專利名稱：巨型船舶燃?xì)猓羝麆?dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種巨型船舶的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，特別是一種巨型船舶燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，屬于船舶動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的巨型船舶的動(dòng)力系統(tǒng)，或是采用核反應(yīng)堆為動(dòng)力源，由于安全的考慮限制了整個(gè)循環(huán)的平均溫度，使熱效率不能提高；或是采用單一的蒸汽動(dòng)力，其本身的熱力循環(huán)性質(zhì)限制了熱效率的提高。已有技術(shù)中，專利號(hào)為00127828.2的“船舶推進(jìn)系統(tǒng)”發(fā)明專利，以安裝在船舶上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能替代常規(guī)燃料的能源，由于風(fēng)力的不連續(xù)、能量密度的稀薄和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高大型體尺寸，使之遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足巨型船舶的功率需求；專利號(hào)為200420105265.x的“蒸汽動(dòng)力船舶推進(jìn)器”實(shí)用新型專利，是利用高壓水蒸汽直接發(fā)揮推進(jìn)功能，即使采用高效的燃煤蒸汽動(dòng)力鍋爐，仍然局限于蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率有限的弊病，不適于巨型船舶采用；專利號(hào)為94119624.0的“排煙余熱在蒸汽回?zé)釀?dòng)力循環(huán)中的利用系統(tǒng)”發(fā)明專利，是在鍋爐的空氣換熱器前配置余熱換熱器，可以部分提高動(dòng)力循環(huán)的熱效率，但不能明顯改善動(dòng)力循環(huán)的固有性能，用于巨型船舶仍然存在體積大、燃料消耗大，裝置笨重的困難。李曉瀅在“望亭電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)電的系統(tǒng)配置”(“上海電力”2006年第2期)一文中提出將燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用于大型電廠的技術(shù)，但迄今未見(jiàn)將燃?xì)?蒸汽動(dòng)力循環(huán)應(yīng)用于船舶的先例和文獻(xiàn)，對(duì)于燃?xì)?蒸汽動(dòng)力循環(huán)按推進(jìn)、發(fā)電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)更是未有所聞。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種巨型船舶燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)。該系統(tǒng)的熱效率可以高達(dá)50％以上，可以同時(shí)對(duì)巨型船舶提供推進(jìn)力、電力供應(yīng)和高溫高壓蒸汽供應(yīng)，特別適用于同時(shí)需要大量消耗蒸汽的巨型船舶。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下。本發(fā)明包括空氣凈化器，A壓氣機(jī)，A燃?xì)鉁u輪，A燃燒室，B壓氣機(jī)，B燃?xì)鉁u輪，B燃燒室，A發(fā)電機(jī)，B發(fā)電機(jī)，C發(fā)電機(jī)，煙氣鍋爐，煙道，第一汽化管，第二汽化管，蒸汽渦輪，冷凝器，循環(huán)水泵，汽包，供汽管，水泵，配電板，變壓器，諧波濾波器，變頻器，監(jiān)測(cè)控制器，吊艙式電力推進(jìn)器和副電力網(wǎng)絡(luò)。
