本發明涉及船舶，尤其涉及一種船舶余熱發電系統及船舶。

背景技術：

1、船舶的主要推進動力包括中低速柴油機、燃氣輪機、核動力。船用中低速柴油機由于具有經濟性好、可靠性高、維修方便、使用壽命長、功率范圍廣、機動性好、可燃用價格低廉的劣質燃油等優點，在商用運輸船舶上應用非常廣泛。目前，性能優良的船用中低速柴油機，燃油燃燒釋放的熱能只有45％～55％轉化為柴油機的輸出功，而廢氣帶走25％～35％的熱量。而回收船用柴油機的這部分廢氣余熱可以提高燃料燃燒能量的利用率，起到很好的節能減排的效果。

2、船舶高品質廢熱主要來自于柴油機排氣熱量和缸套熱量，但柴油機排氣熱量主要用于產生船舶蒸汽，柴油機缸套熱量主要用于制造淡水，可見船舶高品位熱源已經被充分利用了；而船舶低品位熱量仍然有挖掘的空間，如船舶滑油在進入分油機前，需要使用柴油機的排氣蒸汽加熱，以保證滑油的凈化效果，具有一定熱量的滑油回流到滑油柜以后，這些熱量被耗散在機艙內，以熱輻射的方式被浪費了。

3、傳統的船舶柴油機的余熱回收系統所使用的朗肯循環以水-水蒸氣為工質，將熱量傳遞給循環工質進而利用循環工質的熱能進行機械做工的熱力循環過程。在進行中低溫余熱回收利用時，由于低品位余熱資源的溫度大多在400℃以下，余熱資源溫度較低，傳統的以水為循環工質的熱力循環系統已不再適用。

4、因此，亟需提供一種新型的船舶余熱發電系統及船舶，從而解決上述技術問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種船舶余熱發電系統，能夠將滑油的廢熱進行再利用，從而將柴油機產生的低品位廢熱再回收利用，實現余熱發電、節能減排以及降低碳排放的作用。

2、為達此目的，本發明采用以下技術方案：

3、該船舶余熱發電系統用于柴油機的余熱回收，上述柴油機的排氣能夠加熱船舶的滑油，該船舶余熱發電系統包括依次相連蒸發器、膨脹發電機、冷凝器，上述蒸發器能夠與船舶加熱后的滑油換熱連接，以使蒸發器內的有機介質蒸發并產生有機飽和蒸汽；上述蒸發器的介質出口連通于膨脹發電機的介質進口，以使有機飽和蒸汽驅動上述膨脹發電機發電，上述膨脹發電機的介質出口連通于冷凝器，上述有機飽和蒸汽在上述冷凝器內液化，上述冷凝器的介質出口連通于上述蒸發器的介質進口。

