CN103459816B - 排热回收发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种排热回收发电装置，其能够以小型化以及低成本化的装置结构从温度不同的热介质回收热，包括：多个第一排热回收器（5）、第二排热回收器（11）以及第三排热回收器（15），这些排热回收器被并列地设置在工作介质的有机介质路径（23），利用各自温度不同的热介质使工作介质蒸发；动力涡轮机（17），其由单个辐流式涡轮机叶轮构成，将各自从轴线方向上不同位置导入的来自第一排热回收器（5）、第二排热回收器（11）以及第三排热回收器（15）的各工作介质的回旋能转换为旋转动力；发电机（19），其利用动力涡轮机（17）的旋转动力进行发电；冷凝器（21），其冷凝通过动力涡轮机（17）的工作介质。
Description
技术领域
本发明涉及一种排热回收发电装置。
背景技术
排热回收发电装置是从各种工业用设备、船舶、车辆的动力源等排出的排放气体、温排水等，或者，地热、OTEC等回收热能，利用该热能进行发电的装置（参照专利文献1、专利文献2）。
在排热回收发电装置中，通常，把被热源的热加热蒸发的工作介质导入涡轮机，将工作介质的回旋能转换为旋转动力，进行发电。作为涡轮机，广泛采用辐流式涡轮机。
在辐流式涡轮机中，对工作介质的压力设计成最适条件，因此在提供压力不同的多个工作介质的情况下，例如，如专利文献1所公开，使用多台涡轮机以及发电机，即，分别对一种压力的工作介质使用一台涡轮机以及发电机。
或者，也有利用在一台发电机上轴连接多台涡轮机的结构。在这种情况下利用相同压力的工作介质，例如，在专利文献2中公开的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：（日本）特开平01-285607号公报
专利文献2：（日本）特开平08-218816号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，如专利文献1所述，使用多台涡轮机，会导致装备大型化，制造成本将随之增加。特别是在设置空间被限定的船舶，其使用受到限制。
如专利文献2所示，在同一轴设置多个涡轮机叶轮的情况下，导致涡轮机部件数目多，结构复杂，制造成本增加。
本发明鉴于以上问题，旨在提供一种排热回收发电装置，其能够以小型化以及低成本化的装置结构从温度不同的热介质回收热。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术手段。
即，本发明的一个实施形态是一种排热回收发电装置，其包括：多个蒸发器，其被并列地设置在工作介质的循环路径，利用各自温度不同的热介质使所述工作介质蒸发；辐流式涡轮机，其由单个涡轮机叶轮构成，将各自从轴线方向上不同位置导入的来自所述各蒸发器的所述各工作介质的回旋能转换为旋转动力；发电机，其利用所述辐流式涡轮机的旋转动力进行发电；冷凝器，其冷凝通过所述辐流式涡轮机的所述工作介质。
在本实施方式中，多个蒸发器在工作介质的循环路径被并列地设置，在各蒸发器中工作介质被温度不同的热介质蒸发，因此在各蒸发器，产生温度以及压力不同的气体状工作介质。这些压力不同的工作介质被导入到辐流式涡轮机的涡轮机叶轮中各自在轴线方向上不同的位置，即，被供应的工作介质的压力与在涡轮机叶轮流动的朝向出口依次降低的压力一致的位置。从这些在轴向上不同的位置导入的工作介质被依次混合，并且，在依次降低压力的同时从涡轮机叶轮流出，在涡轮机叶轮产生旋转动力。发电机利用涡轮机叶轮，换言之，利用辐流式涡轮机的旋转动力进行发电。通过辐流式涡轮机的工作介质被冷凝器冷凝，经过循环路径被输送到各蒸发器。
这样，利用温度不同的热介质产生压力不同的工作介质，能够将这些工作介质利用单个涡轮机叶轮作为旋转动力输出，因此能够谋求装置整体的小型化，降低制造成本，并且，能够从温度不同的热介质有效地回收热。
在本实施方式中，优选地，所述涡轮机叶轮在外周端具有主入口，具有从径向向轴向弯曲的同时翼高依次变高的主通路，并且，在该主通路的护罩面至少具有一个护罩侧入口。