其中，A壓氣機(jī)、A燃燒室和A燃?xì)鉁u輪構(gòu)成一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，B壓氣機(jī)、B燃燒室和B燃?xì)鉁u輪構(gòu)成另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組并聯(lián)；煙道，第一汽化管和第二汽化管均安裝在煙氣鍋爐內(nèi)。空氣凈化器的的出口分別與A壓氣機(jī)和B壓氣機(jī)的進(jìn)口相連，A壓氣機(jī)和B壓氣機(jī)的出口分別通過(guò)A燃燒室、B燃燒室與A燃?xì)鉁u輪和B燃?xì)鉁u輪的進(jìn)口相連。A壓氣機(jī)與A燃?xì)鉁u輪軸連接，B壓氣機(jī)與B燃?xì)鉁u輪軸連接。A燃?xì)鉁u輪與A發(fā)電機(jī)軸連接，B燃?xì)鉁u輪與B發(fā)電機(jī)軸連接，A燃?xì)鉁u輪和B燃?xì)鉁u輪的出口均與煙氣鍋爐內(nèi)的煙道進(jìn)口相連，煙道的出口與大氣相通，第一汽化管的進(jìn)口與水泵的出口相連，水泵進(jìn)口與常溫淡水相通。第一汽化管的出口與汽包的進(jìn)口相連。汽包頂部的出口與供汽管相連。冷凝器殼程出口通過(guò)循環(huán)水泵與第二汽化管的進(jìn)口相連，第二汽化管的出口與蒸汽渦輪的進(jìn)口相連，蒸汽渦輪的出口與冷凝器的殼程進(jìn)口相連，冷凝器管程內(nèi)通有冷卻水，蒸汽渦輪與C發(fā)電機(jī)軸連接。A發(fā)電機(jī)、B發(fā)電機(jī)和C發(fā)電機(jī)的輸出端均與配電板的輸入端電連接，配電板的輸出端通過(guò)變壓器，諧波濾波器，變頻器分別與副電力網(wǎng)絡(luò)和吊艙式電力推進(jìn)器電連接，監(jiān)測(cè)控制器連接在變頻器的輸出端，監(jiān)測(cè)控制電流的大小。
新鮮空氣進(jìn)入空氣凈化器凈化后再分別進(jìn)入并聯(lián)的燃?xì)廨啓C(jī)組的各個(gè)壓氣機(jī)，壓氣機(jī)與燃?xì)鉁u輪同軸運(yùn)轉(zhuǎn)，并由燃?xì)鉁u輪帶動(dòng)。壓氣機(jī)出口的空氣壓力為8絕對(duì)大氣壓左右，然后進(jìn)入各自的燃燒室。在燃燒室中，空氣由于參加燃油燃燒而溫升達(dá)到約1130℃，隨后進(jìn)入燃?xì)鉁u輪膨脹作功，以略高于1絕對(duì)大氣壓的壓力和約600℃的溫度流出燃?xì)鉁u輪。各燃?xì)鉁u輪流出的600℃左右的煙氣一同進(jìn)入煙氣鍋爐的煙道，釋放熱量后，以150℃左右溫度流出煙道，排入大氣。每個(gè)燃?xì)鉁u輪都與發(fā)電機(jī)直接相連，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)作功，拖動(dòng)發(fā)電。
常溫淡水通過(guò)水泵進(jìn)入煙氣鍋爐的第一汽化管，由煙氣加熱，達(dá)到超過(guò)500℃的溫度，然后流出第一汽化管，進(jìn)入汽包，最終由汽包頂部的供汽管流出，以供船舶大量使用。
被冷凝器冷卻的冷凝水通過(guò)循環(huán)水泵進(jìn)入第二汽化管，汽化并升到500℃以上高溫后，成為高溫蒸汽由蒸汽渦輪進(jìn)口流入，膨脹作功，然后由蒸汽渦輪出口流出，進(jìn)入冷凝器殼程，被冷凝器管程中流過(guò)的冷卻水所冷卻，凝結(jié)為水，再經(jīng)管路進(jìn)入循環(huán)水泵，開(kāi)始下一個(gè)熱力循環(huán)。蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子直接與發(fā)電機(jī)連接，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)都通過(guò)輸電線并聯(lián)在一起，將電流一齊送入配電板，由配電板執(zhí)行監(jiān)護(hù)、控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)的功能。配電板再以輸電線連接到變壓器，使電流升到一定的工作電壓，再在諧波濾波器中濾除電流中有害的諧波、電涌和脈沖成分。然后，電流被送入變頻器，以調(diào)制電流達(dá)到需要的頻率。通過(guò)監(jiān)測(cè)控制器的控制，電流到達(dá)吊艙式電力推進(jìn)器和副電力網(wǎng)絡(luò)，以提供船舶推進(jìn)力和全船所需用的電力。