基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种船舶余热发电装置，尤其涉及一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置，其属于节能环保领域。
【背景技术】
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[0002]磁流体(magneto hydrodynamics，简称MHD)发电机，是根据法拉第的电磁感应原理，利用导电流体在磁场中切割磁力线来产生电能，与常规的线圈式发电机不同的是，MHD发电机是导电流体切割磁力线而不是固体的线圈绕组。
[0003]磁流体发电机主要有两种形式，高温等离子气体磁流体发电机和液态金属磁流体发电机(Liquid metal MHD简称LMMHD)，前者是以石油、煤、天然气等为热源，以高温电离的导电气体为工质来发电的，由于其热源温度通常在3000K左右，它和蒸汽联合循环的发电效率可达50%?60%。
[0004]液态金属相比高温气体，具有导电率高，比热大，热源温度要求不高等优点，以液态金属为流动工质的磁流体发电系统有着以下优点:(I)由于气体膨胀时仍可以被液态金属加热，近似于等温膨胀，加上气体和液态金属的直接接触传热，在同一热源温度下，它的效率是相当高的；(2)磁流体发电通道没有运动的机械部件，这可以使设计更加简单，并且减少系统的成本，增加稳定性；(3)可选择的热源范围很大，既可以是普通的煤、石油、天然气、也可以是核能，还可以利用做功能力较差的热源，比如太阳能、工业废热；(4)可以作为联合循环中的一级，既可以是顶级，也可以是低级，增加了应用的范围，同时联合循环可以提尚系统的效率。
[0005]目前船舶主机烟气经余热锅炉回收后的排气温度仍可达200°C，船上发电柴油机排热可达400°C左右，若能充分利用这部分能量来发电，一方面可减少对船上柴油发电机组的依赖，避免从主机排气取热而影响主机功率；另一方面由于液态金属磁流体发电装置可充分利用低品质的热能，减少了能源的浪费。
【实用新型内容】:
[0006]本实用新型提供一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置，该装置可以将船舶余热转化为机械能，再转化为高品位的电能，余热主要来自船舶余热锅炉的排热和船上发电柴油机的排热；该装置可减少对柴油发电机组的依赖，避免从主机排热取热所造成的对主机功率的影响。在利用余热发电的同时可以对海水进行淡化。本实用新型实现了结构紧凑、经济性好、系统稳定的余热发电，有利于节能减排、低碳环保。
[0007]本实用新型采用如下技术方案:一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置，由热源、液态金属磁流体发电系统和海水淡化系统组成；
[0008]所述热源由发电柴油机燃烧室、余热锅炉、热淡水/蒸汽管、淡水管、二次烟气输出管组成，所述发电柴油机燃烧室烟气出口以及余热锅炉的排热出口和二次烟气输出管的入口连接，所述淡水管出口和余热锅炉淡水入口连接，余热锅炉淡水出口和热淡水/蒸汽管连接；
[0009]所述液态金属磁流体发电系统由余热回收装置、加热器、MHD栗、混合室、MHD发电通道、喷管、分离器、冷凝器、栗组成，所述加热器安装于余热回收装置内，所述余热回收装置外敷用以减少热量散失的保温层，所述加热器液态金属出口和MHD栗液态金属入口连接，MHD栗液态金属出口和混合室液态金属入口连接，混合室混合流体出口和MHD发电通道流体入口连接，MHD发电通道流体出口和喷管流体入口连接，喷管流体出口和分离器流体入口连接，分离器液态金属出口和加热器磁流体入口连接，分离器低沸点工质出口和冷凝器蒸气入口连接，冷凝器低沸点工质出口和栗入口连接，栗出口和混合室低沸点工质入口连接；
[0010]所述海水淡化系统由海水输送管道、冷凝器、再热器、海水淡化装置、淡水管、三次烟气输出管、排烟管组成，所述海水输送管道和冷凝器海水入口端连接，冷凝器海水出口和再热器海水入口连接，再热器海水出口和海水淡化装置海水入口连接，海水淡化装置淡水出口和淡水管入口连接，三次烟气输出管烟气出口和再热器烟气入口连接，再热器烟气出口和排烟管连接，所述余热回收装置的烟气进口和二次烟气输出管的出口连接，余热回收装置的烟气出口和三次烟气输出管入口连接。
