CN105775086B - 一种利用二氧化碳储能为动力的轮船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用二氧化碳储能为动力的轮船，包括船体、甲板、螺旋桨、太阳能发电系统、风力发电系统和以二氧化碳为载体的动力系统。以二氧化碳为载体的动力系统设有干冰储罐、液态二氧化碳泵和液态二氧化碳驱动单元。液态二氧化碳上部出口和液态二氧化碳下部出口连接到液态二氧化碳泵入口，液态二氧化碳泵出口的一路连接到干冰制造机，另一路通过液态二氧化碳管路连接到液态二氧化碳驱动单元。液态二氧化碳驱动单元出口通过压缩机连接到高温二氧化碳气体入口。本发明通过太阳能和风能发电，利用以二氧化碳为载体的动力系统进行储能和供能，为轮船行驶提供动力，并且为船上的空调系统和冷藏系统提供冷源，实现绿色能源轮船全天候水上行驶。

Description

一种利用二氧化碳储能为动力的轮船

技术领域

本发明属于水上运输交通工具技术领域，涉及一种轮船，具体涉及一种利用二氧化碳储能为动力的轮船。

背景技术

目前，公知的轮船是采用柴油、核能作为动力驱动，风能也只是用风吹所产生的阻力驱动。但是柴油驱动既消耗能源又污染大气，对环境造成破坏。核能驱动是属于清洁能源，但是不能广泛运用，也很危险。风帆驱动不能做得太大，可操作性低，风小不能正常运行。

公开号为CN101811568A的发明专利申请公开“一种风电轮船装置，包括采用风筒发电机组作为风电轮船的动力电源。风筒发电机组安装在轮船的甲板边沿上与甲板边沿下的船帮上，与轮船的船身呈流线形。风电轮船的船头为风筒发电机组的进风口，制成集风喇叭口形，风电轮船的船尾为风筒发电机组的出风口。风电轮船设置船载蓄电瓶与配电设施，一切动力设施全部采用电动力机械设备”。该专利直接利用风能驱动轮船航行，受自然风力和天气影响，不能保证正常水上行驶，并且只靠风力功率小不能驱动大的船舶。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用二氧化碳储能为动力的轮船，通过太阳能和风能发电，利用以二氧化碳为载体的动力系统进行储能和供能，为轮船提供动力，灵活调节能量，实现绿色能源轮船全天候水上行驶。

本发明利用二氧化碳储能为动力的轮船，包括船体、甲板、螺旋桨、太阳能发电系统。太阳能发电系统包括太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板通过电路连接到蓄电池。轮船设有以二氧化碳为载体的动力系统，以二氧化碳为载体的动力系统设有干冰储罐、液态二氧化碳泵和液态二氧化碳驱动单元。干冰储罐设有干冰入口、液态二氧化碳上部抽出口、液态二氧化碳下部出口、高温二氧化碳气体入口、二氧化碳气体出口和二氧化碳气体循环入口。干冰储罐的内部设有内壁循环管，外部设有外循环管、干冰过滤器和气液分离器。循环二氧化碳气体出口通过干冰过滤器和气液分离器连接到低温二氧化碳风机，低温二氧化碳风机出口和内壁循环管的出口经外循环管连接到二氧化碳气体循环入口。液态二氧化碳上部出口和液态二氧化碳下部出口连接到液态二氧化碳泵入口，液态二氧化碳泵出口分为两路，一路连接到干冰制造机，干冰制造机连接到干冰入口，另一路通过液态二氧化碳管路连接到液态二氧化碳驱动单元。液态二氧化碳驱动单元出口连接到压缩机，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路连接到高温二氧化碳气体入口。

液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器、冷凝器、蒸发器、膨胀机和减速器。液态二氧化碳泵出口通过液态二氧化碳管路连接到低温换热器，低温换热器出口通过冷凝器连接到蒸发器，蒸发器连接到膨胀机，膨胀机出口通过冷凝器连接到压缩机入口，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路连接到高温二氧化碳气体入口。膨胀机通过离合器与减速器连接，减速器与螺旋桨同轴连接。