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所提供的燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，為巨型船舶推進(jìn)動(dòng)力的配置提出了高效、節(jié)能、低成本的方案；特別是在大型核動(dòng)力技術(shù)尚不能掌握的條件下，為巨型船舶動(dòng)力源的設(shè)置提供了安全、可靠、實(shí)用的方案；它利用了燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的高熱效率優(yōu)勢(shì)，又以蒸汽動(dòng)力循環(huán)利用燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)排出的高溫余熱，使動(dòng)力循環(huán)的整體效率大幅度提高；尤其當(dāng)巨型船舶需要大量耗費(fèi)高溫高壓蒸汽的場(chǎng)合，如大型船舶甲板上安裝的船載飛機(jī)蒸汽彈射器，特別適用和方便，免除了體積龐大、造型笨重的蒸汽鍋爐；本發(fā)明同時(shí)提供了巨型船舶所需要的大容量電力需求，高效可靠，具備舵功能的吊艙式電力推進(jìn)器也同時(shí)得到采用。本發(fā)明具有顯著的節(jié)能效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中，1是空氣凈化器，2是A壓氣機(jī)，3是B壓氣機(jī)，4是A燃燒室，5是B燃燒室，6是A燃?xì)鉁u輪，7是B燃?xì)鉁u輪，8是A交流發(fā)電機(jī)，9是B交流發(fā)電機(jī)，10是C交流發(fā)電機(jī)，11是蒸汽渦輪，12是煙氣鍋爐，13是煙道，14是第二汽化管，15是第一汽化管，16是冷凝器，17是循環(huán)水泵，18是供汽管，19是汽包，20是水泵，21是副電力網(wǎng)絡(luò)，22是配電板，23是變壓器，24是諧波濾波器，25是變頻器，26是監(jiān)測(cè)控制器，27是吊艙式電力推進(jìn)器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括空氣凈化器1，A壓氣機(jī)2，B壓氣機(jī)3，A燃燒室4，B燃燒室5，A燃?xì)鉁u輪6，B燃?xì)鉁u輪7，A交流發(fā)電機(jī)8，B交流發(fā)電機(jī)9，C交流發(fā)電機(jī)10，蒸汽渦輪11，煙氣鍋爐12，煙道13，第二汽化管14，第一汽化管15，冷凝器16，循環(huán)水泵17，供汽管18，汽包19，水泵20，副電力網(wǎng)絡(luò)21，配電板22，變壓器23，諧波濾波器24，變頻器25，監(jiān)測(cè)控制器26，吊艙式電力推進(jìn)器27。
其中，A壓氣機(jī)2、A燃燒室4和A燃?xì)鉁u輪6構(gòu)成一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，B壓氣機(jī)3、B燃燒室5和B燃?xì)鉁u輪7構(gòu)成另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組并聯(lián)；煙道13，第一汽化管15和第二汽化管14均安裝在煙氣鍋爐12內(nèi)?？諝鈨艋?的出口分別與A壓氣機(jī)2和B壓氣機(jī)3的進(jìn)口相連，A壓氣機(jī)2和B壓氣機(jī)3的出口分別通過(guò)A燃燒室4、B燃燒室5與A燃?xì)鉁u輪6和B燃?xì)鉁u輪7的進(jìn)口相連。A壓氣機(jī)2與A燃?xì)鉁u輪6軸連接，B壓氣機(jī)3與B燃?xì)鉁u輪7軸連接。A燃?xì)鉁u輪6的轉(zhuǎn)子與A發(fā)電機(jī)8軸連接，B燃?xì)鉁u輪7的轉(zhuǎn)子與B發(fā)電機(jī)9軸連接，A燃?xì)鉁u輪6和B燃?xì)鉁u輪7的出口均與煙氣鍋爐12內(nèi)的煙道13進(jìn)口相連，煙道13的出口與大氣相通，第一汽化管15的進(jìn)口與水泵20的出口相連，水泵20進(jìn)口與常溫淡水相通。第一汽化管15的出口與汽包19的進(jìn)口相連。汽包19的出口與供汽管18相連。冷凝器16的出口通過(guò)循環(huán)水泵17與第二汽化管14的進(jìn)口相連，第二汽化管14的出口與蒸汽渦輪11的進(jìn)口相連，蒸汽渦輪11的出口與冷凝器16的進(jìn)口相連，冷凝器16管程內(nèi)通有冷卻水，蒸汽渦輪11的轉(zhuǎn)子與C發(fā)電機(jī)10軸連接。A發(fā)電機(jī)8、B發(fā)電機(jī)9和C發(fā)電機(jī)10的輸出端均與配電板22的輸入端電連接，配電板22的輸出端通過(guò)變壓器23，諧波濾波器24，變頻器25分別與副電力網(wǎng)絡(luò)21和吊艙式電力推進(jìn)器27電連接，監(jiān)測(cè)控制器26連接在變頻器25的輸出端，控制電流的大小。