在主入口供应压力最高的工作介质。从主入口被导入的工作介质通过从径向向轴向弯曲的同时翼高依次变高的主通路，在压力依次降低的同时从涡轮机叶轮排出。被供应到设在护罩面的护罩侧入口的工作流体，与从主入口被导入并通过主通路的工作介质混合。
被供应到护罩侧入口的工作流体，变成与从主入口被导入并通过主通路压力依次降低的工作流体的压力大致一致的大小的压力，即，变成比向主入口供应的工作介质低的压力。在轴线方向越从主入口远离，压力变得越低。根据在蒸发器产生的工作介质的压力，设定护罩侧入口的设置位置。
在本实施方式中，优选地，所述涡轮机叶轮在外周端具有主入口，具有从径向向轴向弯曲的同时翼高依次变高的主通路，并且，在从该主通路的轮毂面分叉而向所述主通路的背面侧延伸的副通路的外周端，具有位于与所述主入口不同的径向位置的轮毂侧入口。
从主入口被导入的工作介质，通过从径向向轴向弯曲的同时翼高依次变高的主通路，在压力依次降低的同时从涡轮机叶轮排出。供应到轮毂侧入口的工作流体，通过副通路，与从主入口被导入而通过主通路的工作介质混合，所述轮毂侧入口位于从主通路的轮毂面分叉而向主通路的背面侧延伸的副路径的外周端，而与主入口不同的径向位置。从轮毂侧入口导入的工作介质，其在混合部分的压力是，与从主入口导入，并通过主通路压力依次降低的工作流体的压力大致一致的大小的压力。根据轮毂侧入口和主入口的径向位置，向位于外周侧的一方供应压力高的工作流体。
通过与护罩侧入口组合，能够使用多个压力不同的工作介质。
在本实施形态中，优选地，作为所述热介质，可以使用冷却内燃机本体的发动机冷却水，和使用冷却从该内燃机的增压机排出的压缩空气的空气冷却水。
以上述的方式，能够从比排放气体温度等级低而没能有效利用的发动机冷却水（例如80～90℃）以及冷却从增压机排出的压缩空气的空气冷却水（例如130～140℃）回收热量。
在本实施形态中，优选地，作为所述热介质，使用冷却内燃机本体的发动机冷却水，和使用被该内燃机的排放气体加热空气冷却水的蒸汽，所述空气冷却水冷却从该内燃机的增压机排出的压缩空气。
以上述的方式，在发动机冷却水以及空气冷却水之外也能够回收来自内燃机排放气体的热，因此能够有效地进行排热回收。
利用内燃机的排放气体加热对从增压机排出的压缩空气进行冷却的空气冷却水的蒸汽，其温度较高，因此能够在蒸发器获得高压的工作介质，使辐流式涡轮机的输出变大。
发明的效果
根据本发明，通过温度不同的热介质产生压力不同的工作介质，将这些工作介质利用单个涡轮机叶轮作为旋转动力输出，因此能够谋求装置整体的小型化，降低制造成本，并且，能够有效地回收来自温度不同的热介质的热。
附图说明
[图1]图1是概括地表示本发明的第一实施方式涉及的排热回收发电装置的方框图。
[图2]图2是表示本发明的第一实施方式涉及的动力涡轮机的剖视图。
[图3]图3是表示本发明的第一实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图4]图4是表示本发明的第一实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图5]图5是概括地表示本发明的第二实施方式涉及的排热回收发电装置的方框图。
[图6]图6是概括地表示本发明的第三实施方式涉及的排热回收发电装置的方框图。
[图7]图7是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的剖视图。
[图8]图8是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图9]图9是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图10]图10是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图11]图11是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
