CN202841020U - 船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置 - Google Patents

船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置 Download PDF

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刘涛
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Abstract

一种船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，包括内燃机排气管、烟气分配器、烟气控制阀、吃水船体外侧面、温差发电模块组件、用电分配器、废气锅炉和蒸汽热利用设备，温差发电模块组件固定安装在吃水船体外侧面上，内燃机排气管与烟气分配器相通连，烟气分配器上设有二组供气支路，第一条供气支路经烟气控制阀与温差发电模块组件相通连，温差发电模块组件产生的电力输给用电分配器；第二条供气支路经另一只烟气控制阀与废气锅炉相通连，废气锅炉产生的蒸汽供蒸汽热利用设备使用。由于本实用新型提高船舶内燃机燃料利用率，既节能又环保。

Description

船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置
【技术领域】
本实用新型涉及船舶发电设备，尤其涉及利用船舶内燃机高温烟气进行发电的设备。
【背景技术】
现代船舶多以柴油机或燃气轮机为动力，燃料燃烧产生的热量的利用率不到50%。双冲程柴油机的排烟温度为250℃至350℃；四冲程中速柴油机的排烟温度有300℃至400℃；对于LM2500燃气轮机（舰船推进型）输出功率为25056kW，热效率仅为37%，而排烟温度高达566℃，排气流量70.37kg/s。由此可见，船舶内燃机烟气中蕴藏着相当大的可资利用余热能量。然而目前船舶余热利用的主要方式是通过废气锅炉产生蒸汽用于取暖、厨房浴室用汽、加热重油。此外，也有使用蒸汽轮机对船舶废气锅炉产生的蒸汽进行发电的方案。例如，通用电气公司（GE）用蒸汽轮机吸收燃气轮机余热的组合系统（简称GOGES），两台LM2500燃气轮机加一台10MW蒸汽轮机，总功率55000kW。这种方案需要在船舶上增加蒸汽轮机发电机组，虽然能够发电，但不是直接利用内燃机高温烟气，而是利用废气锅炉产生的蒸汽，同时增加蒸汽轮机发电机组不仅要占据船舶有限的船仓空间，而且增加了船舶的自重，降低了承载能力，这种烟气利用方案的性价比不高，一般的船舶都不会采用这种发电设备。如何利用船舶内燃机排放出的高温烟气进行发电，目前还没有更实用的技术方案。申请人对之进行了充分研究，研制了一种船舶专用温差发电模块，使内燃机排出的高温烟气直接输给船舶专用温差发电模块，将船舶专用温差发电模块安装在船舶的侧面或底部，使船舶专用温差发电模块在船舶的船舷形成相对稳定的温度差进行温差发电。这种技术方案既不占据船舶现有船仓空间，也不影响船舶的承载能力，性价比高，实用性强。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是提供一种船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置。
本实用新型采取的技术方案是：
一种船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：包括内燃机排气管、烟气分配器、烟气控制阀、吃水船体外侧面、温差发电模块组件、用电分配器、废气锅炉和蒸汽热利用设备，温差发电模块组件固定安装在吃水船体外侧面上，内燃机排气管与烟气分配器相通连，烟气分配器上设有二组供气支路，第一条供气支路经烟气控制阀与温差发电模块组件相通连，温差发电模块组件产生的电力输给用电分配器；第二条供气支路经另一只烟气控制阀与废气锅炉相通连，废气锅炉产生的蒸汽供蒸汽热利用设备使用，满足船舶人员的采暖和热水需求。
在本实用新型中，所述温差发电模块组件由若干个温差发电模块组成，每个温差发电模块包括温差发电片、烟气排管器和隔热座，烟气排管器安装在隔热座的凹槽中，温差发电片固定在烟气排管器的外侧面上，温差发电片、烟气排管器和隔热座的结合体四周密封。
在本实用新型的温差发电模块中，在温差发电片和烟气排管器之间设有散热硅胶层。
在本实用新型的温差发电模块中，在隔热座的凹槽内设有隔热垫和隔热膜。
在本实用新型的温差发电模块中，所述烟气排管器由总进气管、容气腔和终端排气管组成，总进气管和终端排气管均与容气腔相通连，总进气管与内燃机排气管相连接，终端排气管与外界相通。
在烟气排管器中，所述容气腔由若干个子气腔组成，子气腔的横截面形状为圆形或者半圆形与矩形的组合或者矩形。
由于本实用新型将半导体温差发电技术运用于船舶上，将船舶内燃机排放的高温烟气作为温差发电片高温端面，将海水作为温差发电片的低温端面，使温差发电片两端面之间形成稳定的温度差，迫使温差发电片发电，专门设计的船舶专用温差发电模块由隔热座、烟气排管器和温差发电片组成，船舶专用温差发电模块安装在吃水船体外表面上，内燃机高温烟气通入烟气排管器，固定在烟气排管器外侧面的温差发电片由海水冷却，同时船舶行走时海水会不断冲刷温差发电片，这种方案能保证在温差发电片两端面之间形成稳定温度差的发电环境条件，能利用船舶内燃机排出的高温烟气进行发电，提高船舶内燃机燃料利用率，该方案既不改变船舶现有废气锅炉供热系统，又不占用船舶船仓空间，更不影响船舶的承载能力，还能将多余的烟气用于发电，提高燃料的利用率，在余热发电过程中又不需要消耗其它动力，这种发电系统在工作时不会象发电机组一样发出噪声，减少了化石燃料的消耗与温室气体的排放，既节能又环保。在船舶行驶过程中，可以利用温差发电系统为船舶供电。
【附图说明】
图1为本实用新型的工作原理结构示意图；
图2为本实用新型中温差发电模块的结构示意图；
图3为温差发电模块中烟气排管器的一种结构示意图；
图4为烟气排管器中容气腔的子气腔的三种横截面形状示意图；
图5为温差发电模块安装在吃水船体外侧面上的结构示意图。
图中：1-内燃机排气管；2-烟气分配器；3-烟气控制阀；4-吃水船体外侧面；5-温差发电模块组件；6-用电分配器；7-废气锅炉；8-蒸汽热利用设备；51-温差发电片；52-烟气排管器；53-隔热座；54-散热硅胶层；55-隔热垫；56-隔热膜；521-总进气管；522-容气腔；523-终端排气管。
【具体实施方式】
下面结合说明书附图说明本实用新型的具体实施方式：
实施例1：一种船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，包括内燃机排气管1、烟气分配器2、烟气控制阀3、吃水船体外侧面4、温差发电模块组件5、用电分配器6、废气锅炉7和蒸汽热利用设备8，所述温差发电模块组件5由若干个温差发电模块组成，每个温差发电模块由温差发电片51、烟气排管器52和隔热座53组成，隔热座53固定在吃水船体外侧面4上，烟气排管器52安装在隔热座53的凹槽中，温差发电片51固定在烟气排管器52的外侧面上，温差发电片51、烟气排管器52和隔热座53的结合件四周密封，温差发电片51与海水接触，所述烟气排管器52由总进气管521、容气腔522和终端排气管523组成，总进气管521和终端排气管523均与容气腔522相通连，所述容气腔522由若干个横截面形状为圆形的子气腔组成，总进气管521经烟气控制阀3和烟气分配器2与内燃机排气管1相连接，终端排气管523与外界相通；内燃机排气管1与烟气分配器2相通连，烟气分配器2上设有二组供气支路，第一条供气支路经烟气控制阀3与温差发电模块组件5相通连，温差发电模块组件5产生的电力输给用电分配器6；第二条供气支路经烟气控制阀3与废气锅炉7相通连，废气锅炉7产生的蒸汽和热水供船舶人员再利用。
实施例2：与实施例1不同之处在于：烟气排管器52中容气腔522的子气腔的横截面形状为半圆形与矩形的组合。
实施例3：与实施例1不同之处在于：烟气排管器52中容气腔522的子气腔横截面形状为矩形。
实施例4：与实施例1不同之处在于在温差发电模块中，在隔热座53的凹槽内设有隔热垫55和隔热膜56，烟气排管器52安装在隔热膜56的上方，减少高温烟气的热量损耗，在温差发电片51和烟气排管器52之间设有散热硅胶层54，便于温差发电片51与烟气排管器52更好地贴合成一体，使烟气排管器52的高温直接传递给温差发电片51。

