CN111691935B - 一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，旨在解决现有的船用燃气发电机组余热利用率低的不足。该发明包括液化天然气储罐、再气化缓冲罐、天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器，液化天然气储罐和再气化缓冲罐之间连通气化管道，再气化缓冲罐给天然气发电机供应天然气用于天然气发电机的发电，天然气发电机排放的烟气先对对余热换热器内进行加热产生蒸汽，之后烟气对气化通道内的天然气进行加热，余热换热器内产生的蒸汽用于蒸汽发电机的发电，蒸汽发电机的余热对气化通道内的天然气进行加热。天然气发电机产生的余热用于余热换热器产生蒸汽，蒸汽驱动蒸汽发电机工作，形成天然气和蒸汽联合发电，余热利用率高。

Description

一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，更具体地说，它涉及一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置。
背景技术
传统的船用燃气发电机组，其能量转换效率约仅为38%左右，大量的热值被冷却水带走，或者随烟气排放到大气中，造成热量的浪费。现有技术也有对余热进行利用，如利用热量制造淡水，以及利用热量对液态天然气进行再气化，虽然降低了能量损失，但是大部分的剩余热值无法得到完全利用。
发明内容
本发明克服了现有的船用燃气发电机组余热利用率低的不足，提供了一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，天然气发电机产生的余热用于余热换热器产生蒸汽，蒸汽驱动蒸汽发电机工作，形成天然气和蒸汽联合发电，余热利用率高。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，包括均安装在船体上的液化天然气储罐、再气化缓冲罐、天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器，液化天然气储罐和再气化缓冲罐之间连通气化管道，再气化缓冲罐给天然气发电机供应天然气用于天然气发电机的发电，天然气发电机排放的烟气先对余热换热器内进行加热产生蒸汽，之后烟气对气化通道内的天然气进行加热，最后向外排放，余热换热器内产生的蒸汽用于蒸汽发电机的发电，蒸汽发电机的余热对气化通道内的天然气进行加热后再向外排放。
工作时，天然气给天然气发电机供气进行燃烧发电，发电过程中产生的高温烟气大约500-600摄氏度，高温烟气输送到余热换热器内，用来加热蒸汽至450-540摄氏度用于蒸汽发电机的发电。将天然气热力循环和蒸汽热力循环叠加组合起来，先用高温高压烟气驱动天然气发电机发电；再将排出的500～600℃的烟气用于余热换热器产生蒸汽，产生的蒸汽驱动蒸汽发电机发电，这就组成了天然气和蒸汽联合循环发电。从余热换热器内输送的烟气用于气化通道内的天然气进行加热再气化，提高天然气温度。蒸汽发电机排出的余热气化通道内的天然气进行加热后再向外排放。因此整个装置充分利用了余热，余热利用率高。这种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置的天然气发电机产生的余热用于余热换热器产生蒸汽，蒸汽驱动蒸汽发电机工作，形成天然气和蒸汽联合发电，余热利用率高。
作为优选，还包括制冷换热器，制冷换热器和气化管道之间连接循环换热管，循环换热管内装有换热液，循环换热管一端置于制冷换热器内，另一端置于气化管道内，换热液在循环换热管内循环流动，换热液在制冷换热器内吸热，换热液在气化管道内放热。循环换热管内的换热液在制冷换热器内吸热，在气化管道内放热，提高天然气的再气化效果。
作为优选，制冷换热器上设有进水口和出水口，进水口送入海水，出水口输出海水供应给天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器。采用海水作为冷却媒介，资源丰富，成本低，有效解决设备过热问题。
作为优选，天然气发电机、蒸汽发电机均为涡轮发电机。
作为优选，余热换热器和蒸汽发电机之间连接蒸汽输送管，蒸汽发电机和气化通道之间连接蒸汽余热管，蒸汽输送管和蒸汽余热管之间连接蒸汽支管。当气化通道内天然气的气化效果不佳时，直接通过蒸汽支管内的蒸汽对气化通道内的天然气进行加热，提高气化效果。
