CN113638819A - 一种利用船用柴油机余热发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用船用柴油机余热发电系统，包括漂浮于海面上且通过废气管道与船舶柴油机的废气出口连接的漂浮罩，以及旋转设置于漂浮罩内且利用海水和柴油机废气形成的温差进行发电的温差发电系统，其中温差发电系统由柴油机废气吹入漂浮罩内的风力和/或海水水流所驱动而发生旋转。本发明将漂浮罩和温差发电系统设置于海面上，不仅能够利用废气和海水进行温差发电，还能够利用海水和空气进行温差发电，并且由废气或海水驱动而发生转动的滚筒式温差发电装置还能够带动发电机发电，多种发电方式发电效率更高，且整个系统可以直接加装在现有船舶上使用，结构简单，安装也非常方便。

Description

一种利用船用柴油机余热发电系统

技术领域

本发明属于船用能源技术领域，具体涉及一种利用船用柴油机余热发电系统。

背景技术

船舶柴油机在工作时会产生大量的柴油机高温烟气，这部分烟气会携带30％左右的柴油燃烧热量排入大气中，造成能量利用损失。为提高整个柴油机系统的能源利用效率，利用其高温尾气的余热就显得尤为重要。

现有的船舶大多利用尾气余热和海水之间的温差进行发电，但是需要引入外部海水，这样就需要另外利用泵体抽取海水，当船舶没电时就无法启动。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用船用柴油机余热发电系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种利用船用柴油机余热发电系统，所述系统包括：

漂浮于海面上且通过废气管道与船舶柴油机的废气出口连接的漂浮罩；

旋转设置于漂浮罩内且利用海水和柴油机废气形成的温差进行发电的温差发电系统；其中，

温差发电系统由柴油机废气吹入漂浮罩内的风力和/或海水水流所驱动而发生旋转。

作为本发明的进一步优化方案，所述漂浮罩包括底部敞口设置的外罩体和固定于外罩体底端面的浮体，所述浮体采用泡沫或气囊。

作为本发明的进一步优化方案，所述废气管道包括废气出管和波纹管，所述波纹管一端延伸至船舶内部与柴油机的废气出口连接，另一端与废气出管一端连接，所述废气出管另一端贯穿外罩体且延伸至外罩体内部与温差发电系统对应。

作为本发明的进一步优化方案，所述温差发电系统包括滚筒式温差发电装置、导热板、转轴、轴承；

所述导热板呈环形阵列固定于滚筒式温差发电装置外壁，所述滚筒式温差发电装置两端固定转轴，且转轴通过轴承安装于外罩体内壁；

滚筒式温差发电装置旋转时，位于废气出管一侧的导热板获取柴油机废气余热，位于海面下的导热板获取海水热量，滚筒式温差发电装置利用柴油机废气余热和海水热量之间形成的温差进行温差发电。

作为本发明的进一步优化方案，所述导热板倾斜设置且与废气出管对应，所述废气出管设置为单管或耙型多通管。

作为本发明的进一步优化方案，所述漂浮罩顶部设置有筒状的箱体，所述箱体内设置有蓄电池，所述滚筒式温差发电装置通过充电电路连接蓄电池，所述箱体顶端螺纹连接顶盖，所述顶盖上设置有报警器，所述蓄电池为报警器提供电量。

作为本发明的进一步优化方案，所述顶盖顶端面直径大于箱体直径，所述船舶外壁固定设有U型卡板，所述箱体与U型卡板卡接。

作为本发明的进一步优化方案，所述滚筒式温差发电装置的旋转轴线与海水水流方向垂直，海水水流驱动滚筒式温差发电装置旋转，所述滚筒式温差发电装置一端的转轴连接发电机。

作为本发明的进一步优化方案，所述柴油机废气为柴油机尾气净化器净化后的气体，所述气体符合大气排放标准。

本发明的有益效果在于：

1)本发明利用柴油机废气余热、海水进行温差发电，且温差发电系统由可旋转的滚筒式温差发电装置和其外壁环形阵列分布的倾斜的导热板组成，在海水和废气的推动下，滚筒式温差发电装置能够带动导热板转动，转动过程中接收来自废气和海水的热源，实现温差发电，发电效率更高，且使用寿命更长；

2)本发明将漂浮罩和温差发电系统设置于海面上，即使不依靠废气也能够利用海水和空气的温差进行温差发电，可以独立使用，降低其对柴油机的依赖性，在船舶故障时，也能够发电并且可以辅助人员逃生；

