一种利用S-CO₂和ORC联合循环的船舶柴油机尾气余热发电系统

摘要

本发明的目的在于提供一种利用S-CO2和ORC联合循环的船舶柴油机尾气余热发电系统，包括柴油机排气换热器、超临界CO₂循环发电系统、ORC循环发电系统，采用超临界CO₂系统和ORC系统联合回收柴油机尾气余热。装置由两个相互配合的超临界CO₂循环系统和ORC循环系统构成，采用导热油作为传热介质，将尾气余热传递给超临界CO₂循环系统和ORC循环系统，作为两个循环系统的热源。超临界CO₂循环系统和ORC循环系统相互配合发电。在柴油机排气通道上连接翅片管换热器，导热油走换热器管内通道，柴油机尾气走管外通道。本发明有效的回收船用柴油机排气余热能量，将其转化为电能，达到综合回收船舶主机余热，显著提高柴油机的热效率，降低船舶EEDI能耗指标。

主权项

一种利用S‑CO₂和ORC联合循环的船舶柴油机尾气余热发电系统，其特征是：包括柴油机排气换热器、超临界CO₂循环发电系统、ORC循环发电系统，所述超临界CO₂循环发电系统包括S‑CO₂系统换热管段、超临界CO₂循环系统第一换热器、超临界CO₂循环系统发电机、超临界CO₂循环系统膨胀机、第一级压缩机、第二级压缩机、中间冷却器、超临界CO₂循环系统冷却器、第二换热器，S‑CO₂系统换热管段位于柴油机排气换热器下部管段和超临界CO₂循环系统第一换热器里，超临界CO₂循环系统膨胀机、第一压缩机、第二压缩机同轴，CO₂进入第一压缩机经中间冷却器进入第二压缩机，第二压缩机出口的CO₂进入超临界CO₂循环系统第一换热器吸热后进入超临界CO₂循环系统膨胀机，超临界CO₂循环系统膨胀机连接超临界CO₂循环系统发电机，超临界CO₂循环系统发电机连接船舶电力系统，超临界CO₂循环系统膨胀机出口的CO₂经第二换热器进入超临界CO₂循环系统冷却器并进入第一级压缩机；所述ORC循环发电系统包括ORC系统换热管段、ORC系统换热器、ORC系统膨胀机、ORC系统发电机、ORC系统回热器、有机工质泵、冷凝器、柴油机缸套水换热器、柴油机冷却器、第一‑第四电磁阀，ORC系统换热管段位于柴油机排气换热器上部管段和ORC系统换热器里，有机工质在经有机工质泵压缩，进入ORC系统回热器之后分成第一股和第二股，第一股经第一管路进入ORC系统换热器，第二股分成第三股和第四股，第三股进入第二换热器，第二换热器上设置第一出口，第四股经柴油机缸套水换热器和柴油机中冷器后与经第二换热器并从第一出口流出的第三股汇合，第一出口与ORC系统换热器通过第二管路相连，第二管路上分出支路与第一管路相连，支路上设置第一电磁阀，第二管路上在支路与ORC系统换热器之间设置第二电磁阀，在第三股进入第二换热器之前经过的管路上设置第三电磁阀，在第四股与第三股汇合之前的管路上设置第四电磁阀，ORC系统膨胀机的进口分别连接支路、第二管路，ORC系统膨胀机的出口连接ORC系统回热器，经ORC系统膨胀机出口并进入ORC系统回热器的有机工质经过冷凝器后进入有机工质泵，ORC系统膨胀机还连接ORC系统发电机，ORC系统发电机连接船舶电力系统。