[图12]图12是表示本发明的第三实施方式涉及的动力涡轮机的其他实施方式的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明涉及的实施方式。
[第一实施方式]
下面，参照图1以及图2说明本发明的第一实施方式涉及的排热回收发电装置。
本实施方式涉及的排热回收发电装置1，以作为船舶的推进用主机的用于柴油发动机（内燃机）3的排热回收而设置的结构作为例子。
图1是概括地表示本实施方式涉及的排热回收发电装置1的方框图。图2是表示排热回收发电装置1的动力涡轮机17的剖视图。
排热回收发电装置1包括：第一排热回收器（蒸发器）5，其从在气缸套管内流动的套管冷却水（热介质，发动机冷却水）进行热回收，所述气缸套管内流动的套管冷却水冷却柴油发动机3的气缸体等；第二排热回收器（蒸发器）11，其从通过第一空气冷却器9的空气冷却水（热介质）进行热回收，所述第一空气冷却器9冷却从柴油发动机3的增压机7排出的压缩空气；第三排热回收器（蒸发器）15，其从通过第一空气冷却器9的空气冷却水在第二排放气体节热器13被加热的蒸汽（热介质）进行热回收；动力涡轮机（辐流式涡轮机）17，其将被第一排热回收器5、第二排热回收器11以及第三排热回收器15热回收并蒸发的有机介质（工作介质）的能量转换为旋转动力；发电机19，其利用动力涡轮机17的旋转动力产生电力；冷凝器21，其冷凝来自动力涡轮机17的有机介质；有机介质路径（循环路径）23，其连接上述这些设备，使有机介质循环；有机介质用泵24，其利用有机介质路径23使有机介质循环。
排热回收发电装置1构成有机兰金循环（OrganicRankinCycLe）。
有机介质路径23在有机介质用泵24和动力涡轮机17之间并列地设置有通过第一排热回收器5的路径，通过第二排热回收器11的路径以及通过第三排热回收器15的路径。换言之，从通过第三排热回收器15的路径分岔出通过第一排热回收器5的路径以及通过第二排热回收器11的路径，在动力涡轮机17合流。
作为在有机介质路径23流动的有机介质，例如，能够使用异戊烷、丁烷、丙烷等低分子碳氢化合物、作为制冷剂使用的R134a、R245fa等。有机介质可根据回收的多个热介质的温度分布选定最佳介质。
在气缸套管内流动的套管冷却水利用套管冷却水泵25在套管冷却水循环流路27内循环。该套管冷却水循环流路27使套管冷却水以气缸套管、温度调整用三通阀29、套管冷却水泵25的顺序流动。从套管流出的套管冷却水，例如是80～90℃的水温。
在套管冷却水循环流路27设有通过第一排热回收器5的辅助流路31。在该辅助流路31流动的流量利用辅助流量调整阀33调整。由此，能够调整在第一排热回收器5流动的套管冷却水的流量。
温度调整用三通阀29进行工作以使从气缸套管流出的套管冷却水达到希望的出口温度。具体地，在套管冷却水从气缸套管流出的出口温度比设定值高的情况下，使从未图示的中央冷却器流入的大约36℃左右的清水大量地向套管冷却水循环流路27流动。
第二空气冷却器35，相对从增压机7排出的压缩空气的流动，设置在第一空气冷却器9的下游侧。因此，第一空气冷却器9的一侧被设置成比第二空气冷却器35温度等级更高。
在第二空气冷却器35冷却压缩空气的清水，再次返回中央冷却器。
在增压机7被压缩的压缩空气，例如，为150～160℃，通过第一空气冷却器9以及第二空气冷却器35被供应到柴油发动机3，与从未图示的燃料供应系统供应的燃料混合，进行燃烧。伴随着燃烧的排放气体，在被用于增压机7的工作之后，通过排放气体路径37从烟筒39向外部排出。从增压机7排出的排放气体的温度，例如，是220℃左右。
在排放气体路径37设置有第二排放气体节热器13，和设置在第二排放气体节热器13的上游侧的第一排放气体节流器41。排放气体路径37被设置成能够在下述任一情况中进行选择：排放气体通过第一排放气体节热器41以及第二排放气体节热器13；通过两者中的任一个；或者，不通过两者。
第一排放气体节热器41在与蒸汽筒43之间形成循环路径45。利用锅炉筒水循环泵47将蒸汽筒43内的水向第一排放气体节热器41输送，利用排放气体的热回收产生蒸汽。产生的蒸汽，在向船舶的辅助装置输送后，例如，作为70℃左右的水返回大气压排放箱49。