3)本发明与现有技术相比，省去海水输入管道，直接改变废气管道连接漂浮罩和温差发电系统，可以直接加装在现有船舶上使用，结构简单，安装也非常方便；

4)本发明滚筒式温差发电装置和导热板转动方向为海水流动方向，船舶行驶时，利用海水流速可以驱动温差发电系统旋转，即可进行发电，且海水流速驱动温差发电系统旋转时还能够带动发电机发电，两种发电方式，发电效率更高。

附图说明

图1是本发明的整体纵向剖面结构示意图；

图2是本发明的漂浮罩横向剖面结构示意图；

图3是本发明的漂浮罩结构示意图；

图中：1、废气管道；11、废气出管；12、波纹管；2、漂浮罩；21、外罩体；22、浮体；3、温差发电系统；31、滚筒式温差发电装置；32、导热板；33、转轴；34、轴承；4、箱体；5、蓄电池；6、顶盖；7、报警器；8、U型卡板；9、发电机；10、柴油机尾气净化器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1-3所示，一种利用船用柴油机余热发电系统，所述系统包括：

漂浮于海面上且通过废气管道1与船舶柴油机的废气出口连接的漂浮罩2；其中，所述柴油机废气为柴油机尾气净化器10净化后的气体，柴油机尾气净化器10设置于船舶内部并连接于废气管道1上，所述气体符合大气排放标准；所述漂浮罩2包括底部敞口设置的外罩体21和固定于外罩体21底端面的浮体22，所述浮体22采用泡沫或气囊；所述废气管道1包括废气出管11和波纹管12，所述波纹管12一端延伸至船舶内部与柴油机的废气出口连接，另一端与废气出管11一端连接，所述废气出管11另一端贯穿外罩体21且延伸至外罩体21内部与温差发电系统3对应，利用波纹管12的设置能够方便整个漂浮罩2适应不同高度的船舶，保证漂浮罩2漂浮于海绵上；

旋转设置于漂浮罩2内且利用海水和柴油机废气形成的温差进行发电的温差发电系统3；其中，温差发电系统3由柴油机废气吹入漂浮罩2内的风力和/或海水水流所驱动而发生旋转；

所述温差发电系统3包括滚筒式温差发电装置31、导热板32、转轴33、轴承34；所述导热板32呈环形阵列固定于滚筒式温差发电装置31外壁，所述滚筒式温差发电装置31两端固定转轴33，且转轴33通过轴承34安装于外罩体21内壁；所述导热板32倾斜设置且与废气出管11对应，所述废气出管11设置为单管或耙型多通管；

滚筒式温差发电装置31旋转时，位于废气出管11一侧的导热板32获取柴油机废气余热，位于海面下的导热板32获取海水热量，滚筒式温差发电装置31利用柴油机废气余热和海水热量之间形成的温差进行温差发电。

所述漂浮罩2顶部设置有筒状的箱体4，所述箱体4内设置有蓄电池5，所述滚筒式温差发电装置31通过充电电路连接蓄电池5，所述箱体4顶端螺纹连接顶盖6，所述顶盖6上设置有报警器7，所述蓄电池5为报警器7提供电量。

所述滚筒式温差发电装置31的旋转轴33线与海水水流方向垂直，海水水流驱动滚筒式温差发电装置31旋转，所述滚筒式温差发电装置31一端的转轴33连接发电机9。

需要说明的是，整个漂浮罩2和温差发电系统3漂浮于海面上，且温差发电系统3为滚筒式温差发电装置31和导热板32组合而成，在船舶行驶中，流动的海水水流能够带动滚筒式温差发电装置31和导热板32转动，位于海面上和海面下的导热板32形成温差，作为滚筒式温差发电装置31的高、低温热源，从而能够进行发电；另外转动中的滚筒式温差发电装置31还能够驱动漂浮罩2内的发电机9发电，两种发电方式，发电效率更高；

在船舶停止行驶时，滚筒式温差发电装置31基本停止转动，也可以被海浪推动而发生旋转，此时及时滚筒式温差发电装置31不转动，海面上下的导热板32依然存在温差，因此也可以利用海面上下的导热板32的温差进行发电。