新鮮空氣進(jìn)入空氣凈化器1凈化后再分別進(jìn)入并聯(lián)的燃?xì)廨啓C(jī)組的A壓氣機(jī)2、B壓氣機(jī)3，A壓氣機(jī)2、B壓氣機(jī)3分別與A燃?xì)鉁u輪4、B燃?xì)鉁u輪5同軸運(yùn)轉(zhuǎn)。壓氣機(jī)出口的空氣壓力為8絕對(duì)大氣壓左右，然后進(jìn)入A燃燒室6、B燃燒室7。在燃燒室中，空氣由于參加燃油燃燒而溫升達(dá)到1130℃，隨后進(jìn)入燃?xì)鉁u輪膨脹作功，以略高于1絕對(duì)大氣壓的壓力和600℃的溫度流出燃?xì)鉁u輪。各燃?xì)鉁u輪流出的600℃左右的煙氣一同進(jìn)入煙道13內(nèi)，釋放熱量后，以150℃溫度流出煙道13，排入大氣。每個(gè)燃?xì)鉁u輪都與發(fā)電機(jī)直接相連，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)作功，拖動(dòng)發(fā)電。
常溫淡水通過(guò)水泵20進(jìn)入煙氣鍋爐12的第一汽化管15，由煙氣加熱，達(dá)到超過(guò)500℃的溫度，然后流出第一汽化管15，進(jìn)入汽包19，最終由汽包19頂部的供汽管18流出，以供船舶大量使用。
被冷凝器16冷卻的冷凝水通過(guò)循環(huán)水泵17進(jìn)入第二汽化管14，汽化并升到500℃以上高溫后，成為高溫蒸汽由蒸汽渦輪11進(jìn)口流入，膨脹作功，然后由蒸汽渦輪11出口流出，進(jìn)入冷凝器16殼程，被冷凝器16管程中流過(guò)的冷卻水所冷卻，凝結(jié)為水，再經(jīng)管路進(jìn)入循環(huán)水泵17，開(kāi)始下一個(gè)熱力循環(huán)。蒸汽渦輪11帶動(dòng)C發(fā)電機(jī)10旋轉(zhuǎn)發(fā)電。A發(fā)電機(jī)8、B發(fā)電機(jī)9和C發(fā)電機(jī)10都通過(guò)輸電線并聯(lián)在一起，將電流一齊送入配電板22，由配電板22執(zhí)行監(jiān)護(hù)、控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)的功能。配電板22使電流升到一定的工作電壓，再在諧波濾波器24中濾除電流中有害的諧波、電涌和脈沖成分。然后，電流被送入變頻器25，以調(diào)制電流達(dá)到需要的頻率。通過(guò)監(jiān)測(cè)控制器26的控制，電流到達(dá)吊艙式電力推進(jìn)器27和副電力網(wǎng)絡(luò)21，以提供船舶推進(jìn)力和全船所需用的電力。一艘巨型船舶可以同時(shí)配置幾套本發(fā)明提供的燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，并行運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)蒸汽耗量非常大或是蒸汽渦輪11容量要求較大時(shí)，也可增加配備若干臺(tái)燃?xì)鉁u輪機(jī)組并聯(lián)與之匹配，以提供充足的煙氣和熱量。
權(quán)利要求
1.一種巨型船舶燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，包括空氣凈化器(1)，A壓氣機(jī)(2)，B壓氣機(jī)(3)，A燃燒室(4)，B燃燒室(5)，A燃?xì)鉁u輪(6)，B燃?xì)鉁u輪(7)，A交流發(fā)電機(jī)(8)，B交流發(fā)電機(jī)(9)，C交流發(fā)電機(jī)(10)，蒸汽渦輪(11)，煙氣鍋爐(12)，煙道(13)，第二汽化管(14)，第一汽化管(15)，冷凝器(16)，循環(huán)水泵(17)，供汽管(18)，汽包(19)，水泵(20)，副電力網(wǎng)絡(luò)(21)，配電板(22)，變壓器(23)，諧波濾波器(24)，變頻器(25)，監(jiān)測(cè)控制器(26)，吊艙式電力推進(jìn)器(27)；其特征在于，A壓氣機(jī)(2)、A燃燒室(4)和A燃?xì)鉁u輪(6)構(gòu)成一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，B壓氣機(jī)(3)、B燃燒室(5)和B燃?xì)鉁u輪(7)構(gòu)成另一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