4、可選地，上述冷凝器的介質出口與上述蒸發器的介質進口之間還設置有工質泵。

5、可選地，上述工質泵與上述蒸發器的介質進口之間還設置有預熱裝置，上述預熱裝置用于對進入上述蒸發器的上述有機介質進行預加熱。

6、可選地，上述蒸發器的介質出口與上述膨脹發電機的介質進口之間還設置有氣液分離器。

7、可選地，上述膨脹發電機包括膨脹機和發電機，上述有機飽和蒸汽用于推動上述膨脹機的轉子轉動，上述轉子驅動連接于上述發電機的電機主軸。

8、可選地，上述膨脹機包括螺桿式膨脹機、離心式透平膨脹機或者渦輪式膨脹機中的任一種。

9、可選地，上述冷凝器換熱連接于冷卻介質，上述冷卻介質用于冷卻進入上述冷凝器內的有機介質。

10、可選地，上述冷卻介質為上述柴油機的冷卻水。

11、可選地，上述有機介質為r11、r113、r123、r141b、r245ca、r245fa、r365mfc、正戊烷和異戊烷其中的一種。

12、本發明的另一個目的在于提供一種船舶，該船舶包括如上述任一方案所述的船舶余熱發電系統。

13、有益效果：

14、本發明中的船舶余熱發電系統能夠用于船舶上柴油機的余熱回收，具體是回收柴油機排氣加熱后的滑油的余熱，滑油的余熱在蒸發器內將有機介質加熱并轉化為有機過飽和蒸汽，有機過飽和蒸進入膨脹發電機進行做功和發電，做完功之后的有機乏汽進入冷凝器內被冷卻為液態的有機溶劑，有機溶劑進入蒸發器后進行下一次循環。該船舶余熱發電系統所使用的有機介質具有良好的熱力學性質，其汽化潛熱比水低很多，不僅可以在吸收較少的熱量后使有機介質從液態轉化為飽和或過熱狀態，而且有機介質的蒸發溫度相對于水來說比較低，因此該船舶余熱發電系統相較基于朗肯循環的船用柴油機余熱發電系統具有更高的熱效率，對較低溫度的船用柴油機廢氣余熱的利用率更高，能夠對柴油機產生的低品位廢熱再回收利用，實現余熱發電、節能減排以及降低碳排放的作用。

技術特征：

1.船舶余熱發電系統，包括柴油機，所述柴油機的排氣能夠加熱船舶的滑油，其特征在于，包括依次相連蒸發器(100)、膨脹發電機(200)、冷凝器(300)，所述蒸發器(100)能夠與船舶加熱后的滑油換熱連接，以使蒸發器(100)內的有機介質蒸發并產生有機飽和蒸汽；所述蒸發器(100)的介質出口連通于所述膨脹發電機(200)的介質進口，以使所述有機飽和蒸汽驅動所述膨脹發電機(200)發電，所述膨脹發電機(200)的介質出口連通于冷凝器(300)，所述有機飽和蒸汽在所述冷凝器(300)內液化，所述冷凝器(300)的介質出口連通于所述蒸發器(100)的介質進口。

2.根據權利要求1所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述冷凝器(300)的介質出口與所述蒸發器(100)的介質進口之間還設置有工質泵(400)。

3.根據權利要求2所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述工質泵(400)與所述蒸發器(100)的介質進口之間還設置有預熱裝置，所述預熱裝置用于對進入所述蒸發器(100)的所述有機介質進行預加熱。

4.根據權利要求2所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述蒸發器(100)的介質出口與所述膨脹發電機(200)的介質進口之間還設置有氣液分離器。

5.根據權利要求1所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述膨脹發電機(200)包括膨脹機和發電機，所述有機飽和蒸汽用于推動所述膨脹機的轉子轉動，所述轉子驅動連接于所述發電機的電機主軸。

6.根據權利要求5所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述膨脹機包括螺桿式膨脹機、離心式透平膨脹機或者渦輪式膨脹機中的任一種。

7.根據權利要求1所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述冷凝器(300)換熱連接于冷卻介質，所述冷卻介質用于冷卻進入所述冷凝器(300)內的有機介質。

8.根據權利要求7所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述冷卻介質為所述柴油機的冷卻水。

9.根據權利要求1-8中任一項所述的船舶余熱發電系統，其特征在于，所述有機介質為r11、r113、r123、r141b、r245ca、r245fa、r365mfc、正戊烷和異戊烷其中的一種。

10.船舶，其特征在于，包括如權利要求1-9中任一項所述的船舶余熱發電系統。

技術總結
本發明屬于船舶技術領域，公開了一種船舶余熱發電系統及船舶。該船舶余熱發電系統用于柴油機的余熱回收，柴油機的排氣加熱船舶的滑油，該船舶余熱發電系統包括依次相連蒸發器、膨脹發電機、冷凝器，蒸發器能夠與船舶加熱后的滑油換熱連接，以使蒸發器內的有機介質蒸發并產生有機飽和蒸汽；蒸發器的介質出口連通于膨脹發電機的介質進口，使有機飽和蒸汽驅動膨脹發電機發電，膨脹發電機的介質出口連通于冷凝器，有機飽和蒸汽在冷凝器內液化，冷凝器的介質出口連通于蒸發器的介質進口。該船舶余熱發電系統對較低溫度的船用柴油機廢氣余熱的利用率更高，能夠對柴油機產生的低品位廢熱再回收利用，實現余熱發電、節能減排以及降低碳排放的作用。

技術研發人員：王成,李俊,牛曉泉,鄭凱,楊江,黃信男,韓金印,李坤
受保護的技術使用者：上海船舶研究設計院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28