一种船舶余热利用热电联产装置及其使用方法与流程

技术特征：
1.一种船舶余热利用热电联产装置，用于回收利用船舶内的主机缸套水和烟气的余热，其特征在于，以低沸点有机工质为循环介质，所述联产装置包括通过管道相连的：储液柜(8)，可储存液相有机工质，与有机工质冷凝器(7)和有机工质预热器(10)相连接；有机工质预热器(10)，以主机缸套水为热源，以有机工质为冷源，对所述储液柜(8)输出的有机工质进行预热；orc烟气余热三级蒸发装置(2)，以主机烟气为加热源，对所述有机工质预热器(10)预热的有机工质进行加热，输出气相工质；汽轮机模块，将所述orc烟气余热三级蒸发装置(2)输出的气相工质的内能转化为电能，电能输入至电力并网
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分配
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储能系统(11)，留下工质乏汽；有机工质回热器(9)，以主机缸套水为热源，对所述汽轮机模块产生的工质乏汽进行回热；温差发电系统(5)，以海水和冷淡水为冷端，以经所述有机工质回热器(9)回热后的工质乏汽为热端，利用温差发电原理发电，产生的电能输入至电力并网
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分配
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储能系统(11)；制淡水系统(6)，以经过所述温差发电系统(5)的冷淡水为冷凝端、经过所述温差发电系统(5)的海水为制淡水源、经过所述温差发电系统(5)的有机工质为蒸发热源，蒸发海水制淡水；有机工质冷凝器(7)，以海水为冷源，对经过所述制淡水系统的有机工质进行冷凝，冷凝后的液相有机工质输入至储液柜(8)。2.如权利要求1所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，还包括海水
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烟气温差发电装置(1)，该装置以经过所述orc烟气余热三级蒸发装置(2)的烟气为热端，以海水为冷端，利用温差发电原理发电，产生电能输入至电力并网
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分配
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储能系统(11)。3.如权利要求1所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，还包括orc故障保护装置(12)，所述联产装置工作常态断开该orc故障保护装置，所述联产装置出现故障时接入该orc故障保护装置。4.如权利要求2所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，所述汽轮机模块包括高压汽轮机组(3)和低压汽轮机组(4)。5.如权利要求4所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，所述orc烟气余热三级蒸发装置(2)内设有三级与烟气换热的盘管和两级储存有机工质的液包，即第一盘管(2a)、第二盘管(2b)、第三盘管(2c)和第一液包(2e)、第二液包(2f)；第一盘管(2a)、第二盘管(2b)、第三盘管(2c)依次设置在流通烟气的火管外，使烟气与有机工质进行换热；与有机工质换热后的烟气通过火管流向海水
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烟气温差发电装置(1)。6.如权利要求5所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，有机工质在所述orc烟气余热三级蒸发装置(2)内的流向如下：第三盘管(2c)中的工质流向第二液包(2f)，第二液包(2f)中的工质流向第一盘管(2a)或第二盘管(2b)，第二盘管(2b)中的工质流向第一液包(2e)，第一液包(2e)中的工质流向第二液包(2f)或第一盘管(2a)或低压汽轮组(4)，第一盘管(2a)中的工质流向高压汽轮组(3)。7.如权利要求1、4、5、6任一项所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，包括多个三通阀、四通阀、工质泵，可根据不同需求控制有机工质的去向。
