[发明专利]船舶余热回收发电系统

说明书

本发明提供了一种船舶余热回收发电系统。该系统包括：主机，主机产生烟气；第一换热装置，第一换热装置与主机连通；气液分离装置，与第一换热装置连通；膨胀机，与气液分离装置的蒸汽出口连通，用于利用蒸汽发电；混合装置，用于将膨胀做功的乏汽与分离装置的液体混合成气液两相混合物；制热系统，制热系统与混合装置连通，用于将混合后的气液两相混合物液化为第一混合工质；第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种工质的沸点低于100摄氏度。相对于现有技术中采用水作为工质，可以在烟气的温度不高的情况下也产生供发电用的蒸汽，进而提高热量的利用率。

技术领域

本发明涉及船舶节能技术领域，具体涉及一种船舶余热回收发电系统。

背景技术

国际海事组织(IMO)确立了“船舶能效设计指数”(EEDI)和“船舶能效管理计划”(SEEMP)两项船舶能效标准。这是第一个专门针对国际海运温室气体减排的强制性法律文件，并已于2013年1月1日在安放龙骨的400总吨及以上国际航行船舶上实施。

已知的柴油机热效率一般为45％～50％。冷却水通过对外换热带走热量约20％～25％。废气带走的热量约25％～30％。目前，二冲程低速柴油机拥有所有热机中最高的效率——接近50％，但仍有一半以上的燃料能量未被利用。

主机排气余热回收发电技术，属于热能的二次利用技术，可提高燃油利用率，降低装机功率。因此，采用船舶主机排气余热发电技术是减少CO2排放、降低EEDI的一个重要技术方向。

目前工业上对于中低温排气余热回收发电形式中主要为蒸汽朗肯循环发电和有机朗肯循环(ORC)发电，不同的形式根据其循环特点应用于不同领域、不同场合中。船舶柴油机排气多为260℃-350℃中低温热源，且船舶在运行过程中，随着海况的变化，主机的运行负荷也跟着变化，排气的参数也跟着变化，因此排气余热回收系统容易偏离设计工况。目前国外部分船舶已有应用蒸汽朗肯循环发电技术，该技术在船舶排气余热回收发电中存在以下不足：

(1)对于中低温热源，水或者有机物作为工质，水蒸汽或有机物蒸汽定温蒸发，蒸发设备受节点温差的限制，无法将排气的温度降到理想的范围，无法充分回收余热；

(2)当主机运行负荷偏离船舶余热回收发电系统设计工况时，系统余热回收的效率降低，无法充分回收余热。

针对上述船舶主机余热回收中存在的不足，提供一种能对中低温热源进行回收且系统余热回收的效率较高的船舶余热回收发电系统是需要解决的技术问题。

发明内容

为了至少部分解决上述的问题，本发明提供了一种船舶余热回收发电系统。该船舶余热回收发电系统包括：

主机，所述主机产生烟气；

第一换热装置，所述第一换热装置与所述主机连通，用于将第一混合工质与所述烟气热交换，进而加热所述第一混合工质；

气液分离装置，所述气液分离装置与所述第一换热装置连通，用于将所述第一混合工质受热产生的液体工质和蒸汽分离；

膨胀机发电机组，所述膨胀机发电机组与所述气液分离装置的蒸汽出口连通，用于利用所述蒸汽发电；

混合装置，所述混合装置分别与所述气液分离装置的液侧工质出口以及所述膨胀机发电机组的出口连通，用于将所述分离后的液体工质和降温降压的所述蒸汽混合；以及

制热系统，所述制热系统与所述混合装置连通，用于对混合后的所述液体工质和所述蒸汽气液混合物冷凝并将所述气液混合物液化为所述第一混合工质；

其中，所述第一混合工质为至少包括两种工质的混合物，其中至少一种所述工质的沸点低于100摄氏度。

在可选的实施方式中，所述液体工质为所述第一混合工质中部分蒸发为所述蒸汽后的混合物，所述蒸汽为所述第一混合工质中沸点最低的工质蒸发而形成。