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专利号: 2017106649885
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,包括余热锅炉系统、有机工质朗肯循环系统、吸收式热泵系统、海水闪蒸淡化系统、烟气管腔(2)、转轴切换器(23)和发电机(21),其中所述余热锅炉系统包括:锅炉换热器(5)、锅炉过热器(6)、循环泵(7)和余热锅炉(24),所述余热锅炉(24)左下出口连通所述循环泵(7)进口,所述循环泵(7)出口连通所述锅炉换热器(5)进口,所述锅炉换热器(5)出口连通所述余热锅炉(24)左上进口,所述余热锅炉(24)顶部出口连通所述锅炉过热器(6)进口;所述有机工质朗肯循环系统包括:工质换热器(4)、透平机(25)、回热器(9)、冷却器(19)和工质泵(8),所述冷却器(19)右上出口连通所述回热器(9)右侧进口,所述回热器(9)左侧出口连通所述工质泵(8)进口,所述工质泵(8)出口连通所述工质换热器(4)进口,所述工质换热器(4)出口连通所述透平机(25)进口,所述透平机(25)出口连通所述回热器(9)上部进口,所述回热器(9)下部出口连通所述冷却器(19)左上进口;所述吸收式热泵系统包括:吸收式热泵机组(40)、发生器(31)、蒸发器(30)、冷凝器(39)、第一截止阀(29)、第二截止阀(28)、第三截止阀(42)、第四截止阀(41)、供水泵(27)和风机盘管(26),所述吸收式热泵机组(40)中包括所述发生器(31)和所述蒸发器(30)以及所述冷凝器(39),所述蒸发器(30)右上出口连通所述第二截止阀(28)进口,所述冷凝器(39)左上出口连通所述第三截止阀(42)进口,所述第二截止阀(28)和所述第三截止阀(42)的出口连通所述供水泵(27)进口,所述供水泵(27)出口连通所述风机盘管(26)进口,所述风机盘管(26)出口连通所述第一截止阀(29)和所述第四截止阀(41)的进口,所述第一截止阀(29)出口连通所述蒸发器(30)左上进口,所述第四截止阀(41)出口连通所述冷凝器(39)进口;所述海水闪蒸淡化系统包括:一号海水泵(1)、余热回收器(3)、一号喷淋泵(10)、一号流量阀(12)、一号盘管(13)、一级闪蒸罐(11)、第五截止阀(16)、一号真空泵(20)、喷嘴(17)、第六截止阀(18)、蒸汽压缩机(22)、二号喷淋泵(15)、二号流量阀(14)、二号盘管(35)、二级闪蒸罐(34)、第七截止阀(33)、二号真空泵(32)、二号海水泵(36)、凝汽器(37)和淡水桶(38),所述二号海水泵(36)进口通过管道延伸到海水处,所述二号海水泵(36)出口一路连通所述凝汽器(37)左下进口,另一路连通所述有机工质朗肯循环系统中所述冷却器(19)右下进口,所述凝汽器(37)右下出口连通所述一号海水泵(1)进口,同时所述一号海水泵(1)进口还通过管道延伸到海水处,所述一号海水泵(1)的出口与所述冷却器(19)的左下出口连通所述余热回收器(3)进口,所述余热回收器(3)出口连通所述一号喷淋泵(10)和所述一号流量阀(12)的进口,所述一号喷淋泵(10)出口连通所述一级闪蒸罐(11)上部布置有所述喷嘴(17)的盲管,所述一号流量阀(12)出口连通所述一级闪蒸罐(11)中部的所述一号盘管(13)进口,所述一号盘管(13)出口和所述一级闪蒸罐(11)底部出口连通所述二号喷淋泵(15)和所述二号流量阀(14)的进口,所述一级闪蒸罐(11)右侧通过所述第五截止阀(16)连通所述一号真空泵(20),所述一级闪蒸罐(11)顶部出口连通所述蒸汽压缩机(22)和所述第六截止阀(18)的进口,所述蒸汽压缩机(22)出口连通所述吸收式热泵机组(40)的所述发生器(31)进口,所述发生器(31)出口连通所述淡水桶(38)顶部进口,所述二号喷淋泵(15)出口连通所述二级闪蒸罐(34)上部布置有所述喷嘴(17)的盲管,所述二号流量阀(14)出口连通所述二级闪蒸罐(34)中部的所述二号盘管(35)进口,所述二号盘管(35)出口和所述二级闪蒸罐(34)底部出口均通过管道延伸到海水处,所述二级闪蒸罐(34)右侧通过所述第七截止阀(33)连通所述二号真空泵(32),所述二级闪蒸罐(34)顶部出口和所述第六截止阀(18)出口连通所述凝汽器(37)左侧进口,所述凝汽器(37)右侧出口连通所述淡水桶(38)顶部进口,所述透平机(25)输出轴通过转轴切换器(23)与所述蒸汽压缩机(22)输入轴或所述发电机(21)输入轴传动连接,所述烟气管腔(2)从入口到出口依次布置所述锅炉过热器(6)、所述锅炉换热器(5)、所述工质换热器(4)和所述余热回收器(3)。

