CN113606055A - 一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，包括柴油机发电系统、储能系统和超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统；所述柴油机发电系统包括柴油机组；所述储能系统包括烟气换热器、高温储能罐、低温储能罐和热源换热器；所述超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括压缩机，带高压超临界二氧化碳储罐的高压旁路、回热器、透平、带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路和冷却器。本申请可根据排放和噪声的不同要求，主动切换柴油机发电模式和超临界二氧化碳发电模式，实现高效、环保的要求。

Description

一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统
技术领域
本发明涉及船舶动力技术领域，特别是涉及一种船舶柴油机超临界二氧化 碳储能发电系统。
背景技术
船舶动力系统技术水平关系到国家海上经济的发展，近年来，船舶废气排 放日益增加，各国排放限制逐渐提高，而传统柴油机排气污染大、效率低，因 此建造环保绿色、节能高效的船舶动力系统越来越重要。柴油机烟气余热利用 是实现船舶绿色化的重要途径之一。以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具 有效率高、适用温度范围广、体积小、环保、噪声低等优点，可用于船舶发电 系统。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一 种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，实现不同发电模式的切换，满足 不同的排放要求和噪声要求。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，包括柴油机发电系统、储 能系统和超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统；
所述柴油机发电系统包括柴油机组；
所述储能系统包括烟气换热器、高温储能罐、低温储能罐和热源换热器， 所述柴油机组的烟气排气管与烟气管热器的热端入口连接，所述烟气换热器的 冷端出口通过高温进口管道阀门与高温储能罐的入口连接，所述高温储能罐的 出口通过高温出口管道阀门与热源换热器的热端入口连接，所述热源换热器的 热端出口通过低温进口管道阀门与低温储能罐的入口连接，所述低温储能罐的 出口通过低温出口管道阀门与烟气换热器的冷端入口连接；
所述超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括压缩机，带高压超临界二氧 化碳储罐的高压旁路、回热器、透平、带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路 和冷却器，所述压缩机的出口通过高压主管阀门与回热器的冷端入口连接，所 述回热器的冷端出口与热源换热器的冷端入口连接，所述热源换热器的冷端出 口与透透平连接，所述透平与回热器的热端入口连接，所述回热器的热端出口 与冷却器连接，所述冷却器通过低压主管阀门与压缩机连接，所述带高压超临 界二氧化碳储罐的高压旁路通过高压罐进口阀门和高压罐出口阀门与高压主管 连接，所述带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路通过低压罐进口阀门和低压 罐出口阀门与低压主管连接。
其中，电机通过轴系与压缩机相连，发电机通过轴系与透平相连。
其中，所述高温进口管道阀门、高温出口管道阀门、低温进口管道阀门以 及低温出口管道阀门均为单向阀。
其中，所述高压主管阀门、高压罐进口阀门、高压罐出口阀门、低压主管 阀门、低压罐进口阀门和低压罐出口阀门均为单向阀。
综上，本船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统可根据排放和噪声不同 要求，主动切换柴油机发电模式和超临界二氧化碳发电模式，实现高效、环保 的要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统的示意 图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理 解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未 作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围 的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
如图1所示，一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，包括柴油机 发电系统、储能系统和超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统；
所述柴油机发电系统包括柴油机组；
所述储能系统包括烟气换热器、高温储能罐、低温储能罐和热源换热器， 所述柴油机组的烟气排气管与烟气管热器的热端入口连接，所述烟气换热器的 冷端出口通过高温进口管道阀门与高温储能罐的入口连接，所述高温储能罐的 出口通过高温出口管道阀门与热源换热器的热端入口连接，所述热源换热器的 热端出口通过低温进口管道阀门与低温储能罐的入口连接，所述低温储能罐的 出口通过低温出口管道阀门与烟气换热器的冷端入口连接；
所述超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括压缩机，带高压超临界二氧 化碳储罐的高压旁路、回热器、透平、带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路 和冷却器，所述压缩机的出口通过高压主管阀门与回热器的冷端入口连接，所 述回热器的冷端出口与热源换热器的冷端入口连接，所述热源换热器的冷端出 口与透透平连接，所述透平与回热器的热端入口连接，所述回热器的热端出口 与冷却器连接，所述冷却器通过低压主管阀门与压缩机连接，所述带高压超临 界二氧化碳储罐的高压旁路通过高压罐进口阀门和高压罐出口阀门与高压主管 连接，所述带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路通过低压罐进口阀门和低压 罐出口阀门与低压主管连接。