利用供水泵51将大气压排放箱49的水向蒸汽筒43供水。此时，利用蒸汽筒等级控制阀53调整蒸汽筒43内的水位。
使大气压排放箱49的水以下述方式循环：利用供水泵55通过供水路径57，在通过第一空气冷却器9以及第二排热回收器11之后，返回大气压排放箱49。
分岔路径59与供水路径57连接，该分岔路径59在位于第一空气冷却器9和第二排热回收器11之间的分岔点A分岔。分岔路径59具有通过第二排放气体节热器13以及第三排热回收器15后返回大气压排放箱49的结构。通过第一空气冷却器9的空气冷却水，通过分岔路径59被供应到第二排放气体节热器13，被排放气体变成高温高压的蒸汽，供应到第三排热回收器15。
动力涡轮机17包括：外壳61；被在外壳61可旋转地支承的旋转轴63；被安装在旋转轴13的外周的辐流式涡轮机叶轮（涡轮机叶轮）65。
在辐流式涡轮机叶轮65的外周端，形成与旋转轴63大致平行的主入口67。
在主入口67的外周侧，形成有涡旋状空间的主流入路69。从第三排热回收器15供应的有机介质被导入的主导入路71与主流入路69连接。在主流入路69和主入口67之间被连接路连接，该连接路设置了由在周向隔着间隔配置的多个翼片构成的喷嘴73。
在辐流式涡轮机叶轮65形成主通路77，该主通路77从径向朝向轴向弯曲，并且，翼高依次变高，以使从主入口67向涡轮机叶轮出口75的流动流出。
在主通路77的护罩面，在相对于主入口67在径向以及轴向分离的位置形成护罩侧副入口（护罩侧入口）79。
护罩侧副入口79的外周侧，形成涡旋状空间的护罩侧副流入路81。从第二排热回收器11供应的有机介质被导入的护罩侧副导入路83与护罩侧副流入路81连接。护罩侧副流入路81和护罩侧副入口79之间被连接路连接，该连接路设置了由在周向隔着间隔配置的多个翼片构成的喷嘴85。
在主通路77的轮毂面具有朝向背面侧延伸的副通路87。主通路77和副通路87具有使流动在合流部合流的结构，该合流部是以点线表示的主通路77的轮毂面的假想线。换言之，副通路87从主通路77分岔，朝向主通路77的背面侧延伸。
在副通路87的背面侧外周端形成轮毂侧副入口（轮毂侧入口）89，该轮毂侧副入口89在与主入口27不同的半径位置遍及全周形成。
在轮毂侧副入口89的外周侧形成具有相同剖面形状的空间的轮毂侧副流入路91。从第一排热回收器5供应的有机介质被导入的轮毂侧副导入路93与轮毂侧副流入路91连接。轮毂侧副流入路91和轮毂侧副入口89之间被连接路连接，该连接路设置了由在周向隔着间隔配置的多个翼片构成的喷嘴95。
主入口67、护罩侧副入口79以及轮毂侧副入口89的径向位置为：主入口67位于最外周侧，轮毂侧副入口89位于最内周侧。
护罩侧副入口79的径向位置被设定为：使从护罩侧副入口79被导入的有机介质的压力变成与从主入口67被导入并通过主通路77压力依次降低的工作流体的压力大致一致的大小。
优选地，如果空间上有余量，护罩侧副入口79在轴线方向设置多个。
轮毂侧副入口89的径向位置被设定为：使从轮毂侧副入口89被导入的有机介质的压力通过副通路87依次降低的合流部的有机介质的压力，变成与从主入口67被导入并通过主通路77压力依次降低的工作流体的合流部压力大致一致的大小。
因此，优选地，也可以使轮毂侧副入口89的径向位置比主入口67的径向位置更靠外周侧，在轮毂侧副入口89供应比在主入口67导入的有机介质压力更高有机介质。
下面，对上述结构的排热回收发电装置1的动作进行说明。
当使有机介质用泵24工作时，在冷凝器21被海水冷凝的，例如35℃左右的有机介质在有机介质路径23循环。此时，有机介质的一部分通过第一排热回收器5向动力涡轮机17的轮毂侧副导入路93供应，另外一部分通过第二排热回收器11向动力涡轮机17的护罩侧副导入路83供应，剩余的部分通过第三排热回收器15向动力涡轮机17的主导入路71供应。
被套管冷却水泵25向气缸套管导入的套管冷却水，在气缸套管冷却气缸体等，被升温至例如80～90℃。该套管冷却水经由副通路31通过第一排热回收器5，因此在套管冷却水和有机介质之间进行热交换，有机介质被套管冷却水升温至例如64℃左右，被蒸发。换言之，套管冷却水的显热被通过有机介质路径23的有机介质回收。