2.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述风机盘管(26)内置有变频风机。

3.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述锅炉过热器(6)、所述锅炉换热器(5)、所述工质换热器(4)和所述余热回收器(3)均为螺旋管式换热器或翅片管式换热器,其中的工质与烟气的换热方式均为逆流换热。

4.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述回热器(9)为套管式换热器或钎焊板式换热器。

5.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述凝汽器(37)和所述冷却器(19)均为管壳换热器或板式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述蒸发器(30)和所述冷凝器(39)均为管壳式换热器或板式换热器。

7.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述蒸汽压缩机(22)为螺杆式蒸汽压缩机或离心式蒸汽压缩机。

8.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述发电机(21)为同步交流发电机或异步交流发电机。

9.根据权利要求1所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置,其特征在于:

所述一号海水泵(1)、二号海水泵(36)、一号喷淋泵(10)和二号喷淋泵(15)均为离心式海水泵或轴流式海水泵;所述循环泵(7)、工质泵(8)和供水泵(27)均为单级离心泵或轴流循环泵。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种船舶余热梯级利用式冷热电淡四联产装置的工作方法,其特征在于具有如下工作方式:

由船舶主机排出的高温烟气经动力涡轮初步利用后,温度降低到340~350℃,340~

350℃的烟气在所述烟气管腔(2)中依次流经所述余热锅炉系统的所述锅炉过热器(6)和所述锅炉换热器(5),经所述余热锅炉(24)对烟气余热回收利用后,烟气温度降低到210~220℃,而所述余热锅炉(24)产生的高温高压蒸汽则进入蒸汽涡轮膨胀做功,蒸汽涡轮带动发电机组发电,完成“热—功—电”转变工作;一级利用后的210~220℃烟气再进入所述有机工质朗肯循环系统的所述工质换热器(4)与有机工质液体进行热量交换,烟气余热被有机工质液体吸收后烟气温度降低到160~170℃,而有机工质液体则在吸收烟气余热后变为有机工质蒸汽进入所述透平机(25)膨胀做功,所述透平机(25)的输出轴与所述发电机(21)、所述蒸汽压缩机(22)的输入轴通过所述转轴切换器(23)相连接,所述透平机(25)带动所述发电机(21)发电,也完成“热—功—电”转变工作,或驱动所述蒸汽压缩机(22)将低温饱和蒸汽压缩为高温过热蒸汽,提高蒸汽品质;二级利用后的160~170℃烟气进入所述海水闪蒸淡化系统的所述余热回收器(3)与海水进行热量交换,其中160~170℃的烟气被海水吸收余热后温度降低到80~90℃后沿排气管道排放掉,而换热海水则在吸收烟气余热后温度则上升到95~100℃,95~100℃的热海水从所述余热回收器(3)流出先后在所述一级闪蒸罐(11)、所述二级闪蒸罐(34)中闪蒸成对应温度分别为80~85℃和55~60℃的低压饱和蒸汽,其中所述一级闪蒸罐(11)产生的80~85℃饱和蒸汽进入所述蒸汽压缩机(22)被所述蒸汽压缩机(22)压缩为145~150℃的过热蒸汽,所述蒸汽压缩机(22)排出的145~150℃过热蒸汽用于驱动所述吸收式热泵机组(40)工作,而所述二级闪蒸罐(34)产生的55~60℃饱和蒸汽则在所述凝汽器(37)中被常温海水冷凝为蒸馏淡水进入所述淡水桶(38);由145~150℃过热蒸汽驱动的所述吸收式热泵机组(40)里的所述蒸发器(30)和所述冷凝器(39)会分别产生冷量和热量,其中所述蒸发器(30)产生的冷量用于热环境下舱室的降温空气调节,而所述冷凝器(39)产生的热量则用于冷环境下舱室的升温空气调节;如此,在所述余热锅炉系统、所述有机工质朗肯循环系统、所述海水闪蒸淡化系统和所述吸收式热泵系统配合下实现了船舶烟气余热350~80℃梯级利用的冷热电淡四联产功效。