CN103245126A - 船用发动机的冷电双效余热回收系统 - Google Patents

船用发动机的冷电双效余热回收系统 Download PDF

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evaporimeter
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田华
梁友才
舒歌群
卫海桥
梁兴雨
李晓宁
于国鹏
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Abstract

本发明公开了一种船用发动机的冷电双效余热回收系统，其系统组成的技术方案是：汽轮机、蒸发器、水泵以及蒸汽冷凝器依次串接组成朗肯循环热力系统；溶液热交换器的浓溶液侧、溶液冷凝器的溶液侧、浓溶液膨胀阀、溶液蒸发器的溶液侧、吸收器以及溶液泵依次串接构成吸收式制冷循环系统；通过蒸汽冷凝器的溶液侧串连接入溶液热交换器的浓溶液侧与溶液冷凝器的溶液侧之间，组成冷电双效余热回收系统。该系统利用汽轮机出口的乏气作为吸收式制冷循环的驱动热源，在不消耗能量的前提下将热能转化为制冷装置的驱动热源。不仅提供了船舶上的生活用电，同时还满足了空调、食物保鲜等制冷需求，实现了废气余热的高效回收，有效的增加了船舶的航行里程能力。

Description

船用发动机的冷电双效余热回收系统
技术领域
本发明属于内燃机的余热利用，具体涉及一种朗肯循环与吸收式制冷技术相结合的船用发动机余热回收装置。
背景技术
低速二冲程柴油机由于其效率高，且所用重油价格便宜，因此在船舶行业得到了广泛应用。目前船用发动机燃料燃烧得到的热功转换效率大约只有45%-51%，而其余的热量大都以废热的形式排放到大气环境中。为提高其能量利用效率，降低其对环境的影响，人们自然想到了利用传统有效的蒸汽朗肯循环对发动机的余热进行回收利用。由于水的液态潜热很大，所以大部分的能量在冷凝过程中被损失掉。如何利用这部分能量是提高船用发动机余热回收效率的关键。与此同时，为了满足海上航行的需要，船舶大都安装了空调与食品冷库。传统的压缩式制冷装置均是通过消耗燃油或者电能来驱动运行的，这必将增加了船舶的能量消耗，使得航程里数相对减少。
针对以上的状况，本发明提出新的的余热回收方式，在不消耗新能量的前提下将废热用于制冷循环，有效提高发动机的热效率。
发明内容
本发明的目的是，提出一种船用发动机的冷电双效余热回收系统，将蒸汽朗肯循环与吸收式制冷技术相结合，使船用发动机的一次能源利用率得到显著提高。
以下结合附图对本发明的原理与系统组成进行说明。
船用发动机的冷电双效余热回收系统具有：汽轮机、蒸发器、水泵、蒸汽冷凝器、溶液热交换器、溶液冷凝器、溶液膨胀阀、溶液蒸发器、溶液泵以及发电机等。其系统组成的技术方案是：汽轮机、蒸发器的水侧、水泵以及蒸汽冷凝器的水侧依次串接组成朗肯循环热力系统；溶液热交换器的浓溶液侧、溶液冷凝器的溶液侧、浓溶液膨胀阀、溶液蒸发器的溶液侧、吸收器以及溶液泵依次串接构成吸收式制冷循环系统；通过蒸汽冷凝器的溶液侧串连接入溶液热交换器的浓溶液侧与溶液冷凝器的溶液侧之间，组成冷电双效余热回收系统。稀溶液膨胀阀通过管路串接于吸收器与溶液热交换器及蒸汽冷凝器的溶液侧之间。
本发明通过蒸汽冷凝器将朗肯循环与吸收式制冷循环两个系统联合起来，所以朗肯循环系统中的蒸汽冷凝器又作为吸收式制冷循环系统中的发生器。蒸汽冷凝器（发生器）的溶液侧、溶液热交换器稀氨水侧、稀溶液膨胀阀依次连接组成一个稀氨水循环支路。汽轮机连接发电机，船舶发动机排气作为整个余热回收系统的热源，即蒸汽朗肯循环热力系统输出电能的同时，通过蒸汽冷凝器又作为吸收式制冷循环的驱动热源，使得发动机排气余热得到了充分的利用，降低船舶发动机的油耗，有效的增加了船舶的航行里程。
本发明的特点及有益效果是，该系统利用汽轮机出口的乏气作为吸收式制冷循环的驱动热源，在不消耗能量的前提下将热能转化为制冷装置的驱动热源。通过对船用发动机废气能量的回收，不仅提供了船舶上的生活用电，同时还满足了空调、食物保鲜等制冷需求，实现了废气余热的高效回收，有效的增加了船舶的航行里程能力。
附图说明
所示附图为本发明的原理与系统结构图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的原理与系统做进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而非是限定性的，不以此限定本发明的保护范围。
船用发动机的冷电双效余热回收系统，其技术特征是：汽轮机1、蒸发器2的水侧、水泵3以及蒸汽冷凝器4的水侧依次串接组成朗肯循环热力系统，汽轮机与发电机12轴连接。溶液热交换器5的浓溶液侧、溶液冷凝器6的溶液侧、浓溶液膨胀阀7、溶液蒸发器8的溶液侧、吸收器9、以及溶液泵10依次串接构成吸收式制冷循环系统，通过蒸汽冷凝器的溶液侧串连接入溶液热交换器的浓溶液侧与溶液冷凝器的溶液侧之间，组成冷电双效余热回收系统。稀溶液膨胀阀11通过管路串接于吸收器与溶液热交换器稀溶液侧及蒸汽冷凝器的溶液侧之间。蒸发器的气侧与发动机排气管路连接；溶液冷凝器的水侧为冷海水。
本发明的工作过程为：在朗肯热力循环系统中，水作为循环工质。经过化学处理过的水经水泵加压进入蒸发器，与发动机废气进行热交换后成为过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电。吸收式制冷循环所用工质为氨溶液。汽轮机出口的乏汽作为制冷系统的热源，与蒸汽冷凝器中的氨水溶液换热，蒸汽凝结水返回水泵，开始下一次循环。在吸收式制冷中，浓氨水溶液经溶液泵加压后进入溶液热交换器，先与从发生器（蒸汽冷凝器）分离出来的稀氨水溶液进行第一次换热升温，然后再进入发生器与汽轮机出口乏汽进行换热。氨气从饱和氨水溶液中分离出来后进入溶液冷凝器与外接的冷海水进行热交换，被冷凝成液氨。液氨经浓溶液膨胀阀节流减压后，在溶液蒸发器中吸收环境中空气的热量变成氨蒸汽，然后进入吸收器中与溶液热交换器回流的稀氨水溶液再次混合成浓氨水溶液，之后进入溶液泵，开始下一次循环。溶液热交换器回流的稀氨水是指：从发生器出来的氨水经溶液交换器换热后，经过溶液膨胀阀再进入到吸收器中与溶液蒸发器出口的氨气混合成浓氨水，进入到下一个循环中。