被柴油发动机3的增压机7压缩的压缩空气，通过第一空气冷却器9以及第二空气冷却器35向柴油发动机3供应。此时，利用供水泵55，大气压排放箱49的例如70℃左右的水经由供水路径57通过第一空气冷却器9，因此例如150～160℃的压缩空气与该水进行热交换，被冷却至例如80℃左右。另一方面，通过供水路径57的水被压缩空气加热，被升温至例如140℃左右。换言之，压缩空气的显热被通过供水路径57的水回收。
通过供水路径57的水在第一空气冷却器9被升温后，通过第二排热回收器11，因此与通过有机介质路径23的有机介质之间进行热交换，有机介质被升温至例如100℃左右而被蒸发。因此，经由通过供水路径57的水，压缩空气的显热被有机介质路径23的有机介质回收。
在第一空气冷却器9被升温的通过供水路径57的温水的一部分，在分岔点A被分岔，经由分岔路径59通过第二排放气体节热器13。
被第一排放气体节热器41热回收的，例如，210℃左右的排放气体被导入到第二排放气体节热器13，因此，通过分岔路径59的温水与排放气体热交换，被升温至例如190～200℃，变成蒸汽。换言之，排放气体的显热被通过分岔路径59的温水回收。
该温水经由分岔路径59通过过第三排热回收器15，因此与通过有机介质路径23的有机介质之间进行热交换，有机介质被升温至例如120～130℃左右而被蒸发。因此，经由通过分岔路径59的温水，压缩空气以及排放气体的显热被有机介质路径23的有机介质回收。
这样，经过有机介质路径23的有机介质在第一排热回收器5、第二排热回收其11以及第三排热回收器15被独立蒸发。此时，有机介质的压力为：在第三排热回收器15生成的压力最高，并以第二排热回收器11、第一排热回收器5的顺序依次降低。
在第三排热回收器15被蒸发的相对高压的有机介质，通过主导入路71流入主流入路69。流入主流入路69的有机介质，被主流入路69以及喷嘴73调整流量、流速，从主入口67向主通路77供应。通过主路径77的有机介质，压力连续降低的同时流动至辐流式涡轮机叶轮65的出口，在辐流式涡轮机叶轮65以及旋转轴63产生旋转动力。
在第二排热回收器11被蒸发的相对中压的有机介质，通过护罩侧副导入路83流入护罩侧副流入路81。流入护罩侧副流入路81的有机介质，被护罩侧副流入路81以及喷嘴85调整流量、流速，从护罩侧副入口79向辐流式涡轮机叶轮65供应，与从主入口67供应的有机介质混合。
此时，从该护罩侧副入口79向辐流式涡轮机叶轮65内供应的有机介质的压力被设定为：与在主路径77流动的、并且向出口依次地，换言之，连续地降低的有机介质的护罩侧副入口79位置的压力一致。
在第一排热回收器5被蒸发的相对低压的有机介质，通过轮毂侧副导入路93流入轮毂侧副流入路91。流入轮毂侧副流入路91的有机介质，被喷射95调整流量、流速，从轮毂侧副入口89向辐流式涡轮机叶轮65的副通路87供应。该有机介质随着通过副通路87被降压，在合流部和在主通路77流动的有机介质合流。
此时，供应到轮毂侧副入口89的有机介质的压力被设定为：与在合流部流过主通路77的有机介质的压力大致一致。
这样，将来自第一排热回收器5、第二排热回收器11以及第三排热回收器15的压力不同的有机介质，分别供应到辐流式涡轮机叶轮65的主入口67，护罩侧副入口79以及轮毂侧副入口89，能够利用单个辐流式涡轮机叶轮65作为旋转动力输出。
由此，本实施方式涉及的动力涡轮机17，与具有多个涡轮机或者多个辐流式涡轮机叶轮的涡轮机相比，能够减少部件数目，降低制造成本。因此，能够谋求排热回收装置1的小型化，降低制造成本。
在第一排热回收器5、第二排热回收器11以及第三排热回收器15，有机介质从套管冷却水、在增压机7被压缩的压缩空气以及燃烧排放气体进行热回收，因此能够有效地回收柴油发动机3的排热。
在动力涡轮机17结束工作的有机介质向冷凝器21被引导，被海水等冷却水冷却而冷凝、液化。
上述各温度是一个示例，与各自流体的流量、柴油发动机3的运转状况等各种状况对应地变化。
在本实施方式中，护罩侧副流入路81形成涡旋状，但也可以是如图3所示具有相同剖面形状的空间的收集器。这对于主流入路69也相同。这样，能够进一步降低制造成本。
