CN220353958U - 一种能量回收装置及一种船舶 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种能量回收装置,包括动力模块、海水处理模块和制冷模块;动力模块包增压泵和发动机;海水处理模块包括海水过滤器和海水淡化装置;制冷模块包括至少一个制冷回路,制冷回路包括冷源换热器,冷源经过冷源换热器中的其中一条换热管;发动机包括燃烧室和缸套换热器,增压泵和缸套换热器之间形成有氨燃料输出通路,氨燃料输出通路与冷源换热器上的另一换热管相连通且氨燃料输出通路与缸套换热器的其中一条换热管连通;本公开还涉及一种船舶,包括船体,船体上设置有制冷室,还包括上述能量回收装置,利用氨燃料的特性,与制冷模块换热为冷媒降温。

Description

一种能量回收装置及一种船舶
技术领域
本公开涉及能量回收领域,具体涉及一种能量回收装置及一种船舶。
背景技术
专利CN208684670U公开了一种船舶余热驱动的吸附制冷、载冷和海水淡化装置,海水泵a、过冷器、过滤器、二氧化碳储液器和淡水箱,所述海水泵a与吸附床A和吸附床B相连,所述过滤器和海水泵d相连,且海水泵d的边侧设置有真空罐,并且真空罐中安装有喷淋装置、烟气海水换热器和水汽凝结器,所述二氧化碳储液器和蒸发冷凝器相连,且二氧化碳储液器和低温库蒸发器与冷藏库蒸发器相连接;
该船舶余热驱动的吸附制冷、载冷和海水淡化装置,实现对渔船捕获物的冷冻冷藏以及船用淡水的供需,通过对柴油机尾气余热的利用,大大提高了能源利用效率,实现低能耗解决渔获物冷冻冷藏和远洋淡水需求的问题,安全实用,节能减排;
但其仍存在以下缺陷:
虽然上述专利利用了液氨作为制冷剂,且将柴油发动机的烟气进行利用,但是上述专利仅将液氨作为制冷剂,并未利用其本身作为清洁能源在点燃前需要预加热的特性;同时,上述专利并没有办法完全处理柴油发动机的烟气,过多的二氧化碳仍然会污染环境。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题,本公开目的在于提供一种能量回收装置,以降低海水制淡水的能量消耗并降低尾气毒性;同时提供一种使用了该能量回收装置的船舶,以降低船舶能源消耗。
本公开所述的一种能量回收装置,包括:动力模块和制冷模块;
所述动力模块包括增压泵和发动机;
所述制冷模块包括至少一个制冷回路,所述制冷回路包括冷源、冷源换热器、蒸发器和压缩机,所述冷源经过所述冷源换热器的其中一条换热管;
所述增压泵和所述发动机形成有氨燃料输出通路,所述氨燃料输出通路与所述冷源换热器上的另一条换热管相连通。
优选地,所述的一种能量回收装置还包括海水处理模块;所述海水处理模块包括海水过滤器和海水淡化装置;所述发动机包括燃烧室和缸套换热器;所述氨燃料输出通路经过所述缸套换热器上的其中一条换热管与所述燃烧室相连通;
所述海水过滤器与所述燃烧室之间形成有海水-燃烧室换热通路,所述海水-燃烧室换热通路与所述燃烧室进行热交换;所述海水-燃烧室换热通路与所述缸套换热器的另一条换热管连通且该换热管与所述海水淡化装置之间形成有缸套换热器-海水淡化装置通路;
所述海水淡化装置内设置有海水-淡水换热器,所述海水过滤器与所述海水-淡水换热器之间形成有海水-淡水换热通路,所述海水-淡水换热通路穿过所述海水淡化装置,与所述海水淡化装置内的淡水进行热交换。
优选地,所述的海水处理模块还包括海水喷淋器的出水口设置在所述海水淡化装置内,所述海水喷淋器的进水口分别与所述缸套换热器-海水淡化装置通路、所述海水-淡水换热通路相连通。
优选地,所述的制冷回路包括冷藏回路、冷冻回路和制冰回路。
优选地,所述的制冷模块还包括除霜装置,所述除霜装置与压缩机连通。
优选地,所述的制冰回路还包括水输入通路,所述海水处理模块还包括淡水储存罐和盐水储存罐,所述淡水储存罐和所述盐水储存罐形成有混合水通路,所述混合水通路与所述水输入通路连通,所述混合水通路通过调节阀调节混合水的盐度。