其中，电机通过轴系与压缩机相连，发电机通过轴系与透平相连。
其中，所述高温进口管道阀门、高温出口管道阀门、低温进口管道阀门以 及低温出口管道阀门均为单向阀。
其中，所述高压主管阀门、高压罐进口阀门、高压罐出口阀门、低压主管 阀门、低压罐进口阀门和低压罐出口阀门均为单向阀。
原理：
1、当排放要求较低或噪声要求较低时，柴油机发电系统和储能系统工作， 超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统不工作。高温烟气通过排烟管，经过烟气 换热器2的热端，排向大气。储能系统中低温进口管道阀门7和高温出口管道 阀门5关闭，低温出口管道阀门9和高温进口管道阀门3开启，低温储能罐8 中的低温传热工质通过低温出口管道阀门9流进烟气换热器2冷端入口，在烟 气换热器2中吸收柴油机1高温烟气中的热量，温度升高，变为高温传热工质 流出烟气换热器2的冷端出口，通过高温进口管道阀门3流入高温储能罐4。超 临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的超临界二氧化碳储存在低压超临界二氧 化碳储罐20中，所有阀门均关闭。
2、当快要进入排放要求高或噪声要求高的区域时，控制低压罐出口阀门21 和高压罐进口阀门12开启，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统其他阀门关闭。 柴油机1发电带动超临界二氧化碳布雷顿发电系统中的电机22旋转，电机22 通过轴带动压缩机10旋转压缩流体，低压超临界二氧化碳从低压超临界二氧化 碳储罐20中流出，经过压缩机10压缩为高压流体，流入高压超临界二氧化碳 储罐13中储存。
3、当排放要求高或噪声要求高时，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统和 储能系统工作，柴油机发电系统不工作。储能系统中的高温进口管道阀门3和 低温出口管道阀门阀门9关闭，高温出口管道阀门5和低温进口管道阀门7开 启。超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统中的低压罐进口阀门19、高压罐进口 阀门12和低压罐出口阀门21关闭，高压主管阀门11、高压罐出口阀门14和低 压主管阀门18开启。高温传热工质从高温储能罐4中流出，流进热源换热器6 热端入口，向冷端流体释放热量，温度降低，变为低温流体，流入低温储能罐8 中。高压超临界二氧化碳储罐13中的高压流体通过高压罐出口阀门14流向回 热器15冷端进口，在回热器15中吸收热量升温，从冷端出口流出。超临界二 氧化碳工质流进热源换热器6冷端入口，吸收高温传热工资释放的热量，温度 升高，从冷端出口流出。高温高压的超临界二氧化碳流进透平16，推动透平16 旋转对外做功，透平通过轴带动发电机23旋转发电。超临界二氧化碳从透平16 流出，流进回热器15热端入口，经过换热，流出热端出口，流进冷却器17，温 度降低，通过低压主管阀门18流到压缩机10进口。
本船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统具可根据排放和噪声不同要 求，主动切换柴油机发电模式和超临界二氧化碳发电模式，实现高效、环保的 要求。
最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而 不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明 权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，其特征在于，包括柴油机发电系统、储能系统和超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统；
所述柴油机发电系统包括柴油机组；
所述储能系统包括烟气换热器、高温储能罐、低温储能罐和热源换热器，所述柴油机组的烟气排气管与烟气管热器的热端入口连接，所述烟气换热器的冷端出口通过高温进口管道阀门与高温储能罐的入口连接，所述高温储能罐的出口通过高温出口管道阀门与热源换热器的热端入口连接，所述热源换热器的热端出口通过低温进口管道阀门与低温储能罐的入口连接，所述低温储能罐的出口通过低温出口管道阀门与烟气换热器的冷端入口连接；
所述超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统包括压缩机，带高压超临界二氧化碳储罐的高压旁路、回热器、透平、带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路和冷却器，所述压缩机的出口通过高压主管阀门与回热器的冷端入口连接，所述回热器的冷端出口与热源换热器的冷端入口连接，所述热源换热器的冷端出口与透透平连接，所述透平与回热器的热端入口连接，所述回热器的热端出口与冷却器连接，所述冷却器通过低压主管阀门与压缩机连接，所述带高压超临界二氧化碳储罐的高压旁路通过高压罐进口阀门和高压罐出口阀门与高压主管连接，所述带低压超临界二氧化碳储罐的低压旁路通过低压罐进口阀门和低压罐出口阀门与低压主管连接。
2.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，其特征在于，电机通过轴系与压缩机相连，发电机通过轴系与透平相连。
3.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，其特征在于，所述高温进口管道阀门、高温出口管道阀门、低温进口管道阀门以及低温出口管道阀门均为单向阀。
4.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机超临界二氧化碳储能发电系统，其特征在于，所述高压主管阀门、高压罐进口阀门、高压罐出口阀门、低压主管阀门、低压罐进口阀门和低压罐出口阀门均为单向阀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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