[实用新型]一种船用动力机组冷却与余热利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及余热综合利用，特别涉及一种船用动力机组冷却与余热利用系统。

背景技术

目前我国各类船舶动力机生产技术已经成熟，并且应用广泛。船用动力机组的主要类型基本为燃油动力机。目前船用动力机组的作用模式主要有提供船舶动力、电力和热量，其燃油热量的转化利用率一般少于40％，剩余的热量除生产加热和生活热水使用外，基本对外排放。如图1所示，船舶余热形式主要有两种：船用动力机组尾气热量和缸套冷却循环水热量的排放，船用动力机组尾气温度约为350-400℃，经过导热油炉，导热油炉对尾气余热进行了换热利用，同时尾气温度降至150-200℃，排放至大气中，此时，尾气与环境温度仍有120-180℃的温差，有进一步利用的空间；对于动力机缸套冷却循环水而言，进入动力机组缸套的冷却水温度为55-65℃，排出温度为85℃左右，绝大多数情况是利用缸套水冷器将缸套冷却循环水温度降低，把热量排至周围水体，造成了能量的浪费，另一方面造成了环境的污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种船用动力机组冷却与余热利用系统。本实用新型利用有机介质替代动力机缸套内冷却水，改变冷却水在动力机内的单相换热的模式，利用有机介质合适的沸点温度，实现有机介质在动力机缸套内相变换热方式，并将排出的饱和气态有机介质直接输入到膨胀机中，进一步实现膨胀做功，进而产生的动力可作为设备的附加驱动力，亦或产生电能；同时利用船体周围水体作为冷源，对做功后的有机介质实施冷凝，冷凝后的液态有机介质再通过循环泵输送到动力机缸套中，完成对动力的冷却作用。由于冷却后的有机介质温度较低在进入动力机缸套前，利用动力及排放的烟气实施预热，将有机介质温度提升到合适的温度点后在进入缸套中。本实用新型可改善动力机缸套内的传热效果，减少冷却水的循环量和结垢带来的隐患；利用船体周边的水域作为冷源，亦可消除环境温度波动对冷凝温度的影响；有机介质膨胀机输出的动力可以减少船体动力消耗，如若采用有机介质循环发电方式，亦可减少船体发电机的能耗量，达到船用动力机冷却系统的改善，并同时提高船用能源的利用效率。

本实用新型所采用的技术方案是：一种船用动力机组冷却与余热利用系统，包括船用动力机组和导热油炉，所述船用动力机组的烟气出口连接至所述导热油炉，所述船用动力机组的蒸汽出口连接有膨胀机，所述膨胀机连接至所述船用动力机组作为辅助动力源，和/或连接至发电机带动其发电作为船舶自身用电；所述膨胀机的介质出口连接有设置在船体舷外的水下冷凝器，所述水下冷凝器的液体出口通过增压器连接有设置在所述导热油炉的排烟通道上的烟气换热器，所述烟气换热器的烟气出口连接至大气，其介质出口连接至所述船用动力机组的介质入口。

所述船用动力机组的缸套内的冷却介质采用有机介质。

所述有机介质采用四氟乙烷与3～10％润滑油，二氯氟乙烷与3～10％润滑油，或四氟乙烷和二氯氟乙烷与3～10％润滑油的其中一种组成。

所述发电机采用剩磁自励模式的三相异步发电机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出的利用船用动力机组冷却和余热利用系统，其系统内的有机介质为一种中低沸点介质。有机介质吸收动力机缸套内的热量实现相变蒸发，可产生较高压力和温度的气态流体。利用此种热/压流体的膨胀特性，通过膨胀机实现机械能的转换，并产生直接的动力输出或带动发电机发电，实现清洁动力或电力的效果。

如果船体需要生活热量时，可减少系统的膨胀机输出，使有机介质吸收的热量部分或全部用来满足用热需求。由此可实现动力输出/发电和供热两种模式的灵活转变，同时实现节省燃油和保护环境的功效。

本实用新型提出借助周围水体对有机介质进行冷凝的方法，可以消除环境温度波动的影响，使发电系统达到全年基本稳定运行的模式，而且利用周围水体与船舶的相对运动，节省了传统的冷却循环系统的能耗，提高了动力输出/发电的净效率，使船用动力机组冷却方式和余热利用率获得较大提高，进一步提高船体能源的利用效率。

附图说明

图1：原有船用动力机组冷却和余热排放方法示意图；

图2：本实用新型船用动力机组冷却与余热利用系统结构示意图。

附图标注：1、船用动力机组；2、导热油炉；3、膨胀机；4、发电机；5、水下冷凝器；6、增压器；7、烟气换热器；8、水下换热器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。