本發明專利技術公開一種基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置及其工作方法，屬于節能環保領域。其裝置主要由余熱回收裝置、泵、混合室、MHD發電通道、噴管、分離器、發電柴油機燃燒室、余熱鍋爐、海水淡化裝置及相關換熱器組成。低沸點流體和被以發電柴油機燃燒室和余熱鍋爐的排熱作為熱源而加熱成高溫的液態金屬混合后，低沸點流體汽化、膨脹，推動液態金屬流動，在磁場的作用下產生電流發電。從分離器分離出來的低沸點工質蒸氣在冷凝器中經海水冷卻后液化，由泵加壓送入混合室完成循環；此外被加熱的海水進入海水淡化裝置，產生的淡水則進入余熱鍋爐加熱，供船上生活熱水。該發明專利技術有效利用了船舶的余熱，提高了能源的利用率，且設計更加簡單。
【技術實現步驟摘要】
:本專利技術涉及一種船舶余熱發電裝置及其工作方法，尤其涉及一種，其屬于節能環保領域。
技術介紹
:磁流體(magneto hydrodynamics，簡稱MHD)發電機，是根據法拉第的電磁感應原理，利用導電流體在磁場中切割磁力線來產生電能，與常規的線圈式發電機不同的是，MHD發電機是導電流體切割磁力線而不是固體的線圈繞組。磁流體發電機主要有兩種形式，高溫等離子氣體磁流體發電機和液態金屬磁流體發電機(Liquid metal MHD簡稱LMMHD)，前者是以石油、煤、天然氣等為熱源，以高溫電離的導電氣體為工質來發電的，由于其熱源溫度通常在3000K左右，它和蒸汽聯合循環的發電效率可達50%?60%。液態金屬相比高溫氣體，具有導電率高，比熱大，熱源溫度要求不高等優點，以液態金屬為流動工質的磁流體發電系統有著以下優點:(1)由于氣體膨脹時仍可以被液態金屬加熱，近似于等溫膨脹，加上氣體和液態金屬的直接接觸傳熱，在同一熱源溫度下，它的效率是相當高的；(2)磁流體發電通道沒有運動的機械部件，這可以使設計更加簡單，并且減少系統的成本，增加穩定性；(3)可選擇的熱源范圍很大，既可以是普通的煤、石油、天然氣、也可以是核能，還可以利用做功能力較差的熱源，比如太陽能、工業廢熱；(4)可以作為聯合循環中的一級，既可以是頂級，也可以是低級，增加了應用的范圍，同時聯合循環可以提尚系統的效率。目前船舶主機煙氣經余熱鍋爐回收后的排氣溫度仍可達200°C，船上發電柴油機排熱可達400°C左右，若能充分利用這部分能量來發電，一方面可減少對船上柴油發電機組的依賴，避免從主機排氣取熱而影響主機功率；另一方面由于液態金屬磁流體發電裝置可充分利用低品質的熱能，減少了能源的浪費。
技術實現思路
:本專利技術提供一種，該裝置可以將船舶余熱轉化為機械能，再轉化為高品位的電能，余熱主要來自船舶余熱鍋爐的排熱和船上發電柴油機的排熱；該裝置可減少對柴油發電機組的依賴，避免從主機排熱取熱所造成的對主機功率的影響。在利用余熱發電的同時可以對海水進行淡化。本專利技術實現了結構緊湊、經濟性好、系統穩定的余熱發電，有利于節能減排、低碳環保。本專利技術采用如下技術方案:一種基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置，由熱源、液態金屬磁流體發電系統和海水淡化系統組成；所述熱源由發電柴油機燃燒室、余熱鍋爐、熱淡水/蒸汽管、淡水管、二次煙氣輸出管組成，所述發電柴油機燃燒室煙氣出口以及余熱鍋爐的排熱出口和二次煙氣輸出管的入口連接，所述淡水管出口和余熱鍋爐淡水入口連接，余熱鍋爐淡水出口和熱淡水/蒸汽管連接；所述液態金屬磁流體發電系統由余熱回收裝置、加熱器、MHD栗、混合室、MHD發電通道、噴管、分離器、冷凝器、栗組成，所述加熱器安裝于