CN113586190A - 一种基于orc发电的船舶余热回收利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，包括安装板和处理箱，所述安装板的顶部与处理箱的底部固定连接，并且汽轮机箱右侧的中部固定连接有接电端口，所述处理箱右侧的顶部固定连接有制冷器，并且处理箱左侧的顶部贯穿有耐热金属管，所述耐热金属管左侧的顶部连通有柴油机排气管，本发明涉及船舶热能回收技术领域。该基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，对较低温度热源的利用有较高的循环效率；非常高的汽轮机效率；自动化程度高，简单的启停控制，一键启停；自动连续运行，无人值守；负荷适应广，最低可带10％的负荷安全可靠运行；冷却水用量少；维护费用低；橇式结构，安装快捷，占地面积小。
Description
技术领域
本发明涉及船舶热能回收技术领域，具体为一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置。
背景技术
全球气候变暖问题已经成为国际社会共同关注的热点问题，造成其的主要原因是温室气体的大量排放，主要包括二氧化碳、氧化亚氮、甲烷等气体。国际海事组织(IMO)在MEPC的第59次会议中，第一次明确提出了船舶能效营运指数EEOI的概念及意义，并在2010年第61届会议上将船舶能效管理计划(SEEMP)纳入《1973年国际防止船舶造成污染公约》修正案，对船舶能效管理提出了系统性的要求，规定了船舶和船队的减排责任，并要求于2013年1月1日起强制实施。
当前船舶上对余热的方式主要为船舶余热回收利用主要分为两个方面，一是高品位余热，主要是废气余压能的利用；二是低品位余热，主要以废气余热回收利用，对于废气余压能主要以涡轮的方式利用回收，常见的有动力涡轮和涡轮增压技术，比如主机废气涡轮增压器，而对于废气余热能的回收，通常的做法是直接作为其他用热设备的加热热源使用，比如加热热水、为海水淡化装置提供热源、加热油舱、供暖等，可以替代燃油锅炉对全船供汽，达到节省燃油的目的，除此之外，也有相关院校和人员对船舶余热发电和利用余热制冷进行相关研究。
余热发电方式主要有温差发电方式、ORC朗肯循环发电方式，有机朗肯循环(OrganicRankineCycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成，在该项目中，采用ORC有机朗肯循环的方式利用柴油机余热发电，ORC技术与常规的水蒸气朗肯循环相比有很多优点,主要体现在回收显热方面有较高的效率。
本项目拟设计一种余热发电的综合余热利用系统，利用船舶柴油机余热发电，验证此系统的经济效益和社会效益。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，解决了上述背景技术中所提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，包括安装板和处理箱，所述安装板的顶部与处理箱的底部固定连接，所述处理箱顶部的中部通过固定件固定连接有汽轮机箱，并且汽轮机箱内腔两侧的中部均固定连接有转动轴，所述转动轴之间固定连接有汽轮机转子，并且汽轮机箱右侧的中部固定连接有接电端口，所述处理箱右侧的顶部固定连接有制冷器，并且处理箱左侧的顶部贯穿有耐热金属管，所述耐热金属管左侧的顶部连通有柴油机排气管，并且耐热金属管的表面固定连接有单向阀，所述单向阀的表面通过固定件与处理箱的顶部固定连接。
优选的，所述汽轮机箱内腔底部表面的两侧均贯穿有传输管，所述传输管的底端贯穿处理箱并延伸至处理箱的内腔。
优选的，所述处理箱内腔顶部和底部之间的中部固定连接有高温隔离板，并且处理箱内腔左侧的底部固定连接有制热器，所述制热器的外表面且位于处理箱内腔左侧的底部固定连接有保护壳。
优选的，所述制热器的输出端固定连接有电加热圈，并且高温隔离板右侧的中部与处理箱内腔右侧中部之间固定连接有固定板。
优选的，所述制冷器的输出端口固定连接有冷凝板，所述冷凝板的左侧贯穿处理箱并延伸至处理箱的内腔，所述冷凝板的左侧与高温隔离板的表面固定连接。
优选的，所述处理箱内腔右侧的底部固定连接有工质泵，所述工质泵的外表面且位于处理箱内腔的底部固定连接有隔离罩。
优选的，所述固定板表面的中部贯穿有接水斗，并且接水斗的两侧分别与高温隔离板和处理箱的内壁固定连接，所述接水斗表面的底部通过软管与工质泵的进水口连通。