8.如权利要求1所述的一种船舶余热利用热电联产装置，其特征在于，所述orc烟气余热三级蒸发装置(2)的烟气入口处设有蝶阀(21)，所述联产装置出现故障时，通过该蝶阀(21)将烟气直接排入大气。9.一种船舶余热利用热电联产装置的使用方法，采用权利要求1至8任一所述的船舶余热利用热电联产装置实现，包含常规模式、用水高峰模式、冬季低温模式：常规模式下，有机工质由储液柜(8)进入有机工质预热器(10)预热，之后进入orc烟气余热三级蒸发装置(2)，在第三盘管(2c)加热后，进入第二液包(2f)，在该第二液包(2f)内气液分离后，气相工质进入第一盘管(2a)加热成过饱和蒸汽，之后该蒸汽进入高压汽轮机组(3)，高压汽轮机组(3)产生的电能输入电力并网
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分配
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储能系统(11)，留下工质乏汽；第二液包(2f)分离的液相工质经第二盘管(2b)加热为两相混合有机工质后，在第一液包(2e)内气液分离，液相工质回到第二液包(2f)继续循环，气相工质与所述高压汽轮机组(3)留下的工质乏汽混合，进入低压汽轮机组(4)，该低压汽轮机组(4)产生的电能输入电力系统(11)，留下的工质乏汽输入至有机工质回热器(9)，有机工质回热后进入温差发电系统(5)，该温差发电系统(5)产生的电能输入电力系统(11)，工质乏汽输入制淡水系统(6)，该制淡水系统(6)利用海水、冷淡水、工质乏汽制淡水和热水，制成的热水流入热水柜(14)，制成的淡水流入淡水柜(13)，留下的两相混合有机工质进入有机工质冷凝器(7)，在所述有机工质冷凝器(7)内被冷凝为液相工质，流入储液柜(8)，进入下一次循环；用水高峰模式下，有机工质由储液柜(8)进入有机工质预热器(10)预热，之后进入orc烟气余热三级蒸发装置(2)，在第三盘管(2c)加热后，进入第二液包(2f)，在该第二液包(2f)内气液分离后，气相工质进入第一盘管(2a)加热后成为过饱和蒸汽，进入高压汽轮机组(3)，该高压汽轮机组(3)产生的电能输入电力系统(11)，留下了工质乏汽；第二液包(2f)分离的液相工质经第二盘管(2b)加热为两相混合有机工质后，流入第一液包(2e)，在第一液包(2e)内气液分离，液相工质回到第二液包(2f)继续循环，气相工质与所述高压汽轮机组(3)留下的工质乏汽混合，直接进入有机工质回热器(9)，有机工质回热后进入温差发电系统(5)，该温差发电系统(5)产生的电能输入电力系统(11)，而留下的温度较常规模式高的工质乏汽输入制淡水系统(6)，流入制淡水系统(6)的海水量也较常规模式多，该制淡水系统(6)利用海水、冷淡水、工质乏汽制淡水和热水，制成的热水流入热水柜(14)，制成的淡水比常规模式增加，流入淡水柜(13)，留下后的两相混合有机工质进入有机工质冷凝器(7)，在该有机工质冷凝器(7)内被冷凝为液相工质后，流入储液柜(8)，进入下一次循环；冬季低温模式下，有机工质由储液柜(8)进入有机工质预热器(10)预热，之后进入orc烟气余热三级蒸发装置(2)，在第三盘管(2c)加热后，进入第二液包(2f)，在该第二液包(2f)内气液分离后，液相工质流到第二盘管(2b)内，经第二盘管(2b)加热为两相混合有机工质后，进入第一液包(2e)，在第一液包(2e)内气液分离，液相工质回到第二液包(2f)继续循环，第一液包(2e)内的气相工质与第二液包(2f)分离出的气相工质混合，进入第一盘管(2a)加热为过饱和蒸汽，随后进入高压汽轮机组(3)，该高压汽轮机组(3)产生的电能输入电力系统(11)，留下的工质乏汽进入有机工质回热器(9)，有机工质回热后进入温差发电系统(5)，该温差发电系统(5)产生的电能输入电力系统(11)，留下的温度较用水高峰模式更高的工质乏汽输入制淡水系统(6)，因此流入制淡水系统(6)的海水量和淡水量也较用水高峰模式下更多，该制淡水系统(6)利用海水、冷淡水、工质乏汽制淡水和热水，从而产生更多
的热水流入热水柜(14)，制成的淡水增加，流入淡水柜(13)，留下的两相混合有机工质进入有机工质冷凝器(7)，在该有机工质冷凝器(7)内被冷凝为液相工质，流入储液柜(8)，进入下一次循环。

技术总结
本发明提供一种船舶余热利用热电联产装置，用于回收利用船舶内的主机缸套水和烟气的余热，包括通过管道相连的：储液柜，可储存液相有机工质；有机工质预热器，对储液柜输出的有机工质预热；ORC烟气余热三级蒸发装置，将预热后的有机工质加热为气相工质输出；汽轮机模块，将气相工质的内能转化为电能，电能输入电力并网


技术研发人员：胡泽琨 曹刚 陈扬 张永亮
受保护的技术使用者：上海海事大学
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/10/15