[发明专利]一种船舶废热利用Π型斯特林发电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及能源回收与利用技术领域，尤其是涉及一种船舶废热利用Π型斯特林发电机系统。

背景技术

船舶主机燃料燃烧产生的热量只有少部分做功，其余热量一部分被冷却系统带走，另一大部分以排气方式释放到大气中，排气损失约占总能量40%左右。船舶加装余热利用废气锅炉，废气锅炉排烟在100-300℃左右，船舶周围海水温度不超过35℃，这就构成一个巨大的温差能系统，斯特林机(Stirling Engine)是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞热气机，具有燃料来源广、效率高、污染小、噪音低和维修方便等优点，可以应用在许多领域内中作为清洁高效的动力机，对节能减排、保护环境有重要意义。

Stirling Engine对燃料的适应性很强，可用能源除了煤、石油、天然气外，还可以利用太阳能、原子能、化学能以及木材、秸秆等农林废弃物燃烧所放出来的热能。Stirling Engine热效率高，理论上Stirling Engine循环效率等于相同状态下的卡诺效率，实验表明Stirling Engine实际有效效率可以达到32%～40%，最高可达47%。Stirling Engine运行时污染物排放少，作为外燃机燃料可以在足够空气下连续燃烧，燃烧比较充分，与内燃机相比，排放的一氧化碳和碳氢化合物等有害气体大大减少。Stirling Engine没有气阀机构，工质在汽缸内的压力变化接近正弦波形，而且燃烧不会产生爆震和排气波，因而运转比较平稳，噪音比较小。Stirling Engine运转比较平稳，扭矩比较均匀，超负荷能力强，相比之下内燃机超负荷能力只有5%～15%。

Stirling Engine结构简单，比内燃机少40%的零部件，只有密封的汽缸和两个活塞，没有易出故障的气阀机构、高压喷油系统和需要润滑的活塞环，维修也比较方便。

当前我国在温差能设备制造方面比国外差距较大，关于温差能发电的基础与技术研究非常少。到目前为止，关于船用Stirling Engine的研究和试验，需要在Stirling Engine外部配有燃烧室，需要消耗燃料，还没有实际应用于船舶上的Stirling Engine(斯特林机)。

当前船舶节能减排的措施主要是船舶降速、主机降功率和废热利用，废热利用包括废气涡轮增压、废气锅炉、利用主机缸套冷却水的海水淡化，而关于废气涡轮发电、废气锅炉产生的蒸汽发电尚处于研究论证阶段，船上还没有实用。经过废气锅炉后的排烟要进一步利用，斯特林发动机具有优势。由于远洋船舶排烟温度在100-300℃，远洋船舶排烟量大，而海水温度一般不会超过35℃，因此，船舶排烟和海水之间温差能密度大，满足斯特林发动机工作要求。

综上所述，对于大型远洋船舶，利用其自身的温差系统，构建废热利用斯特林发电系统成为船舶节能减排的有效途径之一。但是，现有技术中缺少能够实现上述目的的系统。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的船舶废热利用Π型斯特林发电机系统，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种船舶废热利用Π型斯特林发电机系统，包括船舶排烟系统、Π型斯特林发动机本体、工作介质供给回收系统、发电系统、启动系统和控制整个系统工作的控制系统；所述Π型斯特林发动机本体包括第一斯特林发动机本体、第二斯特林发动机本体、(21)总曲轴和（23)飞轮；

所述第一斯特林发动机本体包括：(3)第一加热器，(4)第一回热器，(5)第一海水管壳式冷却器，(6)第一膨胀腔，(7)第一带石墨活塞环的热活塞，(8)第一压缩腔，(9)第一带石墨活塞环的冷活塞；所述第一回热器由两个并联的带单向阀的高温回热器(4H)和低温回热器(4L)组成；

所述第二斯特林发动机本体包括：(10)第二加热器，(11)第二回热器，(12)第二海水管壳式冷却器，(13)第二膨胀腔，(14)第二带石墨活塞环的热活塞，(15)第二压缩腔，(16)第二带石墨活塞环的冷活塞；所述第二回热器由两个并联的带单向阀的高温回热器(11H)和低温回热器(11L)组成；

所述第一加热器设置在所述船舶排烟系统的船舶烟筒内，所述第一冷气缸的缸内顶端依次经过所述第一冷却器和所述第一回热器后连通到所述第一加热器的加热介质进口，所述第一加热器的加热介质出口经过所述第二回热器的高温回热器(11H)后连通到所述第一热气缸的缸内顶端；