車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置的製作方法

2024-04-02 20:25:05

專利名稱：車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置技術，尤其是 利用車船發動機煙氣餘熱配套低壓餘熱蒸汽鍋爐，鍋爐聯通汽輪機結合本發明 人在先發明的《微冷凝發電的汽水往復熱加、卸載遞進內循環泵系給水技術》
(200810126795.5)專利申請技術的低壓超效發電系統。
背景技術：
目前，公知的機車、船艦燃發動機一般是功率大(多在1200 10000KW 裝機)，效率低(一般只有35 40%，約佔燃油所產熱能總量的60 65%被排 氣管排向大氣之中)，煙氣餘熱溫度高達60(TC左右。到目前為止，只有我國南 方以及國外少數利用燃油內燃機發電電廠的煙氣餘熱發電的技術出臺，但是， 提高電站效率的指數僅在6 8%的水平之上。其根本原因在於餘熱鍋爐只有低 壓初參數蒸汽的出力水平，而現行汽輪機在這種參數下的郎肯循環效率非常低， 特別是現行車船上的發動機餘熱發電技術也只能以80 90%的發動機餘熱量被 冷凝掉為代價才能有6 8%的部分被開發與利用。

發明內容
本發明的目的是實現內燃機煙氣餘熱蒸汽鍋爐低壓在0.7 1.25Mpa初參 數下可保證汽輪機超效率發電，使之在微冷凝之下向餘熱鍋爐直接內循環準全 效餘熱利用給水，達到既大幅降低所產蒸汽的成本，又將汽輪機朗肯循環效率 提高到70%左右的水平。
本發明的目的是這樣實現的餘熱爐依然為柴油機排煙管消音器三維隨機 放大的形狀(以便節省或有效利用車、船機房機倉內的空間)，其外體準絕熱保 溫，內中心設圓柱單筒芯，芯筒壁外垂直筒壁分段夾板引布並行繞三至若干根 再熱細管管螺旋排構成螺旋引煙匝的管排，排管繞匝間為螺旋闊煙通道的煙道，與外筒結合構成內置螺旋管排管內的水體反向於排管外螺旋煙道排煙流的熱交 換排氣管餘熱鍋爐，爐兩頭等設進、出煙的嘛j叭口， 口設法蘭；爐內入煙端的
各排管頭合併同 一管口為再熱出汽口 ，而出煙端的排管另 一頭合併同一管口為 再熱入水口，其中唯有一兩根管獨立設蓄能入水口和蓄能出汽口。汽輪機為特 型製作的隨形設計的普通汽輪機結構的純低溫低壓汽輪機，其^形設置在微冷
給水泵系(微冷給水泵系是本人"200810126795.5"專利申請的給水泵系技術， 由風、水微冷卻排汽流管道一步步授熱熱卸載而來的末流，使之為給水泵提供 密度約等於1的IO(TC左右的閉合循環的"水源"給預熱流管道一步步受熱熱 加載而去的"鍋爐給水"流與本排汽流構成無窮多個溫度彼此相差見小到平 均1 3-C的對流熱交換溫差，從而實現了等量給水預熱流最終入爐溫度僅與等 量汽輪機排汽流的初溫亦相差1 3"C的微冷泵系的鍋爐給水裝置)的圓柱雙芯 筒內，芯筒之外夾設保》顯層，層外復加一層柱芯筒便形成雙芯筒；作為雙芯筒 外壁的承壓環桶內設螺旋板排汽道，道內隨螺旋行繞六至若千根熱交換細管勻 管束構成螺旋管束，束繞匝伺為排汽通道(環桶上、下設衝壓腳圈〉構成主體 內置管管外旋排汽與管內預熱水對流式微冷泵系給水的熱交換器，器兩頭腳菌 