主导入路71、护罩侧副导入路83以及轮毂侧副导入路93的安装位置，优选地，与动力涡轮机17的设置位置配合设定。例如，如图4所示，设定成使护罩侧副导入路83位于下部。
[第二实施方式]
下面，参照图5说明本发明的第二实施方式。本实施方式与第一实施方式相比，第二排热回收器11以及第三排热回收器15的热源不同，因此主要说明该不同点。因此，对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号，省略其说明。
图5是概括表示本实施方式涉及的排热回收发电装置1的方框图。
在本实施方式中，没有设置第二排放气体节热器13。
供水路径57具有如下结构：大气压排放箱49的水通过第二空气冷却器35被供应到第二排热回收器11，之后，返回大气压排放箱49。
分岔路径97与供水路径57连接，该分岔路径97在位于第二空气冷却器35和第二排热回收器11之间的分岔点B分岔。分岔路径97具有通过第一空气冷却器9以及第三排热回收器15返回大气压排放箱49的结构。
具有上述结构的本实施方式涉及的排热回收装置1，除排热回收以外与第一实施方式相同地进行动作，因此省略重复部分的说明。
在本实施方式中，被柴油发动机3的增压机7压缩的，例如150～160℃的压缩空气，在第一空气冷却器9进行后述的热交换，以变成低温的状态被导入到第二空气冷却器35。此时，大气压排放箱49的水利用供水泵55经由供水路径57通过第二空气冷却器35，因此压缩空气与该水进行热交换而被冷却。另一方面，通过供水路径57的水被压缩空气加热升温。换言之，压缩空气的显热被通过供水路径57的水回收。
通过供水路径57的水在第二空气冷却器35被升温后，通过第二排热回收器11，因此与通过有机介质路径23的有机介质之间进行热交换，有机介质被升温而被蒸发。因此，经由通过供水路径57的水，压缩空气的显热被有机介质路径23的有机介质回收。
在第二空气冷却器35被升温的通过供水路径57的温水的一部分，经由分岔路径97通过第一空气冷却器9，该分岔路径97在分岔点B被分岔。
在第一空气冷却器9导入比第二空气冷却器35温度高的压缩空气，因此通过分岔路径97的温水与温度高的压缩空气进行热交换而被升温。换言之，压缩空气的显热被通过分岔路径97的温水回收。
分岔路径97在通过第三排热回收器15时，与通过有机介质路径23的有机介质之间进行热交换，有机介质升温而被蒸发。因此，经由通过分岔路径97的温水，压缩空气被有机介质路径23的有机介质回收。
[第三实施方式]
下面，参照图6以及图7说明本发明的第三实施方式。本实施方式在不具有第二排热回收器11的点上与第一实施方式不同，因此主要对该不同点进行说明。因此，对与第一实施方式相同的结构标注相同符号，省略其说明。
图6是概括表示本实施方式涉及的排热回收发电装置1的方框图。图7是表示排热回收发电装置1的动力涡轮机17的剖视图。
在本实施方式中，没有采用第二排热回收器11，因此能够省去第二排热回收器11以及与此相关的部件，相应地，使排热回收发电装置1更加小型化。
动力涡轮机17与第一实施方式相比，省略了处理来自第二排热回收器11的工作流体的护罩侧副入口79、护罩侧副流入路81、护罩侧副导入路83以及喷嘴85。
因此，能够使动力涡轮机17的结构简单化、小型化，并且能够降低制造成本。
用于排热回收发电装置1的动力涡轮机17，不限于图7所示的结构。
例如，如图8所示，也可以是如下结构：主流入路69以及主导入路71，和护罩侧副流入路91以及护罩侧副导入路93遍及全周整体一体地构成，并且，主流入路69和护罩侧副流入路91连通。此外，主流入路69和护罩侧副流入路91以分隔板100分隔，分别地，在高压侧具有喷嘴73、主入口67以及主通路77，在低压侧具有喷嘴95、轮毂侧副入口89以及副通路87。
由此，旋转轴63能够使其长度缩短，减少轴振动。
如图9所示，形成涡旋的护罩侧副流入路91以及护罩侧副流入路93在轴向扁平地形成。
这样，在外壳61的开放时，能够不使外壳61与护罩侧副流入路91以及护罩侧副导入路93干涉。由此，能够使外壳61的分解容易地进行。
