渔船柴油机余热利用系统设计与热力学分析

为充分利用渔船柴油机余热,提出一种以CO_(2)为工质的新型余热利用技术,通过能源梯级利用,实现发电、制冷、制淡水的三联供系统。建立船舶余热驱动的CO_(2)超临界发电、跨临界制冷及蒸馏制淡水循环系统的热力学稳态模型,并以排气温度293℃、排气热量1668 kW的Wärtsilä6L45B型船舶柴油机为例,模拟分析关键热力参数对系统性能、余热利用的影响。研究结果表明,该余热利用系统可为渔船提供6.7~284.0 kW的净发电量,同时可为船上-40℃的速冻库和4℃的食品保鲜库分别提供22~150 kW和194~1311 kW的冷量用于速冻、保鲜或舱内空调,并提供5.25~12.75 t/d的淡水;通过控制膨胀机入口压力和海水淡化温度,灵活控制系统输出的净发电量、中低温冷量和淡水量以满足渔船在航行、捕捞等工作阶段对不同能量的需求。通过柴油机余热利用技术提供的电能、制冷量以及淡水,可减少渔船对柴油的消耗,具有明显的节能效果,为远洋作业渔船的余热利用提供参考。