混合动力热能回收利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混合动力热能回收利用系统及方法，该系统包括热能回收总环路和热能利用总环路，热能回收总环路包括柴油机高温水换热器、燃料电池用换热器、热能回收换热器和热能回收循环泵，经过热源换热后的热水可通向第一热用户组。热能利用总环路包括生物燃料锅炉和热能利用循环泵，热能回收换热器的出水口同时与生物燃料锅炉的进水口连通，且经热源换热后的热水可通向第二热用户组。该系统包括热能回收总环路和热能利用总环路，能够对燃料电池余热及柴油机高温水余热等进行回收利用，两个总环路分别包含了与燃料电池相关系统的第一热用户组的加热，以及与生活区相关系统的第二热用户组的加热，系统集成度高、可靠性高，余热利用能效高。利用能效高。利用能效高。

【技术实现步骤摘要】
混合动力热能回收利用系统及方法


[0001]本专利技术涉及热能利用
，特别涉及一种混合动力热能回收利用系统及方法。

技术介绍

[0003]混合动力船舶是船舶能源绿色化的理想解决方案之一。混合动力船舶是指配备两种或两种以上动力源作为推进动力系统的船舶，通常是由燃料电池、柴油发电机、蓄电池等组成的动力源系统。目前燃料电池单体功率有限，船用紧凑高效型大功率燃料电池系统集成技术仍有待进一步的突破。燃料电池在船舶动力上的推广受空间上和成本上等因素的制约，单独使用燃料电池作为唯一动力的船舶相当少，且仅限于船型小且航行距离短的有限的船舶上。随着燃料电池产业链投资和技术研发的加强，由燃料电池组成的混合动力船舶的广泛应用指日可待。其中，氢燃料电池的发展尤其得以关注。
[0004]各国推出的混合动力船舶多数由生物燃料柴油发电机、蓄电池和燃料电池等提供混合动力。混合动力船舶上的系统节能设计是其鲜明的设计理念，节能系统设计中较为重要的是热能(余热)的再回收和再循环利用系统。目前亟待研发出一种有效可靠的混合动力热能回收和利用系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于解决现有技术中所存在的不足，而提供一种混合动力热能回收利用系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种混合动力热能回收利用系统，包括热能回收总环路和热能利用总环路；
[0007]热能回收总环路包括柴油机高温水换热器、燃料电池用换热器、热能回收换热器和热能回收循环泵，柴油机高温水换热器的进水口与生物燃料柴油机的出水口连通，柴油机高温水换热器的出水口与热能回收换热器的进水口连通，同时通向第一热用户组，热能回收换热器的出水口与热能回收循环泵的输入端连通，热能回收循环泵的输出端分别与柴油机高温水换热器的进水口和燃料电池用换热器的进水口连通，燃料电池用换热器的出水通过燃料电池堆换热后与热能回收换热器的进水口连通，同时通向第一热用户组；
[0008]热能利用总环路包括生物燃料锅炉和热能利用循环泵，热能回收换热器的出水口同时与生物燃料锅炉的进水口连通，生物燃料锅炉的出水口通向第二热用户组，且经第二热用户组换热后的水通过热能利用循环泵返回至热能回收换热器。
[0009]在其中一个实施例中，热能回收总环路还包括蓄能水舱，蓄能水舱的进水口与柴油机高温水换热器的出水口和燃料电池堆的出水口连通，蓄能水舱的出水口通向第一热用户组，同时与热能回收换热器的进水口连通。
[0010]在其中一个实施例中，热能回收利用系统还包括第一温度传感器，第一温度传感器设置于热能回收总环路上，用以监测热能回收总环路的温度；
[0011]蓄能水舱内设有第一电加热元件，第一温度传感器与第一电加热元件电控连接。
[0012]在其中一个实施例中，热能回收总环路还包括节能小排量循环泵，节能小排量循环泵的输入端与热能回收换热器的出水口连通，节能小排量循环泵的输出端连通至蓄能水舱。
[0013]在其中一个实施例中，热能回收总环路还包括氢气换热器、氢气加热器和氢气循环泵，氢气换热器的进水口与热能回收换热器和蓄能水舱的出水口连通，氢气换热器的出水口与氢气加热器的进水口连通，氢气加热器的出水口与氢气循环泵的输入端连通，氢气循环泵的输出端与氢气换热器连通。
[0014]在其中一个实施例中，热能回收总环路还包括海水冷却泵，海水冷却泵设置在燃料电池用换热器的进水口处，用以向燃料电池用换热器泵入外部海水。
[0015]在其中一个实施例中，热能回收总环路还包括冷却旁路和三通温控阀，冷却旁路的进水口与热能回收循环泵的输出端连通，冷却旁路的出水口通过三通温控阀与燃料电池堆的进水口连通，同时燃料电池用换热器的出水口通过三通温控阀与燃料电池堆的进水口连通。
[0016]在其中一个实施例中，热能回收利用系统还包括第二温度传感器，第二温度传感器设置于燃料电池堆的进水口处，用以监测燃料电池堆的进水温度，第二温度传感器与三通温控阀电控连接。
[0017]在其中一个实施例中，热能回收利用系统还包括第三温度传感器，第三温度传感器设置于热能利用总环路上，用以监测热能利用总环路的温度；
[0018]生物燃料锅炉设有第二电加热元件，第三温度传感器与第二电加热元件电控连接。
[0019]在其中一个实施例中，热能利用总环路还包括生活区预热换热器、生活区热水用户和生活区热水循环泵，生活区预热换热器的进水口与生物燃料锅炉的出水口连通，生活区预热换热器的出水口通向生活区热水用户，且经生活区热水用户换热后的水通过生活区热水循环泵返回至生活区预热换热器。
[0020]在其中一个实施例中，热能利用总环路还包括柴油机预热换热器、柴油机预热加热器和柴油机预热循环泵，柴油机预热换热器的进水口与生物燃料锅炉的出水口连通，柴油机预热换热器的出水口与柴油机预热加热器的进水口连通，柴油机预热加热器的出水口与柴油机预热循环泵的输入端连通，柴油机预热循环泵的输出端与柴油机预热换热器连通。