如图10所示，旋转轴63上相对于动力涡轮机17的安装位置的相反侧端部，优选地，具有其它独立的附加动力涡轮机18。
附加动力涡轮机18，其介质流动的流路与动力涡轮机17独立，因此既能够以与动力涡轮机17不同的介质驱动，也能够以相同的介质驱动。例如，能够在附加动力涡轮机18直接导入比供应到动力涡轮机17的有机介质压力高的来自第二排放气体节热器13的蒸汽。由此，能够更加有效地回收柴油发动机3的排热。也能够使动力涡轮机18的排气导入到另行设置的低压的动力涡轮机。
在图10中，动力涡轮机17是如图8所示的结构，但并不限于此，附加动力涡轮机18能够与动力涡轮机17组合，该动力涡轮机17包含在本实施方式说明的动力涡轮机17的适当结构。
如图11所示的动力涡轮机17，其旋转轴63被磁力轴承110、111支承。
如上所述，如果旋转轴63被磁力轴承110、111支承，则可以不供应润滑油，因此能够防止润滑油在有机介质中飞散。
如图12所示，优选地，动力涡轮机17具有护罩侧副入口79、护罩侧副流入路81、护罩侧副导入路83以及喷嘴85，而省略了轮毂侧副入口89、护罩侧副流入路91、护罩侧副导入路93以及喷嘴95，使来自第一排热回收器5的有机介质从护罩侧副入口79导入主通路77。
由此，可以不设置副通路87，能够使动力涡轮机17进一步小型化。
供水路径57具有下述结构：大气压排放箱49的水通过第一空气冷却器9之后，通过第二排放气体节热器13以及第三排热回收器15，返回大气压排放箱49。
具有上述结构的本实施方式涉及的排热回收装置1，除没有第二排热回收器11以及与其相关的排热回收之外，与第一实施方式相同地工作，因此省略重复部分的说明。
通过供水路径的水，在通过第一空气冷却器9的时候，被压缩空气升温，然后，在通过第二排放气体节热器13的时候，被排放气体加热，供应到第三热回收器15。在第三排热回收器15，有机介质被通过供水路径57的热介质加热升温。
因此，经由通过供水路径57的水，压缩空气以及排放气体的显热被有机介质路径23的有机介质回收。
本发明并不限于上述各实施方式，在不超出本发明主旨的范围内可以进行各种变形。
例如，上述各实施方式的排热回收发电装置1是以在船舶的适用为例进行了说明，但也可以适用于发电等目的的陆地用内燃机，可以适用于各种工业用设备的排热，利用地热、OTEC等的发电等。
符号说明
1 排热回收发电装置 3 柴油发动机 5 第一排热回收器
7 增压机 11 第二排热回收器 15 第三排热回收器 17 动力涡轮机 19发电机 21 冷凝器 23 有机介质路径 65 辐流式涡轮机叶轮 67 主入口 77主通路 79 护罩侧副入口 87 副通路 89 轮毂侧副入口。
Claims (4)
1.一种排热回收发电装置，其中，包括：
多个蒸发器，其被并列地设置在工作介质的循环路径，利用各自温度不同的热介质使所述工作介质蒸发；
辐流式涡轮机，其由单个涡轮机叶轮构成，将各自从轴线方向上不同位置导入的来自各所述蒸发器的各所述工作介质的回旋能转换为旋转动力；
发电机，其利用所述辐流式涡轮机的旋转动力进行发电；
冷凝器，其冷凝通过所述辐流式涡轮机的所述工作介质；
所述涡轮机叶轮在外周端具有主入口，具有从径向向轴向弯曲的同时翼高依次变高的主通路，并且，在从该主通路的轮毂面分叉而向所述主通路的背面侧延伸的副通路的外周端，具有位于与所述主入口不同的径向位置的轮毂侧入口。
2.如权利要求1所述的排热回收发电装置，其特征在于，所述涡轮机叶轮在所述主通路的护罩面还至少具有一个护罩侧入口。
3.如权利要求1所述的排热回收发电装置，其特征在于，作为所述热介质，使用冷却内燃机本体的发动机冷却水，和使用冷却从该内燃机的增压机排出的压缩空气的空气冷却水。
4.如权利要求1所述的排热回收发电装置，其特征在于，作为所述热介质，使用冷却内燃机本体的发动机冷却水，和使用被该内燃机的排放气体加热空气冷却水的蒸汽，所述空气冷却水冷却从该内燃机的增压机排出的压缩空气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |