CN109026306A - 船舶废气余热回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶废气余热回收利用系统，包括与排气系统的出气管连接的排气管、管壁由半导体导热材料制成的导热管、将排气管与导热管连接的消声器、与导热管管壁电连接的温差发电模块、电连接至温差发电模块的逆变器以及分别与逆变器电连接的电网、负载和蓄电池组，温差发电模块、逆变器、电网、负载和蓄电池组均连接至PLC芯片；工作时导热管通入水和废气，半导体导热材料产生温度变化形成温差，温差发电模块利用温差产生直流电，逆变器将直流电转换成交流电后并入电网或给蓄电池组充电，电网将电能传递给负载直接使用。本发明能将低品位的船舶余热回收利用起来。
Description
技术领域
本发明属于船舶废气余热回收利用技术领域，具体涉及一种船舶废气余热回收利用系统。
背景技术
发展绿色、节能、环保型船舶一直是世界各国造船界和航运界研究的重要课题，它关系到节约然料，资源和费用、环境保护以及船舶运营经济效益等问题。对于船舶的主推进装置选择而言，柴油机以其较好的经济性、宽广的功率范围、重量轻、可靠性高、寿命长等一系列优点，已在船舶主推进装置中取得了绝对的统治地位。由于低速二冲程柴油机的应用，使得船舶运输业得到了突飞猛进的发展，自柴油机诞生之日起至今己有百年历史，虽然这期间柴油机的内燃烧技术以及CAE技术日趋完善，但其做功效率己经接近物理极限，如果没有新技术的再次助力，仅仅通过优化缸内燃烧技术和改变柴油机结构的方式，很难再有较大的提升空间。
柴油机产生的热量主要用于产生动力，其余的热量主要以烟气、水或滑油冷却以及热辐射等方式排放到大气环境中。假如按照船舶正常航行时SMCR的85％，按照一年航行280天算，那么每年将有31726t的重油以废气、空冷器冷却水散热以及缸套冷却水散热的方式排放到环境中，如果这部分热量可以通过回收加以利用，不仅可以为企业节省燃油费用，提高船舶经济性使企业获得巨大的经济收益，也可以减少船舶尾气排放从而降低船舶能效营运指数(EEOI)，保护海洋环境免受污染，满足国际公约对船舶排放的相关要求。
目前，船舶余热回收利用系统已得到了广泛的应用，但在船舶主推动柴油机负载低于50％时，因废气温度较低，该系统往往会停止工作，此工况下大量的废气直接排放到了大气中，从而导致该部分能量未有效利用。
发明内容
本发明的目的是提供的一种船舶废气余热回收利用系统，本发明能将低品位的船舶余热回收利用起来。
本发明所采用的技术方案是：
一种船舶废气余热回收利用系统，包括与排气系统的出气管连接的排气管、管壁由半导体导热材料制成的导热管、将排气管与导热管连接的消声器、与导热管管壁电连接的温差发电模块、电连接至温差发电模块的逆变器以及分别与逆变器电连接的电网、负载和蓄电池组，温差发电模块、逆变器、电网、负载和蓄电池组均连接至PLC芯片，导热管的进水口和出水口各自连接至高压水泵、进气口连接至消声器且位于进水口上游、出气口朝上伸出；工作时导热管通入水和废气，半导体导热材料产生温度变化形成温差，温差发电模块利用温差产生直流电，逆变器将直流电转换成交流电后并入电网或给蓄电池组充电，电网将电能传递给负载直接使用。
进一步地，导热管管壁的半导体导热材料为热电陶瓷。
进一步地，温差发电模块依次通过稳压模块和隔离控制器与逆变器电连接，稳压模块和隔离控制器均连接至PLC芯片。
进一步地，导热管呈S型设置。
进一步地，排气系统包括主柴油机烟囱、燃油锅炉烟囱和焚烧炉烟囱。
进一步地，消声器通过膨胀接头安装在排气管上。
本发明的有益效果是：
本发明的原理是利用热点效应，热电效应是指利用半导体导热材料将热能直接转换成电能的一种技术，半导体导热材料在低温区间具有较高的转化效率，正好可以弥补传统的船舶余热回收利用系统工作在低负荷，船舶柴油机负载低于50％时废气热量未被利用的缺陷，无需化学反应或流体介质，也不需要运动部件，安全无污染，是一种固态、绿色的能量转换方式；该系统完全独立于现有的船舶余热回收利用装置，将低品位的船舶余热回收利用起来，不仅能使船舶企业获得巨大的经济效益也能使海洋环境得到保护。