余熱回收裝置內，所述余熱回收裝置外敷用以減少熱量散失的保溫層，所述加熱器液態金屬出口和MHD栗液態金屬入口連接，MHD栗液態金屬出口和混合室液態金屬入口連接，混合室混合流體出口和MHD發電通道流體入口連接，MHD發電通道流體出口和噴管流體入口連接，噴管流體出口和分離器流體入口連接，分離器液態金屬出口和加熱器磁流體入口連接，分離器低沸點工質出口和冷凝器蒸氣入口連接，冷凝器低沸點工質出口和栗入口連接，栗出口和混合室低沸點工質入口連接；所述海水淡化系統由海水輸送管道、冷凝器、再熱器、海水淡化裝置、淡水管、三次煙氣輸出管、排煙管組成，所述海水輸送管道和冷凝器海水入口端連接，冷凝器海水出口和再熱器海水入口連接，再熱器海水出口和海水淡化裝置海水入口連接，海水淡化裝置淡水出口和淡水管入口連接，三次煙氣輸出管煙氣出口和再熱器煙氣入口連接，再熱器煙氣出口和排煙管連接，所述余熱回收裝置的煙氣進口和和二次煙氣輸出管的出口連接，余熱回收裝置的煙氣出口和三次煙氣輸出管入口連接。本專利技術還采用如下技術方案:一種基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置的工作方法，步驟如下:步驟一:熱源中發電柴油機燃燒室和余熱鍋爐的排熱同時經二次煙氣輸出管送至余熱回收裝置中，經淡化后的淡水由淡水管進入余熱鍋爐加熱后從熱淡水/蒸汽管流出供船上用水；步驟二:被內置于余熱回收裝置中的加熱器加熱后的高溫液態金屬經MHD栗進入混合室和低沸點工質混合，由于直接接觸，低沸點工質很快汽化，進入MHD發電通道后，流體是兩相混合物，通道內的電流在磁場作用下產生阻力，使流體壓力沿通道下降，氣體在壓差下膨脹，推動液態金屬流動切割磁感線發電，發電通道后還設置一個噴管，使汽體充分膨脹，然后進入分離器進行兩相分離，分離出來的液態金屬經分離器液態金屬出口進入加熱器再次被加熱，分離出來的低沸點工質蒸汽經分離器低沸點工質出口進入冷凝器冷凝成液體，然后被栗加壓從混合室低沸點工質入口進入混合室；步驟三:海水從海水輸送管道進入冷凝器和低沸點工質蒸汽換熱，然后進入再熱器被從三次煙氣輸出管送來的三次煙氣再次加熱，換熱后的煙氣從排煙管排出，被再次加熱的海水進入海水淡化裝置進行淡化，產生淡水。本專利技術具有如下有益效果:(1)利用余熱鍋爐的排熱作為熱源，避免了傳統的由主機排煙直接取熱而造成主機有效功率下降的問題；(2)有效的利用了船舶的余熱，實現了由低品質的熱能向高品質的電能轉化，可減少對船上柴油發電機組的依賴，減少柴油機污染；(3)通過相關換熱器和流程設置，可在一定程度上減少海水淡化的能耗；(4)該發電裝置沒有運動的機械部件，可以使設計更加簡單，并且減少系統成本，增加穩定性；(5)通過相關的換熱器和流程設置，可在一定程度上減少海水淡化的能耗；(6)本專利技術實現了結構緊湊、經濟性好、系統穩定的余熱發電，有利于節能減排、低碳環保。【附圖說明】:圖1為本專利技術基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置的結構示意圖。其中:1-發電柴油機燃燒室；2-熱淡水/蒸汽管；3-噴管；4-MHD發電通道；5_混合室；6_栗;7-淡水管;8-排煙管;9-海水輸送管道;10-冷凝器；11-再熱器;12-分離器;13-三次煙氣輸出管；14-海水淡化裝置；15-余熱回收裝置；16-加熱器；17-二次煙氣輸出管；18-MHD栗；19-余熱鍋爐;a-混合室液態金屬入口 ；b-混合室低沸點工質入口 ；c-分離器液態金屬出口；d_分離器低沸點工質出口；e-冷凝器海水出口 ；f_再熱器海水出口。