优选地,所述的能量回收装置还包括尾气处理模块,所述尾气处理模块包括尾气收集装置、固碳装置和SCR脱硝装置;
所述海水淡化装置内设置有尾气-海水换热器,所述尾气收集装置与所述尾气-海水换热器之间形成有尾气-海水换热通路;所述尾气-海水换热通路与所述除霜装置相连通以使尾气经过海水淡化装置后进入所述除霜装置,与所述制冷循环进行热交换;
所述固碳装置分别与所述氨燃料输出通路、所述淡水储存罐相连通;
所述SCR脱硝装置分别与所述除霜装置、所述尾气收集装置相连通以将尾气进行初步处理,且所述SCR脱硝装置与所述固碳装置连通以将初步处理后的尾气送至所述股坛装置内。
本公开还提出一种船舶,包括船体,所述船体上设置有制冷室,所述船舶还包括如上所述的能量回收装置。
本公开所述的一种能量回收装置,其优点在于:
利用氨燃料在点燃前需要预加热的特性,与制冷模块的冷媒进行换热,将冷媒降温,同时为氨燃料预热,实现氨燃料的冷量和冷媒的热量的利用。
附图说明
图1是本公开所述一种能量回收装置的结构示意图
图2是所述海水淡化装置的示意图。
附图标记说明:1-氨燃料储存罐,2-制冷模块,21-冷冻回路,22-制冰回路,23-除霜装置,3-发动机,31-缸套换热器,32-燃烧室,4-海水过滤器,5-淡水储存罐,6-盐水储存罐,7-海水淡化装置,8-固碳装置,9-SCR脱硝装置,10-尾气-海水换热器,11-海水-淡水换热器,12-海水喷淋器。
具体实施方式
如图1所示,本公开所述的一种能量回收装置,包括动力模块制冷模块2;
动力模块包括增压泵和发动机3,增压泵和发动机3之间形成有氨燃料输出通路。储存氨燃料的氨燃料储存罐1通过增压泵将氨燃料泵入氨燃料输出通路,氨燃料输出通路与发动机3连通以将氨燃料输送至发动机3内与柴油混合并点燃;
制冷模块2包括至少一个制冷回路,制冷回路包括冷源、冷源换热器蒸发器和压缩机,制冷回路中的冷源经过冷源换热器中的其中一条换热管,氨燃料输出通路经过冷媒换热器的另一换热管,在冷源换热器中,由于冷源经过蒸发器从液态吸热转化为气态,再经过压缩机进入冷源换热器中;而氨燃料经过增压泵进入氨燃料输出通路,氨燃料本身为液态,由于氨燃料的点燃需要预加热使液态氨燃料转化为气态,在经过冷源换热器时,液态的氨燃料与气态的冷源进行换热,液态的氨燃料吸收冷源的热量升温,冷源则降温,进而在实现制冷模块2中冷媒的降温的同时,预热氨燃料。
进一步的,本公开所述的一种能量回收装置还包括海水处理模块,海水处理模块包括海水过滤器4和海水淡化装置7,海水通过海水泵泵入海水过滤器4进行过滤,通常情况下,海水过滤后直接进入海水淡化装置7进行淡化制得淡水,在本公开中,海水在经过海水过滤器4过滤后,分别通过两条通路进入海水淡化装置7,一条通路海水进入发动机3后再进入海水淡化装置7:发动机3包括燃烧室32和缸套换热器31,氨燃料输出通路经过缸套换热器31上的其中一条换热管与燃烧室32相连通、海水过滤器4与燃烧室32之间形成有海水-燃烧室32换热通路,海水-燃烧室32换热通路与缸套换热器31的另一条换热管相连通且该换热管与海水淡化装置7之间形成有缸套换热器31-海水淡化装置7通路;海水经过海水-燃烧室32换热通路与燃烧室32的外壁进行换热,降低燃烧室32的温度,之后进入缸套换热器31,氨燃料经过缸套换热器31时,由于海水吸收燃烧室32的热量,温度较高,在缸套换热器31中,海水将氨燃料再次升温,使得燃烧室32内点燃氨燃料所需热量较少,而海水经过缸套换热器31后进入海水淡化装置7进行淡化;
另一条通路,海水淡化装置7内设置有海水-淡水换热器11,海水过滤器4与海水-淡水换热器11之间形成有海水-淡水换热通路,由于海水淡化装置7内部将海水升温进行蒸馏操作,经过海水过滤器4的海水温度较低,经过海水-淡水换热器11时,与海水淡化装置7内的水蒸气进行换热,使得水蒸气冷凝,获得冷凝淡水;