上等設排汽通道口， 口設法蘭；環稀腔內入汽端的管束頭合併為同一閉合引出 的預熱出汽口，而出水端的管束另一頭合併詞一預熱管口的預熱入水口；排汽 出水口接微冷器，器通入給水泵，泵壓給水接向預熱入水口；排汽入水端接來 汽輪機未經冷凝的排汽口；而汽輪機的入汽口則接來並聯出力管，管分別接鍋 爐再熱管排的再熱流出汽口和蓄能罐出力逆止閥，蓄能罐繼通餘熱爐內的蓄能 管出汽口並在罐底接蓄能泵壓7jC經蓄能管入水口構成蓄能循環而周而復始；預 熱水出汽口接餘熱爐的再熱入水口；餘熱爐的入煙口法蘭接車船發動機的排氣 管口，而出煙口引廢氣管排出車船之外。微冷給水泵系或以設有雙套管盤管接 連通及外套管通來汽輪機乏汽過微冷罐後經給水泵，泵壓水入內套金屬管成全 流預熱水並由預熱水出汽口供入鍋爐而去的組合結構泵系體，體引汽輪機排汽 流自高溫端外套管口的排汽入汽口通入並過若干聯接法蘭連接的雙套管盤管單元至低溫端的外套管口的排汽出水口引出並閉合通入微冷器繼迸給水泵，泵續 閉合推出給水流並接入低溫端的內套管口的預熱水入水口進系統內套管內形成 正向於外套管內排汽流的反向流的預熱給水流，流至系統高溫端的內套管口的
預熱水出汽口順以泵壓推向鍋爐的本人"200810126795.5"專利在先審請技術， 作為本發明的前後單向通內外定向通系統循環總通的汽水往復熱加、卸載遞進 內循環泵系給水系統。這樣，當車船發動機運行正常，則排氣管排出煙氣餘熱 溫度高達60(TC左右的廢氣，必將餘熱爐內預注之水逐步汽化並把先由控溫給 水泵所供之水向蓄能罐蓄能達到0.7 1.25Mpa低壓初參數值(當若干蓄能罐並 備之時，由於各罐依順序彼此遞後每以限壓樹連通，必然是逐以每個前序罐蓄 滿0.7 1.25M^a低壓蒸汽後方可繼蓄能於後續之罐，但每個蓄能之罐則隨對由 各自對應助蓄能出力逆止閥待系統再熱初汽流壓力稍有降低之時補充出力，從 而保證系統在餘熱鍋爐短時變化工況之肘的平穩出力)後便可打開蓄能供汽閥 和主給水泵啟動汽輪機發電，汽輪機乏汽先由微冷給水泵系的排汽入汽口進入 而遂漸降溫，比及IO(TC左右便由排汽出水口接向微冷器再降o. 5 rc便進入
泵系的主給水泵(接有富水罐)，泵推微冷之水接向預熱水入水口，所入之水直 流式受熱於排汽流的授熱而逐漸升溫，比及行至預熱水出水口則升溫值僅與汽
輪l幾排汽溫度相差0. 5 3"左右；如此便繼入餘熱爐內的再熱管排入水口行直 流再熱之工，比及行至再熱管排的再熱流出汽口便達到了初汽壓力和溫度參數 而進入汽輪機正常發電。當發動機因正常操作使主機出力波動，則自然由蓄能 罐自動蓄、釋能而保證餘熱發電的平穩性-
由於實施了上述方案，本發明實現了車船發動機的煙氣餘熱鍋在0.7 1.25Mpa低壓初參數下蒸汽超效發電，發電後使整機燃油一次能源總熱效率高 達70%左右。
附閣說明
下面結合說明書附圖對本發明作進一步說是明。


圖1、是本發明第一個實施燃機餘熱爐及風、水^^冷凝排汽流熱卸載與預熱熱加載往復泵系的鍋爐給水裝置內置汽輪機的中低壓發電附混動力裝置的主 體結構(系統配置)主視剖面(示意)圖2、是圖1中左側相對獨立結構的旋煙式燃機廢氣餘熱鍋爐主體的B-B 剖位俯視(示意)圖