Claims (3)

1.船用发动机的冷电双效余热回收系统，具有汽轮机、蒸发器、水泵、蒸汽冷凝器、溶液热交换器、溶液冷凝器、溶液膨胀阀、溶液蒸发器、溶液泵以及发电机，其特征是：汽轮机（1）、蒸发器（2）的水侧、水泵（3）以及蒸汽冷凝器（4）的水侧依次串接组成朗肯循环热力系统，溶液热交换器（5）的浓溶液侧、溶液冷凝器（6）的溶液侧、浓溶液膨胀阀（7）、溶液蒸发器（8）的溶液侧、吸收器（9）、以及溶液泵（10）依次串接构成吸收式制冷循环系统，通过蒸汽冷凝器的溶液侧串连接入溶液热交换器的浓溶液侧与溶液冷凝器的溶液侧之间，组成冷电双效余热回收系统，稀溶液膨胀阀（11）通过管路串接于吸收器与溶液热交换器稀溶液侧及蒸汽冷凝器的溶液侧之间。
2.按照权利要求1所述的船用发动机的冷电双效余热回收系统，其特征是：蒸发器（2）的气侧与发动机排气管路连接；所述溶液冷凝器（6）的水侧为冷海水。
3.按照权利要求1所述的船用发动机的冷电双效余热回收系统，其特征是：所述汽轮机（1）与发电机（12）轴连接。
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