通过海水处理模块的设置,利用海水的冷量对燃烧室32进行降温同时冷凝淡水,并且在完成燃烧室32的降温后进一步在缸套换热器31内与氨燃料进一步换热,使得氨燃料预热更加充分。
进一步的,海水处理模块还包括海水喷淋器12,该海水喷淋器12的出水口设置在海水淡化装置7内,出水口分别与缸套换热器31-海水淡化装置7通路、海水-淡水换热通路相连通,以接收海水并将海水输送至海水淡化装置7内;
通过海水喷淋器12的设置,将海水以喷淋方式输送进海水淡化装置7,使得海水是以水珠的状态进入海水淡化装置7,进而加快海水淡化的速度。
进一步的,制冷回路包括冷藏回路、冷冻回路21和制冰回路22,制冷模块2包括至少一个制冷回路,本公开优选的实施例为制冷模块2包括冷冻回路21和制冰回路22,各回路之间可以采用串联也可以采用并联方式连接,优选为采用并联的方式将各循环与增压泵连通,以保证各循环接收到的氨燃料均为同一温度,避免各循环串联导致氨燃料的温度越来越高,失去与冷源交换冷量的作用;而采用串联需要将制冷温度最低的一个制冷回路设置在靠近压缩泵的一处,进而保证冷量足够与冷媒换热。
进一步的,为了延长各个制冷回路运行寿命,制冷模块2还包括除霜装置23,除霜装置23与各制冷回路的压缩机相连通,以除去各制冷回路的压缩机由于输送冷源而产生的霜。
进一步的,在制冰时,水是制冰最主要的原料,在制冰回路22中,还包括水输入通路,水输入通路将水输入至制冰回路22中,进而完成制冰;而在远洋渔船中,由于从海上回到陆地的时间较长,因此捕捞到的海鲜最好直接加工冷冻,或者使用盐冰将海鲜制成冰鲜;而制作盐冰需要使用盐度一定的混合水,在海水处理模块中,设置淡水储存罐5和盐水储存罐6,分别用于接收蒸馏好的淡水以及盐度较高的盐水;淡水储存罐5和盐水储存罐6之间形成有混合水通路,并通过调节阀调整混合水的盐度,调节阀设置在靠近盐水储存罐6出水口的一处,通过调整盐水出水量实现混合水盐度的调节;混合水通路与水输入通路相连通使得混合水进入制冰循环,进而制得可用于制作冰鲜的盐冰。
进一步的,由于氨燃料燃烧后会产生氮氧化物,而柴油等传统能源燃烧则会产生二氧化碳,二氧化碳和氮氧化物都会对环境造成污染,因此需要对尾气进行处理,因此本公开所述的一种能量回收装置还包括尾气处理模块,尾气处理模块包括尾气收集装置、SCR脱硝装置9和固碳装置8,海水淡化装置7内设置有尾气-海水换热器10,尾气收集装置与尾气-海水换热器10之间形成有尾气-海水换热通路,尾气-海水换热通路与除霜装置23相连通;
固碳装置8分别与氨燃料输出通路、淡水储存罐5相连通;
SCR脱硝装置9与除霜装置23相连通且SCR脱硝装置9与尾气收集装置相连通;
燃料燃烧产生的尾气,一路经过尾气-海水换热器10与海水淡化装置7内的海水进行换热使海水升温蒸发,与海水换热后,再进入除霜装置23中,除霜装置23利用尾气的余热,对各制冷回路的压缩机进行除霜操作,除霜完成后,尾气从除霜装置23流入SCR脱硝装置9中,除去氮氧化物,再进入固碳装置8内除去二氧化碳;燃料燃烧产生的尾气的另一路直接进入SCR脱硝装置9内;
固碳装置8分别与氨燃料输出通路、淡水储存罐5相连通,氨燃料输出通路将部分氨燃料输送至固碳装置8内,同时淡水储存罐5将部分淡水输送至固碳装置8内,当尾气中的二氧化碳进入固碳装置8内时,溶于水中与氨反应,进而将二氧化碳转化为无污染的碳酸根或碳酸氢根,使得尾气不含有二氧化碳,并且由于SCR脱硝装置9将尾气中的氮氧化物转化,因此,尾气不再含有二氧化碳和氮氧化物,进而使得尾气不会污染环境。
进一步的,本公开还提出一种船舶,包括船体,该船体上设置有制冷室,制冷室可以是冷冻室、冷藏室、制冰室等,还包括如上所述的能量回收装置,使用本公开所述的能量回收装置,利用尾气、燃料以及海水的能量,进而降低船舶的能耗,且尾气更加环保。