本发明另一选择方案为液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器、冷凝器、蒸发器、膨胀机、工质泵和减速器。液态二氧化碳泵出口通过液态二氧化碳管路连接到低温换热器，低温换热器出口通过冷凝器连接到压缩机入口，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路连接到高温二氧化碳气体入口。膨胀机的工质出口通过冷凝器与循环泵连接，循环泵的出口通过蒸发器连接到膨胀机的工质入口。膨胀机通过离合器与减速器连接，减速器与螺旋桨同轴连接。通过工质循环驱动螺旋桨，工质为R22、 R407C 、R134A、R410A、丙烷或丁烷。

轮船设有冷藏换热器、冷藏压缩机、空调换热器和空调压缩机，低温换热器分别连接到冷藏换热器和空调换热器，冷藏换热器通过冷藏压缩机连接到低温换热器，空调换热器通过空调压缩机连接到低温换热器。轮船设有风力发电系统，风力发电机通过风力发电电路连接到蓄电池。风力发电机安装在轮船的船头、船尾甲板和船舱上。膨胀机为两台，一用一备，备用膨胀机与发电机同轴连接，发电机与蓄电池电路连接。风力发电机安装在轮船的船头、船尾甲板上。干冰储罐上设有人工加入干冰口和抽取液态二氧化碳口。液态二氧化碳上部抽出口通过三通阀分别与抽取液态二氧化碳口和液态二氧化碳泵连接。液态二氧化碳上部出口设有伸缩吸液管，伸缩吸液管插入干冰储罐的液态区；可以把液态二氧化碳抽入到干冰制造机制造干冰。干冰储罐设有有缝隙隔板和二氧化碳气体上部出口，隔板位于干冰储罐的中间，将干冰储罐分为两部分。二氧化碳气体上部出口位于干冰储罐一侧的上部，二氧化碳气体上部出口通过干冰过滤器和气液分离器连接到低温风机的入口。以二氧化碳为载体的动力系统可以用于驱动轮船、汽车、交通工具或固定的大型各类风机和其它需要直接驱动的场所，用膨胀机进行做功。工质可以为其它非氟物质又可以为二氧化碳本身。干冰储罐采用多种材料制作。

本发明利用二氧化碳储能为动力的轮，通过太阳能和风能发电，利用以二氧化碳为载体的动力系统进行储能和供能，为轮船行驶提供动力，灵活调节能量，并且为船上的空调系统和冷藏系统提供冷源，实现绿色能源轮船全天候水上行驶。安全环保，不仅节省了能源，还有利于较少温室气体排放，保护自然环境。以二氧化碳为载体的动力系统可以用于驱动轮船、汽车、交通工具或固定的大型各类风机和其它需要直接驱动的场所，用膨胀机进行做功，有较高的效率。

附图说明

图1为本发明利用二氧化碳储能为动力的轮船的结构示意图；

图2为本发明另一实施方式的结构示意图；

其中：1—蒸发器、2—螺旋桨、3—减速器、4—离合器、5—膨胀机、6—蓄电池、7—冷凝器、8—低温换热器、9—压缩机、10—冷藏换热器、11—液态二氧化碳管路、12—二氧化碳气体循环管、13—液态二氧化碳泵、14—内壁循环管、15—排空阀、16—隔板、17—干冰储罐、18—干冰制造机、19—伸缩吸液管、20—干冰入口、21—人工干冰加入口、22—液态二氧化碳上部抽出口、23—抽取液态二氧化碳口、24—气液分离器、25—干冰过滤器、26—安全阀、27—低温二氧化碳风机、28—甲板、29—太阳能电池板、30—空调换热器、31—空调压缩机、32—工质泵、33—风力发电机、34—船体、35—高温二氧化碳气体管路、36—发电机、37—冷藏压缩机、38—电路。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明利用二氧化碳储能为动力的轮船如图1所示，包括船体34、甲板28、螺旋桨2、发电机36、风力发电系统，太阳能发电系统，以二氧化碳为载体的动力系统。太阳能发电系统包括太阳能电池板29和蓄电池6，太阳能电池板通过电路38连接到蓄电池。风力发电系统包括风力发电机33和风力发电电路，风力发电机通过风力发电电路连接到蓄电池，风力发电机安装在轮船的船头、船尾甲板和船舱上。以二氧化碳为载体的动力系统设有干冰储罐17、液态二氧化碳泵13和液态二氧化碳驱动单元，干冰储罐设有干冰入口20、液态二氧化碳上部抽出口22、液态二氧化碳下部出口、高温二氧化碳气体入口、二氧化碳气体出口和二氧化碳气体循环入口。干冰储罐的内部设有内壁循环管14，外部设有外循环管、干冰过滤器25和气液分离器24。循环二氧化碳气体出口通过干冰过滤器、气液分离器连接到低温二氧化碳风机27，低温二氧化碳风机出口和内壁循环管的出口经外循环管连接到二氧化碳气体循环入口。液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器8、冷凝器7、蒸发器1、膨胀机5和减速器3，液态二氧化碳上部出口和液态二氧化碳下部出口连接到液态二氧化碳泵入口，液态二氧化碳泵出口分为两路，一路连接到干冰制造机，干冰制造机连接到干冰入口，另一路通过液态二氧化碳管路11连接到低温换热器，低温换热器出口通过冷凝器连接到蒸发器，蒸发器连接到膨胀机，膨胀机出口通过冷凝器连接到压缩机入口，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路35连接到高温二氧化碳气体入口。膨胀机通过离合器4与减速器连接，减速器与螺旋桨2同轴连接。

轮船设有冷藏换热器10、冷藏压缩机37、空调换热器30和空调压缩机31，低温换热器8分别连接到冷藏换热器和空调换热器，冷藏换热器通过冷藏压缩机连接到低温换热器，空调换热器通过空调压缩机连接到低温换热器。膨胀机5为两台，一用一备，备用膨胀机与发电机同轴连接，发电机与蓄电池6电路连接。干冰储罐17上设有人工加入干冰口21和抽取液态二氧化碳口23。液态二氧化碳上部抽出口通过三通阀分别与抽取液态二氧化碳口和液态二氧化碳泵13连接。液态二氧化碳上部出口22设有伸缩吸液管19，伸缩吸液管插入干冰储罐的液态区。可以把液态二氧化碳抽入到干冰制造机制造干冰。干冰储罐17设有有缝隙的隔板16和二氧化碳气体上部出口，隔板位于干冰储罐的中间，将干冰储罐分为两部分。二氧化碳气体上部出口位于干冰储罐一侧的上部，二氧化碳气体上部出口通过干冰过滤器25和气液分离器24连接到低温风机27的入口。

本发明的运行方式是：轮船的太阳能电池板发的电，风力发电机发的电通过电路储存到蓄电池。轮船行驶时利用以二氧化碳为载体的动力系统驱动轮船，具体为干冰储罐通过液态二氧化碳下部出口和液态二氧化碳上部抽出口用液态二氧化碳泵抽出液态二氧化碳至低温换热器8放出部分冷量为冷藏换热器10和空调换热器30提供冷量。然后经冷凝器到蒸发器1蒸发，蒸发的气态二氧化碳到膨胀机做功，通过离合器和变速器带动螺旋桨转动，驱动船舶行驶。做完功后的高温二氧化碳气体经冷凝器与液态二氧化碳换热后到压缩机压缩，压缩后二氧化碳经高温二氧化碳气体管路35返回干冰储罐的二氧化碳气体入口。高温二氧化碳气体管路的高温二氧化碳气体一部分经高温二氧化碳气体入口进入干冰储罐上部空间，另一部分进入内壁循环管进行冷却。内壁循环管冷却后经外循环管返回循环入口。二氧化碳气体经低温二氧化碳气体出口、干冰过滤器过滤和气液分离器分离也进入低温二氧化碳风机。