在船舶停止，电动机停止带动螺旋桨转动时，柴油机运行并带动船舶内的发电机发电，供应船舶用电，此时海水不能够推动滚筒式温差发电装置31和导热板32转动，而从柴油机排出的净化后的高温废气能够吹动海面上的导热板32转动，柴油机废气吹出力度可以通过气泵控制，并且能够将热量传导至导热板32上，该导热板32与海面下的导热板32之间形成温差，从而能够发电，同时滚筒式温差发电装置31还能够驱动漂浮罩2内的发电机9发电，两种发电方式，发电效率更高；

另外通过设置多个导热板32，其转动使用，能够使多个导热板32均参与温差发电，相比于一对导热板32，使用寿命更长，温差发电效率也更高。

温差发电和发动机发电所得电量可以存储至蓄电池5内，在需要逃生时，逃生人员可以断开波纹管12与外罩体21的连接，并靠着浮体22的浮力保证自身安全，此时可以开启报警器7的开关，报警器7可以为声光报警器7，以此实现声光报警求救，另外外罩体21顶部还可以设置用于海水取样或检测海水的取样检测设备或是信号发射设备等，该取样检测设备、信号发射设备直接由蓄电池5供电。

如图3所示，所述顶盖6顶端面直径大于箱体4直径，所述船舶外壁固定设有U型卡板8，所述箱体4与U型卡板8卡接。

在船舶未进入海水中时，可以将漂浮罩2卡在船身上，具体的，可以将箱体4卡接在U型卡板8上，顶盖6作为轴向的限位，避免漂浮罩2和内部的温差发电系统3落地发生损坏。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于，所述系统包括：

漂浮于海面上且通过废气管道(1)与船舶柴油机的废气出口连接的漂浮罩(2)；

旋转设置于漂浮罩(2)内且利用海水和柴油机废气形成的温差进行发电的温差发电系统(3)；其中，

温差发电系统(3)由柴油机废气吹入漂浮罩(2)内的风力和/或海水水流所驱动而发生旋转。

2.根据权利要求1所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述漂浮罩(2)包括底部敞口设置的外罩体(21)和固定于外罩体(21)底端面的浮体(22)，所述浮体(22)采用泡沫或气囊。

3.根据权利要求2所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述废气管道(1)包括废气出管(11)和波纹管(12)，所述波纹管(12)一端延伸至船舶内部与柴油机的废气出口连接，另一端与废气出管(11)一端连接，所述废气出管(11)另一端贯穿外罩体(21)且延伸至外罩体(21)内部与温差发电系统(3)对应。

4.根据权利要求3所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述温差发电系统(3)包括滚筒式温差发电装置(31)、导热板(32)、转轴(33)、轴承(34)；

所述导热板(32)呈环形阵列固定于滚筒式温差发电装置(31)外壁，所述滚筒式温差发电装置(31)两端固定转轴(33)，且转轴(33)通过轴承(34)安装于外罩体(21)内壁；

滚筒式温差发电装置(31)旋转时，位于废气出管(11)一侧的导热板(32)获取柴油机废气余热，位于海面下的导热板(32)获取海水热量，滚筒式温差发电装置(31)利用柴油机废气余热和海水热量之间形成的温差进行温差发电。

5.根据权利要求4所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述导热板(32)倾斜设置且与废气出管(11)对应，所述废气出管(11)设置为单管或耙型多通管。

6.根据权利要求4所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述漂浮罩(2)顶部设置有筒状的箱体(4)，所述箱体(4)内设置有蓄电池(5)，所述滚筒式温差发电装置(31)通过充电电路连接蓄电池(5)，所述箱体(4)顶端螺纹连接顶盖(6)，所述顶盖(6)上设置有报警器(7)，所述蓄电池(5)为报警器(7)提供电量。

7.根据权利要求6所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述顶盖(6)顶端面直径大于箱体(4)直径，所述船舶外壁固定设有U型卡板(8)，所述箱体(4)与U型卡板(8)卡接。

8.根据权利要求4所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述滚筒式温差发电装置(31)的旋转轴(33)线与海水水流方向垂直，海水水流驱动滚筒式温差发电装置(31)旋转，所述滚筒式温差发电装置(31)一端的转轴(33)连接发电机(9)。

9.根据权利要求1所述的一种利用船用柴油机余热发电系统，其特征在于：所述柴油机废气为柴油机尾气净化器(10)净化后的气体，所述气体符合大气排放标准。

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