优选的，所述工质泵输出端连通有单向管道，所述单向管道的左端贯穿高温隔板并延伸至高温隔板的左侧。
一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，具体包括以下步骤：
S1、绝热膨胀：柴油机排气管排气时余热产生的中高温导热油或蒸汽、热水等进入处理箱，然后在制热器和电加热圈中加热并蒸发有机工质，同时产生高压有机蒸汽，有机蒸汽在汽轮机箱中绝热膨胀做功，推动汽轮机转子做功，产生清洁电力；
S2、定压冷却：汽轮机转子发电结束后排出的低温、低压有机蒸汽通过传输管进入冷凝器中被冷凝成液体；
S3、绝热加压：被冷凝成液体的工质，在工质泵中绝热加压至高压液体，进入处理箱内腔的左侧进行蒸发；
S4、定压加热：经过加压，预热的有机工质被制热器和电加热圈加热，蒸发至高压有机蒸汽，在进入汽轮机箱中循环发电。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置。其有益效果为：该基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，对较低温度热源的利用有较高的循环效率；非常高的汽轮机效率；自动化程度高，简单的启停控制，一键启停；自动连续运行，无人值守；负荷适应广，最低可带10％的负荷安全可靠运行；冷却水用量少；维护费用低；橇式结构，安装快捷，占地面积小。
附图说明
图1为本发明结构的主视图；
图2为本发明结构的剖视图；
图3为本发明工作原理的流程图。
图中，1-安装板、2-处理箱、3-汽轮机箱、4-转动轴、5-汽轮机转子、6-接电端口、7-制冷器、8-耐热金属管、9-柴油机排气管、10-单向阀、12-传输管、13-高温隔离板、14-制热器、15-保护壳、16-电加热圈、17-固定板、18-冷凝板、19-工质泵、20-隔离罩、21-接水斗、22-单向管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，包括安装板1和处理箱2，安装板1的顶部与处理箱2的底部固定连接，处理箱2顶部的中部通过固定件固定连接有汽轮机箱3，并且汽轮机箱3内腔两侧的中部均固定连接有转动轴4，转动轴4之间固定连接有汽轮机转子5，并且汽轮机箱3右侧的中部固定连接有接电端口6，处理箱2右侧的顶部固定连接有制冷器7，并且处理箱2左侧的顶部贯穿有耐热金属管8，耐热金属管8左侧的顶部连通有柴油机排气管9，并且耐热金属管8的表面固定连接有单向阀10，单向阀10的表面通过固定件与处理箱2的顶部固定连接。
本发明中，汽轮机箱3内腔底部表面的两侧均贯穿有传输管12，传输管12的底端贯穿处理箱2并延伸至处理箱2的内腔。
本发明中，处理箱2内腔顶部和底部之间的中部固定连接有高温隔离板13，并且处理箱2内腔左侧的底部固定连接有制热器14，制热器14的外表面且位于处理箱2内腔左侧的底部固定连接有保护壳15。
本发明中，制热器14的输出端固定连接有电加热圈16，并且高温隔离板13右侧的中部与处理箱2内腔右侧中部之间固定连接有固定板17。
本发明中，制冷器7的输出端口固定连接有冷凝板18，冷凝板18的左侧贯穿处理箱2并延伸至处理箱2的内腔，冷凝板18的左侧与高温隔离板13的表面固定连接。
本发明中，处理箱2内腔右侧的底部固定连接有工质泵19，工质泵19的外表面且位于处理箱2内腔的底部固定连接有隔离罩20。
本发明中，固定板17表面的中部贯穿有接水斗21，并且接水斗21的两侧分别与高温隔离板13和处理箱2的内壁固定连接，接水斗21表面的底部通过软管与工质泵19的进水口连通。
本发明中，工质泵19输出端连通有单向管道22，单向管道22的左端贯穿高温隔板13并延伸至高温隔板13的左侧。
本发明还公开了一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其工作方法具体包括以下步骤：
S1、绝热膨胀：柴油机排气管9排气时余热产生的中高温导热油或蒸汽、热水等进入处理箱2，然后在制热器14和电加热圈16中加热并蒸发有机工质，同时产生高压有机蒸汽，有机蒸汽在汽轮机箱3中绝热膨胀做功，推动汽轮机转子5做功，产生清洁电力；
S2、定压冷却：汽轮机转子5发电结束后排出的低温、低压有机蒸汽通过传输管12进入冷凝器中被冷凝成液体；
