[发明专利]一种船用的耦合脱硫塔的双蒸发器的有机朗肯循环系统

说明书

本发明公开了一种船用的耦合脱硫塔的双蒸发器的有机朗肯循环系统，包括并联布置的第一、二蒸发器，第一蒸发器内的工质吸收烟气中的热量蒸发，第二蒸发器内的工质吸收脱硫塔所附属冷却塔内冷却海水的热量蒸发，共同产生高温高压的蒸气；膨胀机连接于第一、二蒸发器，高温高压的蒸气进入膨胀机中做功，驱动发电机发电，发电完成后的蒸气进入冷凝器，被海水冷凝成低温的液体，冷凝器通过工质泵加压将低温的液体送回至第一、二蒸发器中；脱硫塔，其通过烟道与船舶柴油机连接，烟气输出至脱硫塔冷却、脱硫。本发明实现了对烟气高温、低温品位的热量回收利用，解决了低于酸露点的温区的烟气热量难以回收的问题，同时又可提高烟气脱硫效率。

技术领域

本发明涉及船舶设备领域，特别涉及一种船用的耦合脱硫塔的双蒸发器的有机朗肯循环系统。

背景技术

航运业承担了世界贸易的90％的货物运输量，经济全球化促进了各国之间的贸易往来，加快了航运市场的发展，目前，大多数船舶都依靠碳基燃料内燃机提供动力，柴油机热效率可以达到48-51％，为了提高柴油机的燃烧效率，对柴油机结构和燃烧改进，但是难以取得较大的突破。柴油机仍有50％左右的能量被浪费掉，同时排放出大量NOx、SOx等污染蒸气。主机余热品位较低，不便于回收，而通过有机朗肯循环能将低品位能量转换成机械能，且具有结构简单、热效率较高和稳定性好等优点，比动力涡轮发电和温差发电等技术更适合完成船舶余热回收；

专利号为CN109736963B，公开了一种船舶发动机的余热利用及其方法，该专利的技术方案包括水蒸气朗肯循环子系统、有机朗肯循环子系统和吸收式制冷循环子系统，通过三种热力系统耦合实现对船舶发动机烟气和冷却水的余热进行梯级利用。该发明系统复杂，只是针对不同热源进行了梯级回收，并未考虑对于烟气酸露点后低温热量的回收。

专利申请号：CN113187572A公开了一种船用的多蒸发器的有机朗肯循环(ORC)系统，能够有效地同时回收利用船舶动力装置包括船舶主机与船舶发电副机所产生的不同温度品位的废热，且结构紧凑，占用空间少。该发明以增压空气、高温水蒸气、缸套冷却水回路作为热源，并未对烟气热量进行回收。

专利申请号：CN104265427A公开了一种船舶中速柴油机烟气脱硫与废热回收联合循环系统，柴油机的烟气经余热锅炉对水加热，产生蒸汽后推动汽轮机发电，烟气进入洗涤塔净化脱硫。该发明在有效提高废热能力利用效率基础上，同时实现了硫化物的超低排放。该发明中烟气经过锅炉换热后为170℃，烟气直接洗涤脱硫，仍然具有大量的烟气能量未利用。

船舶柴油机烟气平均温度在300-400℃左右，经过锅炉后烟气温度一般能降低到160℃，研究发现，随着脱硫装置入口烟气温度的升高，海水脱硫的脱硫效率将会降低，因此需要先进行冷却降温至最佳脱硫温度100℃左右，有利于硫氧化物的吸收，脱硫效率较高。

当前的有机朗肯循环系统在对船舶柴油机含硫烟气进行热量回收时，仍然存在关键瓶颈问题，即由于含硫烟气的酸露点(约为160℃)限制，为避免蒸发器表面形成低温腐蚀，蒸发器只能对烟气排气温度至酸露点温度区间(400-160℃)的热量进行回收，低于酸露点温度区间(≤160℃)的热量难以回收。因此对烟气低温区的热量进行回收技术亟待寻求技术突破，以保障能够最大限度地提高热量回收率。

然而现有技术和专利，并未考虑如何对烟气酸露点后低温区热量进行回收、如何对冷却海水的热量回收的问题，烟气和海水直接排放到环境中，造成能源的浪费和环境的污染。

同时，船舶上缺少相关的发电脱硫联合系统，不能充分利用含硫烟气的能量，不能多次循环利用海水，能量回收没有按照按质用能，热尽其用的原则，无法达到节能减排的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用的耦合脱硫塔的双蒸发器的有机朗肯循环系统，解决低于酸露点的温区的烟气热量难以回收的问题，同时又可提高烟气脱硫效率。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：