圖3、是圖1中左側相對獨立結構的汽輪機外附保溫加置微冷泵系主體的A-A剖位俯視(示意)圖。
圖中1、單筒(端封)芯；2、垂直筒芯的再熱流細管並行間隙螺旋的管排 (簡管排)；3、管排螺旋匝間螺旋煙道(簡煙道)；4、發動機煙氣餘熱(乾熱 外保溫壁)鍋爐(簡餘熱鍋爐或稱外爐壁)；5、雙筒環局就的保溫芯(簡雙筒 芯)；6、汽輪機轉子軸(簡轉子)；7、螺旋板及螺旋排汽道(簡螺旋板或稱排 汽道)；8、預給水、蓄能(多罐之間採用限壓閥串聯)、控溫調節、穩定發電的 中低壓罐(簡蓄能罐)；9、主給水泵；10、常規設計的風冷卻微冷通水翹片換 熱器(簡微冷器)；11、汽輪機排汽末流出水口 (簡末流出口或稱排汽出水口)，-12、微冷泵壓後預熱水入管束的入水口 (簡預熱入水口)； 13、並聯出力管；14、 自動控溫、蓄能、穩流出力逆止閥(簡蓄能出力逆止閥)；15、再熱性餘熱鍋爐 的再熱流出汽口 (簡再熱流出汽口)； 16、燃機排氣管對接氣流(簡排氣流)；17、 餘熱鍋爐引風機(簡引風機)；18、自動控溫蓄能循環給水泵(簡蓄能水泵)；19、 再熱性餘熱鍋爐的再熱流給水入水口 (簡再熱流入水口)； 20、汽輪機排汽熱卸 載授熱流高溫端入汽口 (簡排汽入汽口)； 21、螺旋勻布排汽道管束(簡管束)； 22、預熱熱加載受熱流出汽口 (簡預熱出汽口)； 23、汽輪機轉軸隔熱傳輸動力 軸、軸承系(簡傳動系)；24、汽輪機定子密封大蓋(簡大蓋)；25、餘熱鍋爐 出汽口對接的汽輪機初汽入口 (簡入汽口 )； 26、汽輪機乏汽排汽口 (簡排汽口 )； 27、汽輪機膨脹通流腔(簡通流腔)；28、汽輪機轉軸；29、蓄能罐預給水水位 線(簡水位線)；30、汽輪機定子密封小蓋(簡小蓋)；31、汽輪機定子殼(簡 定子或稱汽輪機)；32、入煙口； 33、出煙口； 34、內外筒壁結合兩衝壓腳筒結 合的內承壓排汽螺旋道環桶(簡環桶)；35、衝壓腳圈；36、陪繞於再熱直流螺管並行的蓄能直流螺旋管(簡蓄能管)；37、蓄能管出汽口； 38、蓄能管入水口； 39、準絕熱保溫外體(簡外體)；40、汽輪機螺旋葉片(簡葉片)；41、密封蓋。
具體實施例方式
在圖1中，右側餘熱鍋爐4以單筒芯1為結構中心，芯筒壁外垂直筒壁分 段夾板引布並行繞四根管螺旋管排2，排2管繞匝間為螺旋煙道3，與外爐壁4 結合構成內置螺旋管排2管內的水體反向於排管2外螺旋煙道3排氣流16的熱 交換排氣管對接前部入煙口32的餘熱鍋爐4，爐4兩頭等設入煙口32、出煙口 33的喇叭口， 口設法蘭；爐4內入煙之前端的管排2之四管頭合併同一管口設 引出爐4再熱出汽口 15，而出煙之後端的管排2另一頭對應四管合併同一管口 為再熱入水口 19,繞芯1的最內一根為蓄能管36前部引出爐4之外接闊空間 並預定預付水位的處在獨立結構狀態的蓄能罐8與蓄能逆止閥14和後部引出爐 4之外接蓄能罐8過蓄能泵18的來水管道。