專利名稱：朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)的制作方法
朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機節(jié)能技術(shù)，具體涉及一種將蒸汽朗肯循環(huán)與多級閃蒸海水淡化技術(shù)相結(jié)合，對船用發(fā)動機排氣余熱進行回收的系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
就大噸位船舶而言，柴油機燃料產(chǎn)生的熱能大約只有50%轉(zhuǎn)化為柴油機的輸出功，其余通過排氣、冷卻水等排放到船外，造成很大的能源浪費。如何回收利用這一部分的能量成為了船舶節(jié)能減排的首要選擇。朗肯循環(huán)廣泛應(yīng)用于汽輪機發(fā)電領(lǐng)域，也是目前余熱回收所采用的主要熱力循環(huán)。朗肯循環(huán)的特點是可利用中低品位的熱能推動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，但是它的循環(huán)效率相對較低。汽輪機出口的蒸汽有一大部分的能量被排掉，如何利用這部分能量來提高蒸汽朗肯循環(huán)的效率，成為人們關(guān)注的問題。
船舶在遠海工作中，人員和船舶動力設(shè)備等都需要消耗大量的淡水。巨大的淡水消耗量如果全部由船舶來攜帶，勢必會減少載重噸位，并且淡水儲存過久也會因為水艙的污染和細菌的繁殖而變質(zhì)。所以將海水進行淡化處理是保證船舶淡水供給與補充的重要技術(shù)措施。海水淡化技術(shù)主要有蒸餾法、電滲析法、反滲透法和冷凍法等，其中蒸餾法可在不消耗或消耗很少電能的情況下，通過對低溫熱源能量的回收而生產(chǎn)出高質(zhì)量的淡水。
針對上述情況，如果能提出一種將蒸汽朗肯循環(huán)與多級閃蒸海水淡化技術(shù)相結(jié)合、對船用發(fā)動機排氣余熱進行回收的系統(tǒng)，利用汽輪機出口的水蒸氣作為海水淡化的驅(qū)動熱源，在不消耗能量的前提下進行海水淡化，這將對船舶發(fā)動機的節(jié)能減排以及提高船舶的航行里程具有重要的意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)。將蒸汽朗肯循環(huán)與多級閃蒸海水淡化技術(shù)相結(jié)合，利用蒸汽朗肯循環(huán)中汽輪機出口的蒸汽來驅(qū)動多級閃蒸海水淡化裝置，在保證船舶生活用電的同時，還滿足了淡水需求，并實現(xiàn)了船舶的節(jié)能減排。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案以及原理進行說明。朗肯循環(huán)海水淡化雙效回收系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器、工質(zhì)泵、發(fā)電機、水泵、閃蒸室、汽水分離器、真空泵以及閥門等。由蒸發(fā)器的工質(zhì)側(cè)、汽輪機、冷凝器的工質(zhì)側(cè)以及工質(zhì)泵依次連接，汽輪機與發(fā)電機軸連接，組成蒸汽朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)動機排出的高溫廢氣直接通過蒸發(fā)器的氣側(cè)與工質(zhì)進行換熱，水泵依次串接第三、第二、第一級閃蒸室的海水管以及冷凝器的海水側(cè)進口。海水與冷凝器換熱成為高溫海水后，依次進入第一、第二和第三級閃蒸室，經(jīng)過三級閃蒸室蒸發(fā)過的低溫濃海水經(jīng)由第三級閃蒸室排出至大海。第一至第三級閃蒸室內(nèi)分別設(shè)有汽水分離器，三個汽水分離器的出口并連，經(jīng)淡水通道輸出至儲水罐。在第一與第二，第二與第三級閃蒸室之間均設(shè)有閥門，真空泵并連接于第二和第三級閃蒸室的上部。由于三個閃蒸室的海水溫度是逐漸降低的，可以對照不同溫度范圍下水分蒸發(fā)的壓力，通過壓力調(diào)節(jié)閥對閃蒸室里的真空度進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的特點及有益效果是，突破了對船用發(fā)動機排氣余熱單一回收方式的使用，在利用朗肯循環(huán)回收產(chǎn)生電能的同時，利用三級閃蒸海水淡化裝置來滿足船舶上的淡水供給需求，不僅實現(xiàn)了對發(fā)動機廢氣余熱的高效回收，同時也提高了船舶的航行里程數(shù)，使船舶的燃油經(jīng)濟性得到了很大的提高。