【具體實施方式】:請參照圖1所示，本專利技術基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置由熱源，液態金屬磁流體發電系統，海水淡化系統組成。上述熱源由發電柴油機燃燒室1、余熱鍋爐19、熱淡水/蒸汽管2、淡水管7、二次煙氣輸出管17組成，其中所述發電柴油機燃燒室1煙氣出口以及余熱鍋爐19的排熱出口和二次煙氣輸出管17的入口連接，所述淡水管7出口和余熱鍋爐19淡水入口連接，余熱鍋爐19淡水出口和熱淡水/蒸汽管2連接。上述液態金屬磁流體發電系統由余熱回收裝置15、加熱器16、MHD栗18、混合室5、MHD發電通道4、噴管3、分離器12、冷凝器10、栗6組成，所述加熱器16安裝于余熱回收裝置15內，所述余熱回收裝置15外敷用以減少熱量散失的保溫層，所述加熱器16液態金屬出口和MHD栗18液態金屬入口連接，MHD栗18液態金屬出口和混合室液態金屬入口連接，混合室5混合流體出口和MHD發電通道4流體入口連接，MHD發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于液態金屬磁流體發電的船舶余熱發電裝置，其特征在于：由熱源、液態金屬磁流體發電系統和海水淡化系統組成；所述熱源由發電柴油機燃燒室(1)、余熱鍋爐(19)、熱淡水/蒸汽管(2)、淡水管(7)、二次煙氣輸出管(17)組成，所述發電柴油機燃燒室(1)煙氣出口以及余熱鍋爐(19)的排熱出口和二次煙氣輸出管(17)的入口連接，所述淡水管(7)出口和余熱鍋爐(19)淡水入口連接，余熱鍋爐(19)淡水出口和熱淡水/蒸汽管(2)連接；所述液態金屬磁流體發電系統由余熱回收裝置(15)、加熱器(16)、MHD泵(18)、混合室(5)、MHD發電通道(4)、噴管(3)、分離器(12)、冷凝器(10)、泵(6)組成，所述加熱器(16)安裝于余熱回收裝置(15)內，所述余熱回收裝置(15)外敷用以減少熱量散失的保溫層，所述加熱器(16)液態金屬出口和MHD泵(18)液態金屬入口連接，MHD泵(18)液態金屬出口和混合室液態金屬入口連接，混合室(5)混合流體出口和MHD發電通道(4)流體入口連接，MHD發電通道(4)流體出口和噴管(3)流體入口連接，噴管(3)流體出口和分離器(12)流體入口連接，分離器液態金屬出口和加熱器(16)磁流體入口連接，分離器低沸點工質出口和冷凝器(10)蒸氣入口連接，冷凝器(10)低沸點工質出口和泵(6)入口連接，泵(6)出口和混合室低沸點工質入口連接；所述海水淡化系統由海水輸送管道(9)、冷凝器(10)、再熱器(11)、海水淡化裝置(14)、淡水管(7)、三次煙氣輸出管(13)、排煙管(8)組成，所述海水輸送管道(9)和冷凝器(10)海水入口端連接，冷凝器海水出口和再熱器(11)海水入口連接，再熱器海水出口和海水淡化裝置(14)海水入口連接，海水淡化裝置(14)淡水出口和淡水管(7)入口連接，三次煙氣輸出管(13)煙氣出口和再熱器(11)煙氣入口連接，再熱器(11)煙氣出口和排煙管(8)連接，所述余熱回收裝置(15)的煙氣進口和和二次煙氣輸出管(17)的出口連接，余熱回收裝置(15)的煙氣出口和三次煙氣輸出管(13)入口連接。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李偉，鹿鵬，黃護林，鄭星文，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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