左側為低溫低壓汽輪機31,其置在 微冷給水泵系的圓柱雙筒芯5內，芯5的設承壓環桶34,桶34內環腔設螺旋 板構成的螺旋排汽道7，道7內隨螺旋行繞六根細管勻布管束構成螺旋管束21, 桶34前後各接上、下衝壓腳圈35構成主體為，桶34兩頭衝壓腳圈35上前左 設末流出口 11和後右設排汽入汽20 口， 口 20與口 11由排汽道7螺旋相通； 環桶34腔內入汽對應後端內的管束21頭合併為同一閉合引出的預熱出汽口22， 而出水前端內的管束21另一頭合併同一預熱管口的預熱入水口；末流出口 11 接微冷器IO，器10通入主給水泵9，泵9壓鍋爐給水接向預熱入水口 12;排 汽入汽口 20接來汽輪機31的排汽口 26;.而汽輪機31的入汽口 25則接來並聯 出力管13,管13分別接鍋爐再熱管排2的再熱流出汽口 15和蓄能罐出力逆止 閥14，蓄能罐8繼通餘熱鍋爐4內的蓄能管出水口 37並在罐8底接蓄能水泵18 壓水經蓄能管入水口 38構成蓄能循環而周而復始；預熱出汽口 22接餘熱爐的 再熱流入水口19;餘熱鍋爐4的入煙口32法蘭接車船發動機的排氣管口，而 出煙口 33由引風機17引廢氣排出車船之外。
在圖2中，以單芯筒1為正圓結構中心，以次是外垂直並排螺旋繞一根蓄能管36和四根細管的管排2的螺旋排管間隙式並繞的螺旋煙道3、準絕熱保溫 外體39。
在圖3中，以汽輪機轉軸28為正圓結構中心，依次是垂直軸28螺旋一體 有兩葉片40為圓臺轉體形的轉子6、圓臺內腔的定子31、雙芯筒5、環桶34、 準絕熱保溫外體39。
權利要求
1、一種車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置，其特徵是一側是餘熱鍋爐(4)以單筒芯(1)為結構中心，芯筒(1)外垂直筒壁螺旋分布並行繞四至若干根再熱流管管排(2)，排(2)管旋繞匝間為螺旋煙道(3)，與外爐壁(4)結合構成管排(2)管內的水體反向於排管(2)外螺旋煙道(3)排氣流(16的熱交換排氣管對接燃機排氣的入煙口(32)的餘熱鍋爐(4)，爐(4)兩頭分別設入煙口(32)、出煙口(33)的喇叭口，口設法蘭；爐(4)內入煙端的管排(2)管頭合併同一管口設引出爐(4)的再熱出汽口(15)，而出煙端的管排(2)另一頭對應排管合併同一管口為再熱入水口(19)，管排(2)與繞芯(1)的最內側的一至若干根蓄能管(36)並排螺旋，管(36)設蓄能入水管(38)引出爐(4)之外分別接蓄能罐(8)和蓄能逆止閥(14)，閥(14)通並聯出力管(13)，罐8底部過蓄能泵(18)；另一側是汽輪機(31)置在微冷給水泵系的圓柱雙筒芯(5)內的組合體，芯(5)外設承壓環桶(34)，桶34環腔內設螺旋板(7)構成的排汽道7，道(7)內隨螺旋行繞六至若干根細管勻布管束構成管束(21)，桶(34)兩頭衝壓腳圈(35)上分設末流出口(11)和排汽入汽口(20)；環桶(34)腔內入汽對應端內的管束(21)頭合併為預熱出汽口(22)，而桶(34)腔內出水端內的管束21另一頭合併為預熱入水口(12)；口(11)接微冷器(10)繼通入主給水泵(9)續接向預熱入水口(12)；口(20)接來汽輪機(31)的排汽口(26)，機(31)的入汽口(25)則接管(13)，管13分別接餘熱鍋爐(4)內管排(2)的再熱流出汽口(15)和蓄能出力逆止閥(14)，罐(8)繼通餘熱鍋爐(4)內的蓄能管出水口(37)並在罐(8)底接去蓄能水泵(18)壓水經蓄能管入水口(38)構成蓄能循環；預熱出汽口(22)接餘熱鍋爐(4)的再熱流入水口(19)；餘熱鍋爐(4)的入煙口(32)接車船燃機的排氣管口，而出煙口(33)由引風機(17)引廢氣排出車船之外的餘熱發電循環系統。