Claims (6)

1.一种船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：包括内燃机排气管（1）、烟气分配器（2）、烟气控制阀（3）、吃水船体外侧面（4）、温差发电模块组件（5）、用电分配器（6）、废气锅炉（7）和蒸汽热利用设备（8），温差发电模块组件（5）固定安装在吃水船体外侧面（4）上，内燃机排气管（1）与烟气分配器（2）相通连，烟气分配器（2）上设有二组供气支路，第一条供气支路经烟气控制阀（3）与温差发电模块组件（5）相通连，温差发电模块组件（5）产生的电力输给用电分配器（6）；第二条供气支路经另一只烟气控制阀（3）与废气锅炉（7）相通连，废气锅炉（7）产生的蒸汽供蒸汽热利用设备（8）使用。
2.根据权利要求1所述船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：所述温差发电模块组件（5）由若干个温差发电模块组成，每个温差发电模块包括温差发电片（51）、烟气排管器（52）和隔热座（53），烟气排管器（52）安装在隔热座（53）的凹槽中，温差发电片（51）固定在烟气排管器（52）的外侧面上，温差发电片（51）、烟气排管器（52）和隔热座（53）的结合体四周密封。
3.根据权利要求2所述船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：在温差发电片（51）和烟气排管器（52）之间设有散热硅胶层（54）。
4.根据权利要求2所述船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：在隔热座（53）的凹槽内设有隔热垫（55）和隔热膜（56）。
5.根据权利要求2所述船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：所述烟气排管器（52）由总进气管（521）、容气腔（522）和终端排气管（523）组成，总进气管（521）和终端排气管（523）均与容气腔（522）相通连，总进气管（521）与内燃机排气管（1）相连接，终端排气管（523）与外界相通。
6.根据权利要求5所述船舶内燃机高温烟气船舷温差发电装置，其特征是：在烟气排管器（52）中，所述容气腔（522）由若干个子气腔组成，子气腔的横截面形状为圆形或者半圆形与矩形的组合或矩形。
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CN107313842A (zh) * 2016-04-26 2017-11-03 彭斯干 零能耗海洋工程发动机尾气海水洗涤净化方法及装置

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