接；
[0010]动力涡轮的烟气入口接收船舶柴油机的主烟气排放管路提供的高温烟气，动力涡轮的烟气出口与余热锅炉的烟气入口连接，同时船舶柴油机的辅助烟气排放管路也与余热锅炉入口连接，余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口连接，汽轮机的蒸汽出口与凝汽器的蒸汽入口连接，凝汽器的冷凝水出口通过增压回水泵与所述余热锅炉的进水口连接；余热锅炉的烟气出口与外部大气连通；
[0011]冷却水泵用于向凝汽器提供冷却水。
[0012]进一步地，所述混合动力发电机组采用分层安装的方式固定；
[0013]其中，动力涡轮、动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器、双轴发电机、汽轮机离合器、汽轮机减速箱、汽轮机作为整体安装于顶层框架；凝汽器安装与中层框架上；增压回水泵安装于底层框架上。由于混合动力发电机组整体位于船舱内，采用这种分层撬装的安装方式，提高船舱内空间利用率。
[0014]进一步地，上述顶层框架上设置油站；油站分别与动力涡轮减速箱、汽轮机减速箱、汽轮机连接，分别向动力涡轮减速箱、汽轮机减速箱、汽轮机前轴承、汽轮机后轴承供应起润滑和冷却作用的冷却润滑油。
[0015]进一步地，上述系统还包括安装于中间层框架上且位于凝汽器两侧的真空泵和汽封抽气器；
[0016]真空泵与凝汽器连接，用于对凝汽器进行抽真空处理；
[0017]汽封抽气器与汽轮机连接，用于确保汽轮机内蒸汽不会向外泄漏，同时空气不进入汽轮机。
[0018]进一步地，上述冷却水泵与外部海水连通，采用海水作为凝汽器的冷却介质。
[0019]进一步地，上述动力涡轮离合器和汽轮机离合器均为棘轮棘爪的结构形式。
[0020]进一步地，上述系统还包括蓄压罐和补水泵；蓄压罐的底部与凝汽器的冷凝水出口和增压回水泵之间的凝结水管路连通，用于稳定凝结水管路的压力，所述补水泵与蓄压罐连通，用于向蓄压罐内补水。
[0021]本技术的有益效果是：
[0022]1、本技术采用混合动力发电机组、余热锅炉、冷却水泵以及增压回水泵搭建的发电系统，对船舶的高温烟气用动力涡轮回收高温烟气余热，利用余热锅炉回收动力涡轮排放的中温烟气进行热交换后再利用汽轮机回收蒸汽余热，结合双轴发电机同时将动力涡轮和汽轮机的机械功转化为电能，大大提高船舶烟气余热的回收利用率，并且减小烟气排放对大气环境温度造成影响的问题。
[0023]2、本技术的混合动力发电机组采用分层撬装的方式固定于船仓内，使得整个系统结构小巧，占用空间少，在降低船舶的运行费用的同时进一步提高船舶的空间利用率。
附图说明
[0024]图1为实施例的结构原理图。
[0025]图2为混合动力发电机组分层撬装的结构示意图。
[0026]图3为汽轮机离合器和动力涡轮离合器的结构原理图。
[0027]附图标记如下：
[0028]1‑
余热锅炉、2
‑
冷却水泵、3
‑
增压回水泵、4
‑
蓄压罐、5
‑
补水泵、6
‑
动力涡轮、7
‑
动力涡轮减速箱、8
‑
动力涡轮离合器、9
‑
双轴发电机、10
‑
汽轮机离合器、11
‑
汽轮机减速箱、12
‑
汽轮机、13
‑
凝汽器、14
‑
顶层框架、15
‑
中层框架、16
‑
底层框架、17
‑
油站、18
‑
真空泵、19
‑
汽封抽气器、20
‑
主烟气排放管路、21
‑
辅助烟气排放管路。
[0029]A
‑
烟气入口、B、水蒸气入口、C
‑
棘轮、D
‑
棘爪。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0031]在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0032]本实施例提供了一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统的具体结构，如图1和图2所示，包括混合动力发电机组、余热锅炉1、冷却水泵2、增压回水泵3、蓄压罐4以及补水泵5；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机烟气余热梯级发电系统，其特征在于：包括混合动力发电机组、余热锅炉、冷却水泵以及增压回水泵；混合动力发电机组包括动力涡轮、动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器、双轴发电机、汽轮机离合器、汽轮机减速箱、汽轮机以及凝汽器；动力涡轮的输出轴依次通过动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器与双轴发电机的一个输入端连接，汽轮机的输出端通过汽轮机减速箱、汽轮机离合器与双轴发电机的另一输入端连接；动力涡轮的烟气入口接收船舶柴油机的主烟气排放管路提供的高温烟气，动力涡轮的烟气出口与余热锅炉的烟气入口连接，同时船舶柴油机的辅助烟气排放管路也与余热锅炉入口连接，余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口连接，汽轮机的蒸汽出口与凝汽器的蒸汽入口连接，凝汽器的冷凝水出口通过增压回水泵与所述余热锅炉的进水口连接；余热锅炉的烟气出口与外部大气连通；冷却水泵用于向凝汽器提供冷却水。2.根据权利要求1所述的船用柴油机烟气余热梯级发电系统，其特征在于：所述混合动力发电机组采用分层安装的方式固定；其中，动力涡轮、动力涡轮减速箱、动力涡轮离合器、双轴发电机、汽轮机离合器、汽轮机减速箱、汽轮机作为整体安装于顶层框架；凝汽器安装于中层框架上；增压回水泵安装于底层框架上。3.根据权利要求2所述的船用柴油机烟气余热梯级发电系统，其特征在于：所述顶层框架上设置油站；油站分别与动力涡轮减速箱、汽轮机减速箱、汽轮机、双轴发电机连接，分别向动力涡轮减速箱、汽轮机减速箱、双轴发电机、汽轮机前轴承、汽轮机后轴承供应起润滑和冷却作用的冷却润滑油。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵武，周云端，刘乐，巫志华，王蒲伟，王东东，黄智勇，段捷，
申请(专利权)人：航天推进技术研究院，
类型：新型
国别省市：