[0021]本专利技术的另一个目的在于，提供一种上述系统的热能回收利用方法，包括混合动力工况、燃料电池工况和生物燃料工况：
[0022]在混合动力工况，热能回收总环路和热能利用总环路均正常循环；
[0023]在燃料电池工况，生物燃料柴油机不工作，热能回收总环路所进行的循环为热能回收循环泵、燃料电池用换热器、燃料电池堆、热能回收换热器和热能回收循环泵形成的环路，热能利用总环路正常循环；
[0024]在生物燃料工况，燃料电池不工作，热能回收总环路所进行的循环为热能回收循环泵、柴油机高温水换热器、热能回收换热器和热能回收循环泵形成的环路，热能利用总环路正常循环。
[0025]本专利技术的另一个目的还在于，提供一种上述系统的热能回收利用方法，包括混合
动力工况、燃料电池工况、生物燃料工况和无动力工况：
[0026]在混合动力工况，热能回收总环路和热能利用总环路均正常循环；
[0027]在燃料电池工况，生物燃料柴油机不工作，热能回收总环路所进行的循环为热能回收循环泵、燃料电池用换热器、燃料电池堆、热能回收换热器和热能回收循环泵形成的环路，热能利用总环路正常循环；
[0028]在生物燃料工况，燃料电池不工作，热能回收总环路所进行的循环为热能回收循环泵、柴油机高温水换热器、热能回收换热器和热能回收循环泵形成的环路，热能利用总环路正常循环；
[0029]在无动力工况，生物燃料柴油机和燃料电池均不工作，热能回收总环路所进行的循环为节能小排量循环泵、蓄能水舱、热能回收换热器和节能小排量循环泵形成的环路，热能利用总环路正常循环。
[0030]由上述技术方案可知，本专利技术至少具有如下优点和积极效果：
[0031]本专利技术中，系统包括热能回收总环路和热能利用总环路，能够对燃料电池余热及柴油机高温水余热等进行回收利用，两个总环路分别包含了与燃料电池相关系统的第一热用户组的加热，以及与生活区相关系统的第二热用户组的加热，系统集成度高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力热能回收利用系统，其特征在于，包括热能回收总环路和热能利用总环路；所述热能回收总环路包括柴油机高温水换热器、燃料电池用换热器、热能回收换热器和热能回收循环泵，所述柴油机高温水换热器的进水口与生物燃料柴油机的出水口连通，所述柴油机高温水换热器的出水口与所述热能回收换热器的进水口连通，同时通向第一热用户组，所述热能回收换热器的出水口与所述热能回收循环泵的输入端连通，所述热能回收循环泵的输出端分别与所述柴油机高温水换热器的进水口和所述燃料电池用换热器的进水口连通，所述燃料电池用换热器的出水通过燃料电池堆换热后与所述热能回收换热器的进水口连通，同时通向第一热用户组；所述热能利用总环路包括生物燃料锅炉和热能利用循环泵，所述热能回收换热器的出水口同时与所述生物燃料锅炉的进水口连通，所述生物燃料锅炉的出水口通向第二热用户组，且经所述第二热用户组换热后的水通过所述热能利用循环泵返回至所述热能回收换热器。2.根据权利要求1所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，所述热能回收总环路还包括蓄能水舱，所述蓄能水舱的进水口与所述柴油机高温水换热器的出水口和所述燃料电池堆的出水口连通，所述蓄能水舱的出水口通向所述第一热用户组，同时与所述热能回收换热器的进水口连通。3.根据权利要求2所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述热能回收总环路上，用以监测所述热能回收总环路的温度；所述蓄能水舱内设有第一电加热元件，所述第一温度传感器与所述第一电加热元件电控连接。4.根据权利要求2所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，所述热能回收总环路还包括节能小排量循环泵，所述节能小排量循环泵的输入端与所述热能回收换热器的出水口连通，所述节能小排量循环泵的输出端连通至所述蓄能水舱。5.根据权利要求2所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，所述热能回收总环路还包括氢气换热器、氢气加热器和氢气循环泵，所述氢气换热器的进水口与所述热能回收换热器和所述蓄能水舱的出水口连通，所述氢气换热器的出水口与所述氢气加热器的进水口连通，所述氢气加热器的出水口与所述氢气循环泵的输入端连通，所述氢气循环泵的输出端与所述氢气换热器连通。6.根据权利要求1所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，所述热能回收总环路还包括海水冷却泵，所述海水冷却泵设置在所述燃料电池用换热器的进水口处，用以向所述燃料电池用换热器泵入外部海水。7.根据权利要求1所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，所述热能回收总环路还包括冷却旁路和三通温控阀，所述冷却旁路的进水口与所述热能回收循环泵的输出端连通，所述冷却旁路的出水口通过所述三通温控阀与所述燃料电池堆的进水口连通，同时所述燃料电池用换热器的出水口通过所述三通温控阀与所述燃料电池堆的进水口连通。8.根据权利要求7所述的混合动力热能回收利用系统，其特征在于，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述燃料电池堆的进水口处，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：林树玲，李运红，郭丽娟，任轶丽，刘亚君，李东，刘静，常宝玉，邢云龙，张璇，陈长勇，解祥龙，张运权，
申请(专利权)人：烟台中集来福士海洋工程有限公司中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：