[0011]本实用新型还采用如下技术方案:一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置的工作方法，步骤如下:
[0012]步骤一:热源中发电柴油机燃烧室和余热锅炉的排热同时经二次烟气输出管送至余热回收装置中，经淡化后的淡水由淡水管进入余热锅炉加热后从热淡水/蒸汽管流出供船上用水；
[0013]步骤二:被内置于余热回收装置中的加热器加热后的高温液态金属经MHD栗进入混合室和低沸点工质混合，由于直接接触，低沸点工质很快汽化，进入MHD发电通道后，流体是两相混合物，通道内的电流在磁场作用下产生阻力，使流体压力沿通道下降，气体在压差下膨胀，推动液态金属流动切割磁感线发电，发电通道后还设置一个喷管，使汽体充分膨胀，然后进入分离器进行两相分离，分离出来的液态金属经分离器液态金属出口进入加热器再次被加热，分离出来的低沸点工质蒸汽经分离器低沸点工质出口进入冷凝器冷凝成液体，然后被栗加压从混合室低沸点工质入口进入混合室；
[0014]步骤三:海水从海水输送管道进入冷凝器和低沸点工质蒸汽换热，然后进入再热器被从三次烟气输出管送来的三次烟气再次加热，换热后的烟气从排烟管排出，被再次加热的海水进入海水淡化装置进行淡化，产生淡水。
[0015]本实用新型具有如下有益效果:
[0016](I)利用余热锅炉的排热作为热源，避免了传统的由主机排烟直接取热而造成主机有效功率下降的问题；
[0017](2)有效的利用了船舶的余热，实现了由低品质的热能向高品质的电能转化，可减少对船上柴油发电机组的依赖，减少柴油机污染；
[0018](3)通过相关换热器和流程设置，可在一定程度上减少海水淡化的能耗；
[0019](4)该发电装置没有运动的机械部件，可以使设计更加简单，并且减少系统成本，增加稳定性；
[0020](5)通过相关的换热器和流程设置，可在一定程度上减少海水淡化的能耗；
[0021](6)本实用新型实现了结构紧凑、经济性好、系统稳定的余热发电，有利于节能减排、低碳环保。
【附图说明】
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[0022]图1为本实用新型基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置的结构示意图。
[0023]其中:
[0024]1-发电柴油机燃烧室；2-热淡水/蒸汽管；3-喷管；4-MHD发电通道；5_混合室；6_栗;7-淡水管;8-排烟管;9-海水输送管道;10-冷凝器；11-再热器;12-分离器;13-三次烟气输出管；14-海水淡化装置；15-余热回收装置；16-加热器；17-二次烟气输出管；18-MHD栗；19-余热锅炉;a-混合室液态金属入口 ；b-混合室低沸点工质入口 ；c-分离器液态金属出口；d-分离器低沸点工质出口；e-冷凝器海水出口 ；f_再热器海水出口。
【具体实施方式】
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[0025]请参照图1所示，本实用新型基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置由热源，液态金属磁流体发电系统，海水淡化系统组成。
[0026]上述热源由发电柴油机燃烧室1、余热锅炉19、热淡水/蒸汽管2、淡水管7、二次烟气输出管17组成，其中所述发电柴油机燃烧室I烟气出口以及余热锅炉19的排热出口和二次烟气输出管17的入口连接，所述淡水管7出口和余热锅炉19淡水入口连接，余热锅炉19淡水出口和热淡水/蒸汽管2连接。
[0027]上述液态金属磁流体发电系统由余热回收装置15、加热器16、MHD栗18、混合室5、MHD发电通道4、喷管3、分离器12、冷凝器10、栗6组成，所述加热器16安装于余热回收装置15内，所述余热回收装置15外敷用以减少热量散失的保温层，所述加热器16液态金属出口和MHD栗18液态金属入口连接，MHD栗18液态金属出口和混合室液态金属入口连接，混合室5混合流体出口和MHD发电通道4流