組并聯(lián)；煙道(13)，第一汽化管(15)和第二汽化管(14)均安裝在煙氣鍋爐(12)內(nèi)；空氣凈化器(1)的出口分別與A壓氣機(jī)(2)和B壓氣機(jī)(3)的進(jìn)口相連，A壓氣機(jī)(2)和B壓氣機(jī)(3)的出口分別通過(guò)A燃燒室(4)、B燃燒室(5)與A燃?xì)鉁u輪(6)和B燃?xì)鉁u輪(7)的進(jìn)口相連；A壓氣機(jī)(2)與A燃?xì)鉁u輪(6)軸連接，B壓氣機(jī)(3)與B燃?xì)鉁u輪(7)軸連接；A燃?xì)鉁u輪(6)的轉(zhuǎn)子與A發(fā)電機(jī)(8)軸連接，B燃?xì)鉁u輪(7)的轉(zhuǎn)子與B發(fā)電機(jī)(9)軸連接，A燃?xì)鉁u輪(6)和B燃?xì)鉁u輪(7)的出口均與煙氣鍋爐(12)內(nèi)的煙道(13)進(jìn)口相連，煙道(13)的出口與大氣相通，第一汽化管(15)的進(jìn)口與水泵(20)的出口相連，水泵(20)進(jìn)口與常溫淡水相通；第一汽化管(15)的出口與汽包(19)的進(jìn)口相連；汽包(19)的出口與供汽管(18)相連；冷凝器(16)的出口通過(guò)循環(huán)水泵(17)與第二汽化管(14)的進(jìn)口相連，第二汽化管(14)的出口與蒸汽渦輪(11)的進(jìn)口相連，蒸汽渦輪(11)的出口與冷凝器(16)的進(jìn)口相連，蒸汽渦輪(11)的轉(zhuǎn)子與C發(fā)電機(jī)(10)軸連接；A發(fā)電機(jī)(8)、B發(fā)電機(jī)(9)和C發(fā)電機(jī)(10)的輸出端均與配電板(22)的輸入端電連接，配電板(22)的輸出端通過(guò)變壓器(23)，諧波濾波器(24)，變頻器(25)分別與副電力網(wǎng)絡(luò)(21)和吊艙式電力推進(jìn)器(27)電連接，監(jiān)測(cè)控制器(26)連接在變頻器(25)的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巨型船舶燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，其特征是對(duì)一艘巨型船舶可以同時(shí)配置幾套燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，并行運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巨型船舶燃?xì)?蒸汽動(dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，其特征是所述的蒸汽渦輪11容量非常大或蒸汽耗量大時(shí)，可增加配備若干臺(tái)燃?xì)鉁u輪機(jī)組并聯(lián)使用。
全文摘要
巨型船舶燃?xì)猓羝麆?dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)，屬于船舶動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域。包括空氣凈化器，兩個(gè)并聯(lián)的燃?xì)廨啓C(jī)組，三個(gè)發(fā)電機(jī)，煙氣鍋爐，煙道，兩個(gè)汽化管，蒸汽渦輪，冷凝器，循環(huán)水泵，汽包，供汽管，水泵，配電板，變壓器，諧波濾波器，變頻器，監(jiān)測(cè)控制器，吊艙式電力推進(jìn)器和副電力網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明將燃?xì)猓羝麆?dòng)力的推進(jìn)、供電、供汽聯(lián)合系統(tǒng)作為巨型船舶動(dòng)力源，利用燃?xì)?、蒸汽循環(huán)大幅度提高機(jī)組整體效率，特別適用巨型船舶需要大量耗費(fèi)高溫高壓蒸汽的場(chǎng)合，如大型船舶甲板上安裝的船載飛機(jī)蒸汽彈射器本發(fā)明還能滿足大容量電力需求并采用了具備舵功能的吊艙式電力推進(jìn)器。具有顯著的節(jié)能效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B63J3/00GK1958392SQ20061011889
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者馬捷, 杜樂(lè)樂(lè) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)