在本公开的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”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公开和简化描述,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公开保护范围的限制。
对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种能量回收装置,其特征在于,包括:动力模块和制冷模块(2);
所述动力模块包括增压泵和发动机(3);
所述制冷模块(2)包括至少一个制冷回路,所述制冷回路包括冷源、冷源换热器、蒸发器和压缩机,所述冷源经过所述冷源换热器的其中一条换热管;
所述增压泵和所述发动机(3)形成有氨燃料输出通路,所述氨燃料输出通路与所述冷源换热器上的另一条换热管相连通;
还包括海水处理模块;所述海水处理模块包括海水过滤器(4)和海水淡化装置(7);所述发动机(3)包括燃烧室(32)和缸套换热器(31);所述氨燃料输出通路经过所述缸套换热器(31)上的其中一条换热管与所述燃烧室(32)相连通;
所述海水过滤器(4)与所述燃烧室(32)之间形成有海水-燃烧室(32)换热通路,所述海水-燃烧室(32)换热通路与所述燃烧室(32)进行热交换;所述海水-燃烧室(32)换热通路与所述缸套换热器(31)的另一条换热管连通且该换热管与所述海水淡化装置(7)之间形成有缸套换热器(31)-海水淡化装置(7)通路;
所述海水淡化装置(7)内设置有海水-淡水换热器(11),所述海水过滤器(4)与所述海水-淡水换热器(11)之间形成有海水-淡水换热通路,所述海水-淡水换热通路穿过所述海水淡化装置(7),与所述海水淡化装置(7)内的淡水进行热交换。
2.根据权利要求1所述能量回收装置,其特征在于,所述海水处理模块还包括海水喷淋器(12),所述海水喷淋器(12)的出水口设置在所述海水淡化装置(7)内,所述海水喷淋器(12)的进水口分别与所述缸套换热器(31)-海水淡化装置(7)通路、所述海水-淡水换热通路相连通。
3.根据权利要求2所述能量回收装置,其特征在于,所述制冷回路包括冷藏回路、冷冻回路(21)和制冰回路(22)。
4.根据权利要求3所述能量回收装置,其特征在于,所述制冷模块(2)还包括除霜装置(23),所述除霜装置(23)与压缩机连通。
5.根据权利要求4所述能量回收装置,其特征在于,所述制冰回路(22)还包括水输入通路,所述海水处理模块还包括淡水储存罐(5)和盐水储存罐(6),所述淡水储存罐(5)和所述盐水储存罐(6)形成有混合水通路,所述混合水通路与所述水输入通路连通,所述混合水通路通过调节阀调节混合水的盐度。
6.根据权利要求5所述能量回收装置,其特征在于,还包括尾气处理模块,所述尾气处理模块包括尾气收集装置、固碳装置(8)和SCR脱硝装置;
所述海水淡化装置(7)内设置有尾气-海水换热器(10),所述尾气收集装置与所述尾气-海水换热器(10)之间形成有尾气-海水换热通路;所述尾气-海水换热通路与所述除霜装置(23)相连通以使尾气经过海水淡化装置(7)后进入所述除霜装置(23),与所述制冷回路进行热交换;
所述固碳装置(8)装置分别与所述氨燃料输出通路、所述淡水储存罐(5)相连通;
所述SCR脱硝装置分别与所述除霜装置(23)、所述尾气收集装置相连通以将尾气进行初步处理,且所述SCR脱硝装置与所述固碳装置(8)连通以将初步处理后的尾气送至所述固碳装置内。
7.一种船舶,包括船体,所述船体上设置有制冷室,其特征在于,所述船舶还包括如权利要求1-6任一所述的能量回收装置。
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