CN201321918Y - 大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置 - Google Patents

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Abstract

大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置，属于船舶动力装置技术领域。包括柴油机，两级废气涡轮，蒸汽透平，发电机，废气锅炉，汽水分离器，截止阀，疏水阀，水泵，汽鼓，制冷器，风机，冷凝器，回水泵，补水阀。两级废气涡轮利用柴油机排出的废气驱动发电机。废气涡轮排出的废气通过废气锅炉对水加热，推动蒸汽透平膨胀做功，做功后的乏汽经冷凝器回入汽水分离器。废气锅炉中工作后的废气，排入制冷器，由风机吸入空气送进该制冷器，由冷、暖风出口分别排出冷风和暖风。本实用新型清洁、安全、可靠地产出电力、蒸汽和空调需要的冷风或暖风，大幅度提高了船舶的能源利用效率，具有明显的经济效益和社会效益，是一种值得推广应用的节能装置。

Description

大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置
技术领域
本实用新型涉及一种柴油机废热利用装置，尤其是一种大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置，属于船舶动力装置技术领域。
背景技术
现运行的船舶主要动力是柴油机，约占全部船舶动力的98％。由于柴油机本身的性能，大型船舶柴油机的排气损失能量占燃油全部热量的25.4％-31％。如果包括冷却水损失、空气冷却损失和滑油冷却损失，柴油机中约有50％的热能作为废热而排除，对于大型船舶而言，由于本身功率浩大，燃油消耗量大，废热总量十分可观，在国际油价不断上升的形势下，船舶主机废热回收和利用具有显著的积极意义。
已有技术中，申请号为89105704.8、名称为“发动机蒸汽发生器及使用蒸汽的设备”的发明专利，是利用柴油发动机废气生产蒸汽，再利用蒸汽雾化燃油和作为生活用蒸汽和供暖。该专利的主要回收废热能设备为蒸汽发生器、雾化燃油设备、炊具柜、供暖设备等，系统复杂，又不能将废热转化为机械能，即，未能充分利用废热的能量生产能量品质优良的电能。申请号为89212364.8、名称为“发动机废热利用设备”的实用新型专利，与申请号为89105704.8的发明专利“发动机蒸汽发生器及使用蒸汽的设备”完全相同，因此也带有相同的缺陷。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置，该装置能够尽量充分地回收利用柴油机排气中的废热，同时产出电力、冷量和可利用的热量，为船舶提供方便利用的动力、用于空气调节的冷风和热风、以及船上生活所需的蒸汽和热水，使船舶柴油机的能源利用效率大幅度提升，达到节能、方便、清洁、高效的目标。
本实用新型的技术方案：该大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置由柴油机，I级废气涡轮，II级废气涡轮，蒸汽透平，发电机，废气锅炉，过热器，加热器，汽水分离器，截止阀，疏水阀，水泵，汽鼓，溴化锂吸收式制冷器，风机，冷凝器，回水泵，补水阀组成。
柴油机的排气管与I级废气涡轮的进口连接，I级废气涡轮的排气出口与II级废气涡轮的进口连接，II级废气涡轮的排气出口与废气锅炉的废气进口连接，I级废气涡轮、II级废气涡轮、蒸汽透平和发电机同轴机械连接。溴化锂吸收式制冷器的热源进口与废气锅炉的废气出口连接，溴化锂吸收式制冷器的空气进口通过风机与大气相通。溴化锂吸收式制冷器设置有冷风出口与暖风出口。蒸汽透平的蒸汽出口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口经回水泵、疏水阀与汽水分离器的水进口连接，自来水管路通过补水阀也与汽水分离器的水进口相连。汽水分离器的底部是水出口，经水泵和废气锅炉内部的加热器后，再与汽水分离器的蒸汽进口连通。汽水分离器的蒸汽出口分两路，一路经截止阀与汽鼓的进口连接，另一路经废气锅炉内部的过热器与蒸汽透平的进口连接。
柴油机排出的废气，通向I级废气涡轮，再通过II级废气涡轮，使废气中的能量尽量利用来驱动两个废气涡轮，由两个废气涡轮驱动发电机而产出电力，供给船舶动力或生活用电。II级废气涡轮排出的废气，温度高于300℃，仍有相当高的热量值，引入废气锅炉再加以利用。加热器和过热器设置在废气锅炉内，用来对水加热。汽水分离器下部流出的水，经水泵注入加热器，提高温度并汽化后回入汽水分离器，高温的蒸汽由汽水分离器的顶部抽出，一部分经截止阀调节而进入汽鼓，供需要时使用。另一部分进入废气锅炉内的过热器，进一步提高温度，然后进入蒸汽透平，在其中膨胀做功，推动蒸汽透平以驱动同轴的发电机，发出电力。膨胀做功后的乏汽，由蒸汽透平出口排出，进入冷凝器，被冷却水冷却凝结为水，经回水泵和疏水阀回入汽水分离器，准备开始进入下一循环工作。当管路中水流失时，则打开补水阀，对回路补充水分。在废气锅炉中工作完了的废气，温度超过100℃，由烟道排出后进入溴化锂吸收式制冷器，作为低品质的热源使用，由风机吸入新鲜空气送进该制冷器，由冷风出口排出冷风，由暖风出口排出暖风，分别供应船舶的空调按季节的需要采用。
本实用新型的有益效果：该装置尽量充分地回收利用了船舶主机柴油机的废气热量，清洁、安全、可靠地产出了电力、蒸汽和空调需要的冷风或暖风，大幅度提高了船舶的能源利用效率。对于大型船舶而言，该装置具有大量回收废热的作用，尤其在油价上升的形势下，经济效益和社会效益尤其明显，是一种值得推广应用的节能装置。
附图说明
附图1是本实用新型的结构原理图。
图中：1、柴油机，2、I级废气涡轮，3、II级废气涡轮，4、蒸汽透平，5、发电机，6、废气锅炉，7、过热器，8、加热器，9、汽水分离器，10、截止阀，11、疏水阀，12、水泵，13、汽鼓，14、溴化锂吸收式制冷器，15、暖风出口，16、冷风出口，17、风机，18、冷凝器，19、回水泵，20、补水阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施做进一步的描述。
如图1所示，本实用新型包括：柴油机1，I级废气涡轮2，II级废气涡轮3，蒸汽透平4，发电机5，废气锅炉6，过热器7，加热器8，汽水分离器9，截止阀10，疏水阀11，水泵12，汽鼓13，溴化锂吸收式制冷器14，风机17，冷凝器18，回水泵19，补水阀20。其中，过热器7和加热器8均置于废气锅炉6内。柴油机1的排气管与I级废气涡轮2的进口连接，I级废气涡轮2的排气出口与II级废气涡轮3的进口连接，II级废气涡轮3的排气出口与废气锅炉6的废气进口连接，I级废气涡轮2、II级废气涡轮3、蒸汽透平4和发电机5同轴机械连接。溴化锂吸收式制冷器14的热源进口与废气锅炉6的废气出口连接，溴化锂吸收式制冷器14的空气进口通过风机17与大气相通。溴化锂吸收式制冷器14设置有冷风出口15与暖风出口16。蒸汽透平4的蒸汽出口与冷凝器18的进口连接，冷凝器18的出口经回水泵19、疏水阀11与汽水分离器9的水进口连接，自来水管路通过补水阀20也与汽水分离器9的水进口相连。汽水分离器9的底部是水出口，经水泵12和废气锅炉6内部的加热器8后，再与汽水分离器9的蒸汽进口连通。汽水分离器9的蒸汽出口分两路，一路经截止阀10与汽鼓13的进口连接，另一路经废气锅炉6内部的过热器7与蒸汽透平4的进口连接。
柴油机1排出的废气，通向I级废气涡轮2，再通过II级废气涡轮3，使废气中的能量尽量利用来驱动两个废气涡轮，由两个废气涡轮驱动发电机5而产出电力，供给船舶动力或生活用电。II级废气涡轮3排出的废气，温度高于300℃，仍有相当高的热量值，引入废气锅炉6再加以利用。加热器8和过热器7设置在废气锅炉6内，用来对水加热。汽水分离器9下部流出的水，经水泵注入加热器8，提高温度并汽化后回入汽水分离器9，高温的蒸汽由汽水分离器9的顶部抽出，一部分经截止阀10调节而进入汽鼓13，供需要时使用。另一部分进入废气锅炉6内的过热器7，进一步提高温度，然后进入蒸汽透平4，在其中膨胀做功，推动蒸汽透平4以驱动同轴的发电机5，发出电力。膨胀做功后的乏汽，由蒸汽透平4出口排出，进入冷凝器18，被冷却水冷却凝结为水，经回水泵19和疏水阀11回入汽水分离器9，准备开始进入下一循环工作。当管路中水流失时，则打开补水阀20，对回路补充水分。在废气锅炉6中工作完了的废气，温度超过100℃，由烟道排出后进入溴化锂吸收式制冷器14，作为低品质的热源使用，由风机17吸入新鲜空气送进该制冷器，由冷风出口16排出冷风，由暖风出口15排出暖风，分别供应船舶的空调按季节的需要采用。