2、 根據權利要求1所述的車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置，其 具體特徵是以環桶(34)為結構主體，內腔設螺旋板(7)單向通流排汽輪機(31)乏汽流，正與排汽道(7)內趁旋均布的預熱水管束(21)內的水流反向， 其機(31)的排汽口 (26)單向通入汽口 (20)、道(7)、排汽出水口 (11)、 微冷器(10)、主給水泵(9)、預熱入水口 (12)、管束(21)、預熱出汽口 (22) 通入餘熱鍋爐(4)的再熱流入水口 (19)、管排(2)、再熱流出汽口 (15)供 入機(31)的入汽口 (25)的泛汽輪機循環發電設備配置的微冷凝循環超效率 發電系統和微冷凝給水泵系工藝過程。
3、 根據權利要求2所述的車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置，其 具體特徵是餘熱鍋爐(4)內設蓄能管(36)，管(36)的蓄能入水管口 (38) 通來蓄能罐(8)底部水位線(29)由蓄能泵(18)壓來之水，蓄能出汽管(37) 分別通去罐(8)頂部和閥(14)順由閥(14)通入並聯出力管(13)的自動控 溫爐(4)兼行系統過熱蓄存和穩平餘熱發電出力的泛內燃機煙氣或所及排煙能 源設備餘熱發電補償系統。
4、 根據權利要求2所述的車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置，其 具體特徵是若干蓄能罐(8)依序每以限壓通流閥聯通下級罐(8)，每級罐(8)又各自對應於頂部設蓄能出力逆止閥(14)而同接並聯出力管(13)實行 急時蓄能及時調節系統出力盈虧和分段儲能統籌補償準全效餘熱回收和智能化 穩平發電出力的泛內燃機煙氣或所及排煙能源設備餘熱發電系統的智能調節系 統。
5、根據權利要求1所述的車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置，其具體特徵是設有由管排(2)的四至若干根細管與一至若干根蓄能管(36) 並排螺旋若干匝，匝間與外爐壁(4)構成螺旋煙道(3)的餘熱鍋爐(4)，其 排(2)各管外行煙氣螺旋授熱流出的方向與管內水、汽螺旋吸熱流出的方向反向 對應的泛內燃機煙氣或所及排煙能源設備餘熱鍋爐結構和工作原理。
全文摘要
一種車船發動機餘熱鍋爐及微冷凝低壓發電裝置技術，尤其是利用車船發動機煙氣餘熱配套低壓餘熱蒸汽鍋爐，鍋爐聯通汽輪機的低壓超效發電系統，其中餘熱鍋爐與汽輪機置於結構中心的微冷凝泵系給水設備均都採用了螺旋煙道和局成螺旋排汽道與螺旋管排和螺旋管束之管內水流的層遞降溫與層遞升溫超秩序化對流的0.5～3℃平均溫差熱交換熱工過程的設計方案，實現了車船發動機餘熱電效率與原馬力相當的混合動力供應。
文檔編號F02G5/02GK101614163SQ20091013157
公開日2009年12月30日 申請日期2009年4月8日 優先權日2008年6月24日
發明者理 管 申請人:理 管