【摘要】：隨著全球貿(mào)易一體化進(jìn)程的加快,人類對能源的依賴性及生存環(huán)境的關(guān)注達(dá)到前所未有的程度,節(jié)能減排日漸成為科研機(jī)構(gòu)共同關(guān)注的熱點(diǎn)話題。海洋運(yùn)輸作為國際貿(mào)易的主要手段,承擔(dān)了 80%以上的國際貿(mào)易總運(yùn)量。船舶作為航運(yùn)業(yè)主要的能耗大戶,其煙氣余熱不僅總量非常豐富,而且占船舶余熱份額的一半以上,如果能利用節(jié)能技術(shù)將浪費(fèi)掉的余熱加以回收利用,不僅能提高船舶燃油經(jīng)濟(jì)性還能改善海洋環(huán)境。溫差發(fā)電技術(shù)具有良好的熱電轉(zhuǎn)換性能,適合將低品位余熱轉(zhuǎn)換成電能,本文基于半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)結(jié)合船舶余熱特點(diǎn)對以船舶余熱為熱源的溫差發(fā)電開展研究,主要工作包括:首先,以某遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司的四種主流船型為研究對象,選取實(shí)船運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析,并根據(jù)船舶主機(jī)煙氣、船舶發(fā)電柴油機(jī)煙氣和船舶焚燒爐煙氣余熱的不同溫度分布特點(diǎn),對余熱溫差發(fā)電利用方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和裝置設(shè)計(jì)。其次,搭建了船舶余熱溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺。開展了對溫差發(fā)電裝置輸出功率性能優(yōu)化的研究。針對三種不同船舶煙氣余熱特點(diǎn),設(shè)計(jì)了不同的余熱回收裝置。分別為:船舶主機(jī)煙氣回收采用搭載中低溫溫差發(fā)電片的不帶導(dǎo)熱油結(jié)構(gòu)溫差發(fā)電裝置;船舶發(fā)電柴油機(jī)煙氣回收采用中低溫溫差發(fā)電片的帶導(dǎo)熱油結(jié)構(gòu)溫差發(fā)電裝置;船舶焚燒爐采用搭載高溫溫差發(fā)電片不帶導(dǎo)熱油結(jié)構(gòu)溫差發(fā)電裝置。對三種不同發(fā)電裝置在最佳工況時進(jìn)行性能研究。船舶主機(jī)溫差發(fā)電裝置在煙氣溫度為440℃工況時最大輸出功率為428 W裝置熱效率為4.01%;船舶發(fā)電柴油機(jī)溫差發(fā)電裝置在煙氣溫度為377℃工況時最大輸出功率為426 W裝置熱效率為4.06%;船舶焚燒爐溫差發(fā)電裝置在煙氣溫度為520℃工況時最大輸出功率為879 W裝置熱效率為4.36%。最后,以大連海事大學(xué)"育鯤輪"主機(jī)、發(fā)電柴油機(jī)及焚燒爐各項(xiàng)參數(shù)為依據(jù),對船用余熱溫差發(fā)電裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)開發(fā)。經(jīng)計(jì)算,若船舶煙氣余熱可得到充分回收利用,預(yù)計(jì)每米長度的溫差發(fā)電裝置可產(chǎn)生最大輸出功率分別約為8.45 kW、3.55kW 和 9.45kW。
【圖文】：

圖１．２動力渦輪示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｐｏｗｅｒ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑如圖１．２所示為ＡＢＢ產(chǎn)動力渦輪，動力渦輪主要目的是為了回收船舶柴油逡逑機(jī)排氣的余壓能，，使用時轉(zhuǎn)換的能量不僅可以直接接入船舶上的動力輸出裝置，逡逑也可以與發(fā)電設(shè)備連接為其提供動力。ＭＡＮ邋Ｂ＆Ｗ公司研發(fā)的ＴＣＳ＾＾ｎ瓦錫蘭逡逑Ｓｕｌｚｅｒ公司推出的ＥＢＳ都使用了邋ＶＧＴ邋（可變渦輪截面）技術(shù)，設(shè)計(jì)了由動力渦逡逑輪發(fā)電機(jī)發(fā)電的余熱回收系統(tǒng)。ＭＡＮ邋Ｂ＆Ｗ公司設(shè)計(jì)了一種渦輪增壓器與動力逡逑渦輪并聯(lián)的方案，使一部分排氣繞過廢氣渦輪增壓器直接進(jìn)入動力渦輪，提高了逡逑能量的利用率。計(jì)算表明，如果動力渦輪用來驅(qū)動水蒸氣朗肯循環(huán)，這種方法在逡逑船舶主機(jī)ＳＭＣＲ下可增加輸出功率３？５邋％［３６］。瓦錫蘭公司也開發(fā)了相似的并聯(lián)逡逑余熱回收系統(tǒng)，以Ｗｉｉｒｔｓｉｌａ邋１４ＲＴ－ｆｌｅｘ９６Ｃ邋（ＣＭＣＲ為８００８０邋ｋＷ）為例，結(jié)果表逡逑明，在船舶柴油機(jī)輸出功率不變的情況下，旁通１０邋％的船舶柴油機(jī)排氣進(jìn)入動逡逑力渦輪做功，１００邋％ＣＭＣＲ工況下動力渦輪可輸出功率約為２５００邋ｋＷ［３７］。逡逑２）朗肯循環(huán)技術(shù)逡逑朗肯循環(huán)是一種將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的熱力學(xué)循環(huán)

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【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U664;X736.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2567810