化装置14淡水出口和淡水管7入口连接，三次烟气输出管13烟气出口和再热器11烟气入口连接，再热器11烟气出口和排烟管8连接，所述余热回收装置15的烟气进口和和二次烟气输出管17的出口连接，余热回收装置15的烟气出口和三次烟气输出管13入口连接。
[0029]请参照图1所示，本发明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包括如下过程:
[0030]步骤一:热源中发电柴油机燃烧室1和余热锅炉19的排热同时经二次烟气输出管17送至余热回收装置15中，经淡化后的淡水由淡水管7进入余热锅炉19加热后从热淡水/蒸汽管2流出供船上用水；
[0031]步骤二:被内置于余热回收装置15中的加热器16加热后的高温液态金属经MHD栗18进入混合室5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4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3，使汽体充分膨胀，然后进入分离器12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16再次被加热，而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10冷凝成液体，然后被栗6加压从混合室低沸点工质入口进入混合室；
[0032]步骤三:海水从海水输送管道9进入冷凝器10和低沸点工质蒸汽换热，然后进入再热器11被从三次烟气输出管13送来的三次烟气再次加热，换热后的烟气从排烟管8排出，而被再次加热的海水进入海水淡化装置14进行淡化，产生淡水。
[0033]前述工作方法中从淡水管7送进来的淡水在余热锅炉19中加热，加热后的淡水经热淡水/蒸汽管2输出，供船上用水。
[0034]余热锅炉19和发电柴油机燃烧室1输出的二次烟气经二次烟气输出管17送至余热回收装置15，余热回收装置15外敷保温层以减少热量散失，余热回收装置15内的热烟气为加热器16提供热源，加热器16加热液态金属，高温的液态金属和低沸点工质在混合室5混合，低沸点工质汽化，在MHD发电通道4内，流体是两相混合物，通道内流动的液态金属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，进一步推动液态金属流动切割磁感线发电。
[0035]海水淡化系统中海水经海水输送管道9进入冷凝器10和从分离器12分离出来的低沸点工质蒸气换热，然后进入再热器11和从三次烟气输出管13出来的三次烟气换热再次升温，随后进入海水淡化装置14完成海水淡化。
[0036]本发明基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置的原理:目前船舶主机烟气经余热锅炉回收后的排气温度任可达200°C，船上发电柴油机排热可达400°C左右。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。对上述温度范围(200°C-400°C)，适合采用液态金属磁流体发电方式。来自余热锅炉的二次烟气和发电柴油机的排热进入余热回收装置作为液态金属磁流体发电装置的热源，为置于余热回收装置中的加热器提供热量，加热器加热液态金属，加热后的高温液态金属和低沸点工质混合，低沸点工质气化，进入MHD通道后，流体是两相混合物，通道内流动的液态金属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。此外，流经冷凝器的海水被加热后进入再热器继续吸收来自余热回收装置的三次排烟的热量而继续升温，随后进入海水淡化装置，可在一定程度上减少海水淡化装置的能耗。淡水经余热锅炉被加热成热淡水/热蒸汽，供船上使用。
[0037]本发明基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置不仅有效的利用了船舶的余热，提高了能源的利用率;而且该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。同时本发明基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置实现了结构紧凑、经济性好、系统稳定的余热发电，有利于节能减排、低碳环保。
[0038]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置，其特征在于:由热源、液态金属磁流体发电系统和海水淡化系统组成； 所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，所述发电柴油机燃烧室(1)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； 所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)流体入口连接，MHD发电通道(4)流体出口和喷管(3)流体入口连接，喷管(3)流体出口和分离器(12)流体入口连接，分离器液态金属出口和加热器(16)磁流体入口连接，分离器低沸点工质出口和冷凝器(10)蒸气入口连接，冷凝器(10)低沸点工质出口和栗(6)入口连接，栗(6)出口和混合室低沸点工质入口连接； 所述海水淡化系统由海水输送管道(9)、冷凝器(10)、再热器(11)、海水淡化装置(14)、淡水管(7)、三次烟气输出管(13)、排烟管(8)组成，所述海水输送管道(9)和冷凝器(10)海水入口端连接，冷凝器海水出口和再热器(11)海水入口连接，再热器海水出口和海水淡化装置(14)海水入口连接，海水淡化装置(14)淡水出口和淡水管(7)入口连接，三次烟气输出管(13)烟气出口和再热器(11)烟气入口连接，再热器(11)烟气出口和排烟管(8)连接，所述余热回收装置(15)的烟气进口和和二次烟气输出管(17)的出口连接，余热回收装置(15)的烟气出口和三次烟气输出管(13)入口连接。2.—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，其特征在于:步骤如下 步骤一:热源中发电柴油机燃烧室(1)和余热锅炉(19)的排热同时经二次烟气输出管(17)送至余热回收装置(15)中，经淡化后的淡水由淡水管(7)进入余热锅炉(19)加热后从热淡水/蒸汽管(2)流出供船上用水； 步骤二:被内置于余热回收装置(15)中的加热器(16)加热后的高温液态金属经MHD栗(18)进入混合室(5)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(4)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(3)，使汽体充分膨胀，然后进入分离器(12)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(16)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(10)冷凝成液体，然后被栗(6)加压从混合室低沸点工质入口进入混合室; 步骤三:海水从海水输送管道(9)进入冷凝器(10)和低沸点工质蒸汽换热，然后进入再热器(11)被从三次烟气输出管(13)送来的三次烟气再次加热，换热后的烟气从排烟管(8)排出，被再次加热的海水进入海水淡化装置(14)进行淡化，产生淡水。
【专利摘要】本发明公开一种基于液态金属磁流体发电的船舶余热发电装置及其工作方法，属于节能环保领域。其装置主要由余热回收装置、泵、混合室、MHD发电通道、喷管、分离器、发电柴油机燃烧室、余热锅炉、海水淡化装置及相关换热器组成。低沸点流体和被以发电柴油机燃烧室和余热锅炉的排热作为热源而加热成高温的液态金属混合后，低沸点流体汽化、膨胀，推动液态金属流动，在磁场的作用下产生电流发电。从分离器分离出来的低沸点工质蒸气在冷凝器中经海水冷却后液化，由泵加压送入混合室完成循环；此外被加热的海水进入海水淡化装置，产生的淡水则进入余热锅炉加热，供船上生活热水。该发明有效利用了船舶的余热，提高了能源的利用率，且设计更加简单。
【IPC分类】F01K27/02
【公开号】CN105443178
【申请号】CN201510954376
【发明人】李伟, 鹿鹏, 黄护林, 郑星文
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月18日