所示附圖是發(fā)明原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明的原理與系統(tǒng)做進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，而非是限定性的，不以此限定本發(fā)明的保護范圍。朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征是:由蒸發(fā)器I的工質(zhì)側(cè)、汽輪機2、冷凝器3的工質(zhì)側(cè)以及工質(zhì)泵4依次連接，汽輪機與發(fā)電機5軸連接，組成蒸汽朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)動機排出的高溫廢氣直接通過蒸發(fā)器的氣側(cè)與工質(zhì)進行換熱，水泵6依次串接第三、第二、第一級閃蒸室7-3、7-2、7_1的海水管以及冷凝器的海水側(cè)進口。海水與冷凝器換熱成為高溫海水后，依次進入第一、第二和第三級閃蒸室，經(jīng)過三級閃蒸室蒸發(fā)過的低溫濃海水經(jīng)由第三級閃蒸室排出至大海。第一至第三級閃蒸室內(nèi)分別設(shè)有汽水分離器8，三個汽水分離器的出口并連，經(jīng)淡水通道輸出至儲水罐。第一級與第二級閃蒸室之間設(shè)有第一閥門9-1 ;第二級與第三級閃蒸室之間設(shè)有第二閥門9-2，真空泵10并連接于第二閥門和第三級閃蒸室的上部。本發(fā)明的工作過程為:發(fā)動機高溫廢氣直接進入蒸發(fā)器，對蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)進行加熱，工質(zhì)經(jīng)過換熱蒸發(fā)成為過熱的高溫高壓氣體，進入汽輪機做功，汽輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。從汽輪機做功后的乏汽進入冷凝器與管側(cè)的海水換熱進行冷凝(此時冷凝器即是海水淡化系統(tǒng)的蒸汽加熱器)，凝結(jié)水進入工質(zhì)泵，被加壓為低溫高壓液體后進入蒸發(fā)器，開始下一循環(huán)。對于多級閃蒸海水淡化裝置，海水經(jīng)過水泵加壓后分別進入到第三級、第二級和第一級閃蒸室內(nèi)以及冷凝器的海水管側(cè)。此時三級閃蒸室均處于不同的負壓狀態(tài)，從冷凝器的海水管側(cè)排出的高溫海水依次進入第一、第二和第三級閃蒸室，高溫海水在負壓下閃蒸成為淡水蒸汽，并通過閃蒸室內(nèi)的汽水分離器凝結(jié)為淡水。海水依次進入第一、第二和第三級閃蒸室后，其溫度在不斷降低而濃度在不斷增加，因此從第三級閃蒸室排至大海中的是低溫、且濃度相對較高的海水。從各級閃蒸汽內(nèi)汽水分離器分離出來的淡水匯集到淡水儲存器中。
權(quán)利要求
1.朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器、工質(zhì)泵、發(fā)電機、水泵、閃蒸室、汽水分離器、真空泵以及閥門，其特征是:由蒸發(fā)器(I)的工質(zhì)側(cè)、汽輪機(2)、冷凝器(3)的工質(zhì)側(cè)以及工質(zhì)泵(4)依次連接，汽輪機與發(fā)電機(5)軸連接，組成蒸汽朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)動機排出的高溫廢氣直接通過蒸發(fā)器的氣側(cè)與工質(zhì)進行換熱，水泵(6)依次串接第三、第二、第一級閃蒸室(7-3、7-2、7-1)的海水管以及冷凝器的海水側(cè)進口，海水與冷凝器換熱成為高溫海水后，依次進入第一、第二和第三級閃蒸室，經(jīng)過三級閃蒸室蒸發(fā)過的低溫濃海水經(jīng)由第三級閃蒸室排出至大海，第一至第三級閃蒸室內(nèi)分別設(shè)有汽水分離器(8)，三個汽水分離器的出口并連，經(jīng)淡水通道輸出至儲水罐。
2.按照權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)海水淡化雙效余熱回收系統(tǒng)，其特征是:第一級與第二級閃蒸室之間設(shè)有第一閥門(9-1);第二級與第三級閃蒸室之間設(shè)有第二閥門(9-2)，真空泵(10)并連接于 第二閥門和第三級閃蒸室的上部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種朗肯循環(huán)海水淡化雙效回收系統(tǒng)，其技術(shù)方案為蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器以及工質(zhì)泵依次連接，汽輪機與發(fā)電機軸連接，組成蒸汽朗肯循環(huán)熱力發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)動機排出的高溫廢氣直接通過蒸發(fā)器的氣側(cè)與工質(zhì)進行換熱，水泵依次串接三級閃蒸室的海水管。第一級閃蒸室的海水經(jīng)冷凝器換熱后成為高溫海水依次進入三級閃蒸室，隨著海水的不斷蒸發(fā)，相對較濃的海水由第三級閃蒸室濃海水通道排出。第一至第三級閃蒸室內(nèi)分別設(shè)有汽水分離器，三個汽水分離器的出口并連構(gòu)成淡水的輸出通道。本發(fā)明利用發(fā)動機排氣余熱產(chǎn)生電能的同時，利用多級閃蒸海水淡化裝置來滿足船舶上的淡水供給需求，使船舶的燃油經(jīng)濟性得到了很大的提高。
文檔編號F01N5/02GK103216283SQ20131012077
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者舒歌群, 梁友才, 衛(wèi)海橋, 梁興雨, 田華, 劉麗娜, 賈琪 申請人:天津大學