实施例2

本发明的另一实施方式如图2所示，液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器8、冷凝器7、蒸发器1、膨胀机5、工质泵32和减速器3。液态二氧化碳泵出口13通过液态二氧化碳管路11连接到低温换热器，低温换热器出口通过冷凝器连接到压缩机入口，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路35连接到高温二氧化碳气体入口。膨胀机的工质出口通过冷凝器与循环泵连接，循环泵的出口通过蒸发器连接到膨胀机的工质入口。膨胀机通过离合器4与减速器连接，减速器与螺旋桨2同轴连接。工质为丙烷，液态二氧化碳通过冷凝器将冷能量传递给工质，通过工质循环利用膨胀机进行做功驱动轮船行驶。本实施例结构和操作与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种利用二氧化碳储能为动力的轮船，包括船体（34）、甲板（28）、螺旋桨（2）、太阳能发电系统，所述太阳能发电系统包括太阳能电池板（29）和蓄电池（6），所述太阳能电池板通过电路（38）连接到蓄电池；其特征是：所述轮船设有以二氧化碳为载体的动力系统，所述以二氧化碳为载体的动力系统设有干冰储罐（17）、液态二氧化碳泵（13）和液态二氧化碳驱动单元，所述干冰储罐设有干冰入口（20）、液态二氧化碳上部抽出口（22）、液态二氧化碳下部出口、高温二氧化碳气体入口、二氧化碳气体出口和二氧化碳气体循环入口；所述干冰储罐的内部设有内壁循环管（14），外部设有外循环管、干冰过滤器（25）和气液分离器（24）；循环二氧化碳气体出口通过干冰过滤器和气液分离器连接到低温二氧化碳风机(27），低温二氧化碳风机出口和内壁循环管的出口经外循环管连接到二氧化碳气体循环入口；所述液态二氧化碳上部抽出口和液态二氧化碳下部出口连接到液态二氧化碳泵入口，液态二氧化碳泵出口分为两路，一路连接到干冰制造机，干冰制造机连接到干冰入口，另一路通过液态二氧化碳管路（11）连接到液态二氧化碳驱动单元；所述液态二氧化碳驱动单元出口连接到压缩机（9），压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路（35）连接到高温二氧化碳气体入口；所述液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器（8）、冷凝器（7）、蒸发器（1）、膨胀机（5）和减速器（3），所述液态二氧化碳泵（13）出口通过液态二氧化碳管路（11）连接到低温换热器，低温换热器出口通过冷凝器连接到蒸发器，蒸发器连接到膨胀机，膨胀机出口通过冷凝器连接到压缩机入口，压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路（35）连接到高温二氧化碳气体入口；所述膨胀机通过离合器（4）与减速器连接，减速器与螺旋桨（2）同轴连接；所述轮船设有冷藏换热器（10）、冷藏压缩机（37）、空调换热器（30）和空调压缩机（31），所述低温换热器（8）分别连接到冷藏换热器和空调换热器，冷藏换热器通过冷藏压缩机连接到低温换热器，空调换热器通过空调压缩机连接到低温换热器；所述干冰储罐（17）上设有人工加入干冰口（21）和抽取液态二氧化碳口（23）；液态二氧化碳上部抽出口通过三通阀分别与抽取液态二氧化碳口和液态二氧化碳泵（13）连接；所述液态二氧化碳上部抽出口（22）设有伸缩吸液管（19），所述伸缩吸液管插入干冰储罐的液态区；可以把液态二氧化碳抽入到干冰制造机制造干冰。

2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：所述液态二氧化碳驱动单元包括低温换热器（8）、冷凝器（7）、蒸发器（1）、膨胀机（5）、工质泵（32）和减速器（3）；所述液态二氧化碳泵出口（13）通过液态二氧化碳管路（11）连接到低温换热器，所述低温换热器出口通过冷凝器连接到压缩机入口，所述压缩机出口通过高温二氧化碳气体管路（35）连接到高温二氧化碳气体入口；所述膨胀机的工质出口通过冷凝器与循环泵连接，循环泵的出口通过蒸发器连接到膨胀机的工质入口；所述膨胀机通过离合器（4）与减速器连接，减速器与螺旋桨（2）同轴连接。

3.根据权利要求2所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：所述工质为R22、R407C 、R134A、R410A、丙烷或丁烷。

4.根据权利要求1所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：轮船设有发电机（36），所述膨胀机（5）为两台，一用一备，所述备用膨胀机与发电机同轴连接，所述发电机与蓄电池（6）电路连接。

5.根据权利要求1所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：所述轮船设有风力发电系统，风力发电系统包括风力发电机（33）和风力发电电路，风力发电机通过风力发电电路连接到蓄电池（6）；所述风力发电机安装在轮船的船头、船尾甲板和船舱上。

6.根据权利要求1所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：所述干冰储罐（17）设有有缝隙的隔板（16）和二氧化碳气体上部出口，所述隔板位于干冰储罐的中间，将干冰储罐分为两部分；所述二氧化碳气体上部出口位于干冰储罐一侧的上部，二氧化碳气体上部出口通过干冰过滤器（25）和气液分离器（24）连接到低温风机（27）的入口。

7.根据权利要求2所述的利用二氧化碳储能为动力的轮船，其特征是：所述工质为非氟物质；所述干冰储罐（17）采用多种材料制作。