作为优选，余热换热器包括换热器水箱、换热烟管，天然气发电机排放的烟气从换热烟管进入，对换热器水箱内的水进行加热后从换热烟管另一端输出用于对气化通道内的天然气进行加热；换热器水箱内上部位置设有蒸汽排放口，换热器水箱内安装转轴、离合杆，转轴上安装驱动叶片，驱动叶片安装在蒸汽排放口位置并由蒸汽带动转动；换热烟管上活动套装刮垢套，刮垢套上连接用于拉动刮垢套左右移动的拉绳，换热器水箱内换热烟管的两端位置分别安装左拉组件、右拉组件，左拉组件和右拉组件均包括定位轮、卷轴、可触碰到刮垢套的触动开关，卷轴端部设有从动锥齿轮，拉绳两端分别绕过定位轮后卷绕在卷轴上；转轴上和两从动锥齿轮对应安装有两主动锥齿轮，离合杆上转动安装左过渡锥齿轮、右过渡锥齿轮，换热器水箱上安装用于推拉离合杆的平移活塞缸，触动开关用于触发启动平移活塞缸，平移活塞缸带动离合杆向左移动到位后左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间，平移活塞缸带动离合杆向右移动到位后右过渡锥齿轮啮合传动在右拉组件的从动锥齿轮与右侧的主动锥齿轮之间。
余热换热器长时间工作容易在换热烟管外壁残留水垢，残留的水垢会影响换热效果。通过刮垢套在换热烟管上的往复移动刮除换热烟管外壁上的水垢，保证换热效果。余热换热器内产生的蒸汽从蒸汽排放口排出进入蒸汽发电机，蒸汽在蒸汽排放口位置流动从而带动驱动叶片转动，从而使转轴转动。当左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间时，左拉组件的卷轴转动对拉绳进行卷绕，拉绳拉动刮垢套向左移动，刮垢套触碰到左拉组件的触动开关后，平移活塞缸工作推动离合杆向右移动使右过渡锥齿轮啮合传动在右拉组件的从动锥齿轮与右侧的主动锥齿轮之间，此时左过渡锥齿轮与主动锥齿轮分离，右拉组件的卷轴转动对拉绳进行卷绕，拉绳拉动刮垢套向右移动，刮垢套触碰到右拉组件的触动开关后，平移活塞缸工作推动离合杆向左移动使左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间，此时右过渡锥齿轮与主动锥齿轮分离，如此实现刮垢套在换热烟管上左右往返移动，刮除换热烟管外壁上水垢，防止换热烟管外壁上残留水垢而影响换热效果。
作为优选，换热烟管呈波浪形结构。波浪形的换热烟管延长了路径，提高换热效果。
作为优选，刮垢套内壁上均布设有若干缓冲刮条，刮垢套上和缓冲刮条对应设有安装孔，安装孔内端设有定位凸缘，缓冲刮条上设有定位凸起，安装孔外端连接弹簧盖，弹簧盖和缓冲刮条之间安装缓冲弹簧，定位凸起抵接在定位凸缘上，缓冲刮条径向延伸出刮垢套内壁。
缓冲刮条便于刮除换热烟管外壁上的水垢，同时缓冲刮条能够径向缓冲移动，避免出现卡滞现象。
作为优选，换热器水箱内蒸汽排放口位置连接安装架，转轴右端转动安装在安装架上，换热器水箱内转轴对应位置设有安装座，转轴左端转动安装在安装座上。转轴安装平稳可靠。
作为优选，换热器水箱内离合杆两端对应位置均设有定位座，定位座上设有插装孔，离合杆两端分别可滑动插装在两定位座的插装孔中，平移活塞缸安装在一定位座上，平移活塞缸伸缩杆与离合杆端部连接。离合杆两端插装在插装孔中，可实现移动，而不会转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置的天然气发电机产生的余热用于余热换热器产生蒸汽，蒸汽驱动蒸汽发电机工作，形成天然气和蒸汽联合发电，余热利用率高；（2）余热换热器内的换热烟管长时间使用后不会残留水垢，保证了换热效果。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本发明的余热换热器的结构示意图；
图3是本发明的刮垢套的剖视图；
图中：1、船体，2、液化天然气储罐，3、再气化缓冲罐，4、天然气发电机，5、蒸汽发电机，6、余热换热器，7、制冷换热器，8、气化管道，9、循环换热管，10、循环泵，11、蒸汽输送管，12、蒸汽余热管，13、蒸汽支管，14、供气管，15、进水管，16、送水泵，17、换热器水箱，18、换热烟管，19、蒸汽排放口，20、转轴，21、离合杆，22、驱动叶片，23、刮垢套，24、拉绳，25、左拉组件，26、右拉组件，27、定位轮，28、卷轴，29、触动开关，30、从动锥齿轮，31、主动锥齿轮，32、左过渡锥齿轮，33、右过渡锥齿轮，34、平移活塞缸，35、缓冲刮条，36、安装孔，37、定位凸缘，38、定位凸起，39、弹簧盖，40、缓冲弹簧，41、安装架，42、安装座，43、定位座，44、插装孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例：一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置（参见附图1、附图2、附图3），包括均安装在船体1上的液化天然气储罐2、再气化缓冲罐3、天然气发电机4、蒸汽发电机5、余热换热器6、制冷换热器7，液化天然气储罐和再气化缓冲罐之间连通气化管道8，再气化缓冲罐给天然气发电机供应天然气用于天然气发电机的发电，天然气发电机排放的烟气先对余热换热器内进行加热产生蒸汽，之后烟气对气化通道内的天然气进行加热，最后向外排放，余热换热器内产生的蒸汽用于蒸汽发电机的发电，蒸汽发电机的余热对气化通道内的天然气进行加热后再向外排放。天然气发电机、蒸汽发电机均为涡轮发电机。
