[发明专利]一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统

说明书

本发明的目的在于提供一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，包括液氨供给装置、氨燃料动力装置、氢燃料动力装置、船舶主母线、变速箱，液氨罐连接电加热器，电加热器连接船舶主母线，电加热器连接氨燃料发动机，氨燃料发动机连接可逆电机，可逆电机连接变速箱，可逆电机连接船舶主母线；氢气罐连接质子交换膜燃料电池，压缩空气连接质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池、第一逆变器、第二断路器依次相连并连接船舶主母线；船舶主母线通过主电动机开关连接主电动机，主电动机通过主离合器连接变速箱，变速箱连接船舶螺旋桨。本发明能解决当前船舶航行时二氧化硫、碳氢化物的过量排放以及余热利用率不高等问题。

技术领域

本发明涉及的是一种船舶动力装置，具体地说是船舶混合动力装置。

背景技术

随着海上排放法规的日益严格，船舶污染物排放问题越来越受到各国航运部门的重视。并且，全球贸易的不断发展也对于船舶的运载能力提出了更高要求。传统的柴油机推进方式虽然能够迅速满足船舶航行过程中的负载需求，但存在能量利用率低、运行时油耗与噪声过大等缺点。电力推进虽然具有清洁、响应速度快、运行效率高等优点，但存在续航能力不佳、工况频繁切换易对船舶电网造成损坏、运维成本过高等缺点。将柴油机推进与电力推进结合构成船舶混合动力系统可有效结合二者优点，弥补各自不足。相比于纯柴油机推进，混合动力系统减少了运行时的油耗噪声，提高能量利用率；相比于纯电力推进，混合动力系统提升了船舶续航能力，降低船舶电网维护费用。

中国专利“一种新能源船舶用锂离子电池-燃油混合动力系统”(申请公布号为CN112572745A)提出了一种新能源船舶用锂离子电池-燃油混合动力系统，具有运行无噪音，船舶续航里程增长等优势，但其采用燃油作发动机燃料，二氧化硫、一氧化碳等污染物排放较多，而且采用锂离子电池作为电力推进源，存在充电耗时长，运行寿命低等缺点。

中国专利“一种船舶发动机的余热利用系统及方法”(授权公告号为CN109736963B)提出了一种新型船舶发动机的余热利用系统，实现了船舶发动机烟气和冷却水的耦合梯级利用，显著提高了发动机的效率，但采用水蒸气和有机物作为朗肯循环工质对余热进行回收发电，存在输出功率不稳定、余热利用率不高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供解决当前船舶航行时二氧化硫、碳氢化物的过量排放以及余热利用率不高等问题的一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：包括液氨供给装置、氨燃料动力装置、氢燃料动力装置、船舶主母线、变速箱，所述液氨供给装置包括液氨罐；所述氨燃料动力装置包括电加热器、氨燃料发动机、可逆电机，液氨罐通过第一单向阀连接电加热器，电加热器通过电加热器开关连接船舶主母线，电加热器连接氨燃料发动机，氨燃料发动机通过第一离合器连接可逆电机，可逆电机通过第二离合器连接变速箱，可逆电机通过第一断路器连接船舶主母线；所述氢燃料动力装置包括氢气罐、压缩空气、质子交换膜燃料电池，氢气罐通过第一进气阀连接质子交换膜燃料电池，压缩空气通过第二进气阀连接质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池、第一逆变器、第二断路器依次相连并连接船舶主母线；船舶主母线通过主电动机开关连接主电动机，主电动机通过主离合器连接变速箱，变速箱连接船舶螺旋桨。

本发明还可以包括：

1、还包括蓄电池储能装置，所述蓄电池储能装置包括蓄电池，蓄电池连接第二逆变器，第二逆变器通过蓄电池出口开关连接船舶主母线。

2、还包括余热利用装置，所述余热利用装置包括水箱、换热器、分离器、动力涡轮、回热器、冷凝器，液氨罐通过第二单向阀连接水箱，换热器的两个入口分别连接氨燃料发动机和水箱，换热器的出口连接分离器，分离器通过第三进气阀连接动力涡轮，分离器通过闸阀连接冷凝器，动力涡轮、发电机、第三断路器依次相连并连接船舶主母线，动力涡轮、回热器、冷凝器依次相连，冷凝器通过低压泵连接回热器，回热器连接水箱。