附图说明
图1本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种船舶废气余热回收利用系统，包括与排气系统的出气管连接的排气管、管壁由半导体导热材料制成的导热管、将排气管与导热管连接的消声器、与导热管管壁电连接的温差发电模块、电连接至温差发电模块的逆变器以及分别与逆变器电连接的电网、负载和蓄电池组，温差发电模块、逆变器、电网、负载和蓄电池组均连接至PLC芯片，导热管的进水口和出水口各自连接至高压水泵、进气口连接至消声器且位于进水口上游、出气口朝上伸出；工作时导热管通入水和废气，半导体导热材料产生温度变化形成温差，温差发电模块利用温差产生直流电，逆变器将直流电转换成交流电后并入电网或给蓄电池组充电，电网将电能传递给负载直接使用。
本发明的原理是利用热点效应，热电效应是指利用半导体导热材料将热能直接转换成电能的一种技术，半导体导热材料在低温区间具有较高的转化效率，正好可以弥补传统的船舶余热回收利用系统工作在低负荷，船舶柴油机负载低于50％时废气热量未被利用的缺陷，无需化学反应或流体介质，也不需要运动部件，安全无污染，是一种固态、绿色的能量转换方式；该系统完全独立于现有的船舶余热回收利用装置，将低品位的船舶余热回收利用起来，不仅能使船舶企业获得巨大的经济效益也能使海洋环境得到保护。
在本实施例中，导热管管壁的半导体导热材料为热电陶瓷，排气系统包括主柴油机烟囱、燃油锅炉烟囱和焚烧炉烟囱，消声器通过膨胀接头安装在排气管上。
如图1所示，在本实施例中，温差发电模块依次通过稳压模块和隔离控制器与逆变器电连接，稳压模块和隔离控制器均连接至PLC芯片。
如图1所示，在本实施例中，导热管呈S型设置，提高了换热产生的温差效果。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：包括与排气系统的出气管连接的排气管、管壁由半导体导热材料制成的导热管、将排气管与导热管连接的消声器、与导热管管壁电连接的温差发电模块、电连接至温差发电模块的逆变器以及分别与逆变器电连接的电网、负载和蓄电池组，温差发电模块、逆变器、电网、负载和蓄电池组均连接至PLC芯片，导热管的进水口和出水口各自连接至高压水泵、进气口连接至消声器且位于进水口上游、出气口朝上伸出；工作时导热管通入水和废气，半导体导热材料产生温度变化形成温差，温差发电模块利用温差产生直流电，逆变器将直流电转换成交流电后并入电网或给蓄电池组充电，电网将电能传递给负载直接使用。
2.如权利要求1所述的船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：导热管管壁的半导体导热材料为热电陶瓷。
3.如权利要求1所述的船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：温差发电模块依次通过稳压模块和隔离控制器与逆变器电连接，稳压模块和隔离控制器均连接至PLC芯片。
4.如权利要求1所述的船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：导热管呈S型设置。
5.如权利要求1至4任一所述的船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：排气系统包括主柴油机烟囱、燃油锅炉烟囱和焚烧炉烟囱。
6.如权利要求1至4任一所述的船舶废气余热回收利用系统，其特征在于：消声器通过膨胀接头安装在排气管上。
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