[发明专利]一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置

说明书

技术领域

本发明属于温差发电的技术领域，具体涉及一种利用温差发电原理的热电联产技术，特指一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置。

背景技术

众所周知，渔业捕捞船在进行海上作业时，会消耗大量的能源及淡水。尤其是进行远洋生产的中大型渔船，要求长时间在远离陆地的海上进行捕捞作业。因此，部分渔船为了解决自身携带淡水能力的不足，配备了海水淡化装置，以提高船舶的续航能力。但是，这无形中又增加了渔船的用电负荷，消耗更多的能源。

另一方面，船舶柴油机在工作时会产生大量的高温烟气，这部分烟气会携带30%左右的柴油燃烧热量排入大气中，造成能量利用损失。为提高整个柴油机系统的能源利用效率，利用其高温尾气的余热就显得尤为重要。关于利用船舶柴油机余热的设计，现有技术中已有相关的技术方案公开。如公开号为CN103967648A，发明名称：一种船舶低速柴油机余热综合回收系统。该系统包括组合余热锅炉系统、动力涡轮发电系统、汽轮机发电系统、高温冷却水利用换热设备和有机工质汽轮机发电系统。此方案利用动力涡轮和汽轮机装置实现了二次发电，但是考虑到船舶有限的空间和设备维护的成本，该方案更适合在大型船舶投入使用。而公开号为CN102092808A，发明名称为一种利用柴油机尾气余热的海水淡化装置。该系统以高温烟气为直接热源加热海水来制取淡水，实现了余热的高效利用。但是直接以烟气余热为热源淡化海水的方式，使得余热的用途过于单一，限制了高温烟气的利用空间。

基于以上分析，如何因地制宜、更合理地利用船舶柴油机的排气废热，实现热电联产就显得非常有必要。目前，温差发电装置凭借无转动部件、体积小、寿命长，工作时无噪声，应用环境和使用热源不受限制等优势而倍受青睐。因此，利用远洋捕捞船舶这一特殊工作场合所具有的特点，实现温差发电，将具有明显优势。

发明内容

本发明涉及一种利用船舶柴油机余热进行温差发电的热电联产装置，能够根据塞贝克效应利用船舶柴油机余热进行温差发电，从而实现系统能量转换效率较大程度的提高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用船舶柴油机余热的热电联产装置，包括船用柴油机、烟气收集箱、冷却器、温差发电系统、蓄电池、冷库和导热硅脂；

所述船用柴油机与烟气收集箱通过排气管连接，所述温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，所述冷却器设置在烟气收集箱和温差发电系统的侧面；所述温差发电系统通过充电电路与蓄电池相连；所述热电联产装置，利用高温烟气与冷库间的巨大温差发电，产生电能，同时产生两种温度不同的热水，最大限度地利用了柴油机燃烧烟气的废热。

进一步的，所述冷却器为箱体结构，在其通道内部布置有钝体。

进一步的，所述烟气收集箱为箱体结构，内置耐高温且导热性较好的金属栅格，其孔隙率控制在一定合理范围内，金属栅格前端与烟气收集箱进口之间留有一定的过渡空间，以防止影响柴油机工作时的正常排气。

进一步的，所述温差发电系统选用工作温度为200~700℃的半导体材料（如PbTe-SnTe等），内部以多块半导体发电模块串并联的方式组成，每个模块均有正负极电路引出。

热电联产装置利用温差发电技术，产生电能。

热电联产装置在完成发电工作的同时，产生不同温度的热水，实现了余热的高效综合利用。

柴油机的高温烟气经排气管进入内置有金属栅格的烟气收集箱，烟气流速减小，与侧面布置的冷却器内的冷却水发生热交换，产生高温热水；另一方面，温差发电系统置于烟气收集箱和冷库之间，两个接触面间均涂有导热硅脂。因此，发电系统的热端面受到高温烟气的加热，而冷端面与冷库相接触，两端产生巨大的温差，促使内部发电模块发电，从而实现热能转换成电能，达到产电的效果。所产电能可供船舶上的海水淡化装置使用，也可供给船员的生活用电。此外，为使温差发电系统热端面的热量及时排出，减少或避免热量经温差发电系统流入冷库，可采用冷水降温的方式。而冷却水在吸收发电系统的热量后变成低温热水，也可以直接供给船员生活使用。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公开技术相比，具有如下显著效果：

1、本发明最大限度地利用了船舶柴油机烟气与冷库间的巨大温差，并将原来对温差发电系统有负面作用的能量转化成热能，降低了系统的工作温度，提高了装置效率；

2、本发明有效地实现了高温烟气能量的综合利用，在实现温差发电的同时，还能产生大量热水，系统的能量转换效率可得到进一步提高。

附图说明

图1是改进后的热电联产装置图；

图中：