制冷换热器和气化管道之间连接循环换热管9，循环换热管上安装循环泵10，循环换热管内装有换热液，循环换热管一端置于制冷换热器内，另一端置于气化管道内，换热液在循环换热管内循环流动，换热液在制冷换热器内吸热，换热液在气化管道内放热。制冷换热器上设有进水口和出水口，进水口送入海水，出水口输出海水供应给天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器。海水作为天然气发电机、蒸汽发电机的冷却介质。海水送入余热换热器内加热产生蒸汽。余热换热器和蒸汽发电机之间连接蒸汽输送管11，蒸汽发电机和气化通道之间连接蒸汽余热管12，蒸汽输送管和蒸汽余热管之间连接蒸汽支管13。
再气化缓冲罐和天然气发电机之间连接供气管14。制冷换热器上的进水口连接进水管15，进水管通入海水中，进水管上安装送水泵16。蒸汽余热管通入气化管道对天然气进行加热后通入海水中。天然气发电机排出的烟气先在余热换热器内热交换，再在气化通道内进行热交换，最后通入海水中。
余热换热器包括换热器水箱17、换热烟管18，天然气发电机排放的烟气从换热烟管进入，对换热器水箱内的水进行加热后从换热烟管另一端输出用于对气化通道内的天然气进行加热；换热器水箱内上部位置设有蒸汽排放口19，蒸汽输送管连接在蒸汽排放口位置。换热器水箱内安装转轴20、离合杆21，转轴上安装驱动叶片22，驱动叶片安装在蒸汽排放口位置并由蒸汽带动转动；换热烟管上活动套装刮垢套23，刮垢套上连接用于拉动刮垢套左右移动的拉绳24，换热器水箱内换热烟管的两端位置分别安装左拉组件25、右拉组件26，左拉组件和右拉组件均包括定位轮27、卷轴28、可触碰到刮垢套的触动开关29，卷轴端部设有从动锥齿轮30，拉绳两端分别绕过定位轮后卷绕在卷轴上；转轴上和两从动锥齿轮对应安装有两主动锥齿轮31，离合杆上转动安装左过渡锥齿轮32、右过渡锥齿轮33，换热器水箱上安装用于推拉离合杆的平移活塞缸34，触动开关用于触发启动平移活塞缸，平移活塞缸带动离合杆向左移动到位后左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间，平移活塞缸带动离合杆向右移动到位后右过渡锥齿轮啮合传动在右拉组件的从动锥齿轮与右侧的主动锥齿轮之间。
刮垢套内壁上均布设有若干缓冲刮条35，刮垢套上和缓冲刮条对应设有安装孔36，安装孔内端设有定位凸缘37，缓冲刮条上设有定位凸起38，安装孔外端连接弹簧盖39，弹簧盖和缓冲刮条之间安装缓冲弹簧40，定位凸起抵接在定位凸缘上，缓冲刮条径向延伸出刮垢套内壁。换热器水箱内蒸汽排放口位置连接安装架41，转轴右端转动安装在安装架上，换热器水箱内转轴对应位置设有安装座42，转轴左端转动安装在安装座上。换热器水箱内离合杆两端对应位置均设有定位座43，定位座上设有插装孔44，离合杆两端分别可滑动插装在两定位座的插装孔中，平移活塞缸安装在一定位座上，平移活塞缸伸缩杆与离合杆端部连接。
当左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间时，左拉组件的卷轴转动对拉绳进行卷绕，拉绳拉动刮垢套向左移动，刮垢套触碰到左拉组件的触动开关后，平移活塞缸工作推动离合杆向右移动使右过渡锥齿轮啮合传动在右拉组件的从动锥齿轮与右侧的主动锥齿轮之间，此时左过渡锥齿轮与主动锥齿轮分离，右拉组件的卷轴转动对拉绳进行卷绕，拉绳拉动刮垢套向右移动，刮垢套触碰到右拉组件的触动开关后，平移活塞缸工作推动离合杆向左移动使左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间，此时右过渡锥齿轮与主动锥齿轮分离，如此实现刮垢套在换热烟管上左右往返移动，刮除换热烟管外壁上水垢，防止换热烟管外壁上残留水垢而影响换热效果。