Claims (1)

1.一种大型船舶柴油机废热利用的热电冷联产装置，包括柴油机(1)，I级废气涡轮(2)，II级废气涡轮(3)，蒸汽透平(4)，发电机(5)，废气锅炉(6)，过热器(7)，加热器(8)，汽水分离器(9)，截止阀(10)，疏水阀(11)，水泵(12)，汽鼓(13)，溴化锂吸收式制冷器(14)，风机(17)，冷凝器(18)，回水泵(19)，补水阀(20)；其特征在于：过热器(7)和加热器(8)均置于废气锅炉(6)内；柴油机(1)的排气管与I级废气涡轮(2)的进口连接，I级废气涡轮(2)的排气出口与II级废气涡轮(3)的进口连接，II级废气涡轮(3)的排气出口与废气锅炉(6)的废气进口连接，I级废气涡轮(2)、II级废气涡轮(3)、蒸汽透平(4)和发电机(5)同轴机械连接；溴化锂吸收式制冷器(14)的热源进口与废气锅炉(6)的废气出口连接，溴化锂吸收式制冷器(14)的空气进口通过风机(17)与大气相通；溴化锂吸收式制冷器(14)设置有冷风出口(15)与暖风出口(16)；蒸汽透平(4)的蒸汽出口与冷凝器(18)的进口连接，冷凝器(18)的出口经回水泵(19)、疏水阀(11)与汽水分离器(9)的水进口连接，自来水管路通过补水阀(20)也与汽水分离器(9)的水进口相连；汽水分离器(9)的底部是水出口，经水泵(12)和废气锅炉(6)内部的加热器(8)后，再与汽水分离器(9)的蒸汽进口连通；汽水分离器(9)的蒸汽出口分两路，一路经截止阀(10)与汽鼓(13)的进口连接，另一路经废气锅炉(6)内部的过热器(7)与蒸汽透平(4)的进口连接。
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