[发明专利]一种复叠式柴油机余热回收热电联产系统

说明书

本发明公开了一种复叠式柴油机余热回收热电联产系统。复叠式柴油机余热回收热电联产系统包括主机、发电系统和制热系统，主机产生烟气，发电系统包括烟气换热器、气液分离器、透平发电机组和混合器，烟气换热器用于将第一混合工质与烟气热交换，制热系统包括发生器和第一冷凝器。根据本发明的复叠式柴油机余热回收热电联产系统，可以将主机产生的烟气所携带的能量进行充分地利用，第一混合工质可以作为循环工质，充分回收烟气所携带的能量，将回收的热能转化为电能，同时复叠式柴油机余热回收热电联产系统还可以将无法转化为电能的低温余热转化为热水，从而满足船舶供热需求，实现热电联产。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体地涉及一种复叠式柴油机余热回收热电联产系统。

背景技术

目前利用发动机(譬如柴油机)排出的余热所采取的措施是通过涡轮增压器将柴油机排出的废气的能量转换为扫气空气的压力，以提高柴油机对燃料的利用率。同时，还可以通过锅炉回收柴油机排气的余热，锅炉可以产生0.5MPa左右的饱和蒸汽或饱和热水，以供加热油及生活用水的用热需求。虽然柴油机排出余热被回收了一部分，但是低品位的排气和/或冷却水却带走了大部分的余热的热量。

当前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，随着“船舶能效设计指数”(EEDI)船舶能效标准的实施，余热回收可以用于发电，这样可以降低船舶EEDI指数，满足EEDI指数第三阶段设计要求，实现节能减排。

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，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较低的范围，无法充分回收余热；

(2)当主机运行负荷偏离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；

(3)系统余热回收后热电转换效率低，对于中低温的余热回收热电转换效率仅为15％～25％，其余的热量以35℃～45℃冷却水的形式排掉，根本无法回收。

因此，需要一种复叠式柴油机余热回收热电联产系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种复叠式柴油机余热回收热电联产系统，所述复叠式柴油机余热回收热电联产系统包括：

主机，所述主机产生烟气；

发电系统，所述发电系统包括：

烟气换热器，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；

气液分离器，与所述烟气换热器连通，用于将所述第一混合工质受热产生的第二混合工质和第一蒸汽分离；

透平发电机组，与所述气液分离器的气相出口连通，利用所述第一蒸汽发电；