S3、绝热加压：被冷凝成液体的工质，在工质泵13中绝热加压至高压液体，进入处理箱2内腔的左侧进行蒸发；
S4、定压加热：经过加压，预热的有机工质被制热器14和电加热圈16加热，蒸发至高压有机蒸汽，在进入汽轮机箱3中循环发电。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，包括安装板(1)和处理箱(2)，所述安装板(1)的顶部与处理箱(2)的底部固定连接，其特征在于：所述处理箱(2)顶部的中部通过固定件固定连接有汽轮机箱(3)，并且汽轮机箱(3)内腔两侧的中部均固定连接有转动轴(4)，所述转动轴(4)之间固定连接有汽轮机转子(5)，并且汽轮机箱(3)右侧的中部固定连接有接电端口(6)，所述处理箱(2)右侧的顶部固定连接有制冷器(7)，并且处理箱(2)左侧的顶部贯穿有耐热金属管(8)，所述耐热金属管(8)左侧的顶部连通有柴油机排气管(9)，并且耐热金属管(8)的表面固定连接有单向阀(10)，所述单向阀(10)的表面通过固定件与处理箱(2)的顶部固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述汽轮机箱(3)内腔底部表面的两侧均贯穿有传输管(12)，所述传输管(12)的底端贯穿处理箱(2)并延伸至处理箱(2)的内腔。
3.根据权利要求1所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述处理箱(2)内腔顶部和底部之间的中部固定连接有高温隔离板(13)，并且处理箱(2)内腔左侧的底部固定连接有制热器(14)，所述制热器(14)的外表面且位于处理箱(2)内腔左侧的底部固定连接有保护壳(15)。
4.根据权利要求3所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述制热器(14)的输出端固定连接有电加热圈(16)，并且高温隔离板(13)右侧的中部与处理箱(2)内腔右侧中部之间固定连接有固定板(17)。
5.根据权利要求1所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述制冷器(7)的输出端口固定连接有冷凝板(18)，所述冷凝板(18)的左侧贯穿处理箱(2)并延伸至处理箱(2)的内腔，所述冷凝板(18)的左侧与高温隔离板(13)的表面固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述处理箱(2)内腔右侧的底部固定连接有工质泵(19)，所述工质泵(19)的外表面且位于处理箱(2)内腔的底部固定连接有隔离罩(20)。
7.根据权利要求4所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述固定板(17)表面的中部贯穿有接水斗(21)，并且接水斗(21)的两侧分别与高温隔离板(13)和处理箱(2)的内壁固定连接，所述接水斗(21)表面的底部通过软管与工质泵(19)的进水口连通。
8.根据权利要求6所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其特征在于：所述工质泵(19)输出端连通有单向管道(22)，所述单向管道(22)的左端贯穿高温隔板(13)并延伸至高温隔板(13)的左侧。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种基于ORC发电的船舶余热回收利用装置，其工作方法具体包括以下步骤：
S1、绝热膨胀：柴油机排气管(9)排气时余热产生的中高温导热油或蒸汽、热水等进入处理箱(2)，然后在制热器(14)和电加热圈(16)中加热并蒸发有机工质，同时产生高压有机蒸汽，有机蒸汽在汽轮机箱(3)中绝热膨胀做功，推动汽轮机转子(5)做功，产生清洁电力；
S2、定压冷却：汽轮机转子(5)发电结束后排出的低温、低压有机蒸汽通过传输管(12)进入冷凝器中被冷凝成液体；
S3、绝热加压：被冷凝成液体的工质，在工质泵(13)中绝热加压至高压液体，进入处理箱(2)内腔的左侧进行蒸发；
S4、定压加热：经过加压，预热的有机工质被制热器(14)和电加热圈(16)加热，蒸发至高压有机蒸汽，在进入汽轮机箱(3)中循环发电。
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