工作时，天然气给天然气发电机供气进行燃烧发电，发电过程中产生的高温烟气大约500-600摄氏度，高温烟气输送到余热换热器内，用来加热蒸汽至450-540摄氏度用于蒸汽发电机的发电。将天然气热力循环和蒸汽热力循环叠加组合起来，先用高温高压烟气驱动天然气发电机发电；再将排出的500～600℃的烟气用于余热换热器产生蒸汽，产生的蒸汽驱动蒸汽发电机发电，这就组成了天然气和蒸汽联合循环发电。从余热换热器内输送的烟气用于气化通道内的天然气进行加热再气化，提高天然气温度。蒸汽发电机排出的余热气化通道内的天然气进行加热后再向外排放。因此整个装置充分利用了余热，余热利用率高。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，包括均安装在船体上的液化天然气储罐、再气化缓冲罐、天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器，液化天然气储罐和再气化缓冲罐之间连通气化管道，再气化缓冲罐给天然气发电机供应天然气用于天然气发电机的发电，天然气发电机排放的烟气先对余热换热器内进行加热产生蒸汽，之后烟气对气化通道内的天然气进行加热，最后向外排放，余热换热器内产生的蒸汽用于蒸汽发电机的发电，蒸汽发电机的余热对气化通道内的天然气进行加热后再向外排放；余热换热器包括换热器水箱、换热烟管，天然气发电机排放的烟气从换热烟管进入，对换热器水箱内的水进行加热后从换热烟管另一端输出用于对气化通道内的天然气进行加热；换热器水箱内上部位置设有蒸汽排放口，换热器水箱内安装转轴、离合杆，转轴上安装驱动叶片，驱动叶片安装在蒸汽排放口位置并由蒸汽带动转动；换热烟管上活动套装刮垢套，刮垢套上连接用于拉动刮垢套左右移动的拉绳，换热器水箱内换热烟管的两端位置分别安装左拉组件、右拉组件，左拉组件和右拉组件均包括定位轮、卷轴、可触碰到刮垢套的触动开关，卷轴端部设有从动锥齿轮，拉绳两端分别绕过定位轮后卷绕在卷轴上；转轴上和两从动锥齿轮对应安装有两主动锥齿轮，离合杆上转动安装左过渡锥齿轮、右过渡锥齿轮，换热器水箱上安装用于推拉离合杆的平移活塞缸，触动开关用于触发启动平移活塞缸，平移活塞缸带动离合杆向左移动到位后左过渡锥齿轮啮合传动在左拉组件的从动锥齿轮与左侧的主动锥齿轮之间，平移活塞缸带动离合杆向右移动到位后右过渡锥齿轮啮合传动在右拉组件的从动锥齿轮与右侧的主动锥齿轮之间。
2.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，还包括制冷换热器，制冷换热器和气化管道之间连接循环换热管，循环换热管内装有换热液，循环换热管一端置于制冷换热器内，另一端置于气化管道内，换热液在循环换热管内循环流动，换热液在制冷换热器内吸热，换热液在气化管道内放热。
3.根据权利要求2所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，制冷换热器上设有进水口和出水口，进水口送入海水，出水口输出海水供应给天然气发电机、蒸汽发电机、余热换热器。
4.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，天然气发电机、蒸汽发电机均为涡轮发电机。
5.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，余热换热器和蒸汽发电机之间连接蒸汽输送管，蒸汽发电机和气化通道之间连接蒸汽余热管，蒸汽输送管和蒸汽余热管之间连接蒸汽支管。
6.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，换热烟管呈波浪形结构。
7.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，刮垢套内壁上均布设有若干缓冲刮条，刮垢套上和缓冲刮条对应设有安装孔，安装孔内端设有定位凸缘，缓冲刮条上设有定位凸起，安装孔外端连接弹簧盖，弹簧盖和缓冲刮条之间安装缓冲弹簧，定位凸起抵接在定位凸缘上，缓冲刮条径向延伸出刮垢套内壁。
8.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，换热器水箱内蒸汽排放口位置连接安装架，转轴右端转动安装在安装架上，换热器水箱内转轴对应位置设有安装座，转轴左端转动安装在安装座上。
9.根据权利要求1所述的一种发电船上用的天然气和蒸汽联合发电装置，其特征是，换热器水箱内离合杆两端对应位置均设有定位座，定位座上设有插装孔，离合杆两端分别可滑动插装在两定位座的插装孔中，平移活塞缸安装在一定位座上，平移活塞缸伸缩杆与离合杆端部连接。
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