[发明专利]一种船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统

说明书

本发明提出一种船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，该系统的固体氧化物燃料电池阳极出口与分流器入口连通，重整器出口与固体氧化物燃料电池阳极入口连通，固体氧化物燃料电池和内燃机内设有冷却通道，海水流经冷却通道冷却内燃机和固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池和内燃机冷却通道出口以及内燃机排气出口与蒸发器入口连通，为蒸发海水提供热源，蒸发器水蒸气出口与冷凝器水蒸气入口连通，冷凝器海水出口与蒸发器海水入口连通。解决了远洋船舶对淡水的持续需求，同时根据内燃机与固体氧化物燃料电池两种发电方式的有效结合点，提出一种燃料电池内燃机余热海水淡化系统，综合利用固体氧化物燃料电池和内燃机废热，实现了能量的梯级利用。

技术领域

本发明涉及一种船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，属于船舶余热综合利用技术领域。

背景技术

随着现代国家的快速发展，能源消耗急剧增加，全球变暖、污染物排放等环境问题日益严重。在这种背景下，化石燃料的常规转换迫切需要创新的能源转换技术，以满足超高转换效率和超低环境影响的要求。固体氧化物燃料电池(SOFC)具有效率高(一般大于50％)、可直接使用碳氢燃料、不需要贵金属催化剂、没有液态电解质、污染物排放少、噪音低等优点，但固体氧化物燃料电池工作温度高，需要进行冷却，充分回收其冷却工质的余热成为提高其应用能效的手段。

柴油机以热效率高、功率范围广、维修方便、比质量小等诸多优点被广泛地用作船舶动力，在大型船舶中主机耗能占船舶总耗能的70％-90％，因此主机能量的利用效率是影响船舶能效的关键因素。目前，最先进的船用二冲程柴油机的最高效率已经接近50％，为所有热机中最高，但仍有将近一半的能量随冷却水和废气排入环境，既造成污染又浪费能源，充分地回收船舶主机废气和缸套冷却水的余热成为了提高船舶能效的重要手段。

发明内容

本发明为了解决远洋船舶对淡水的持续需求，同时根据内燃机与固体氧化物燃料电池两种发电方式的有效结合点，提出一种燃料电池内燃机余热海水淡化系统，综合利用固体氧化物燃料电池和内燃机的废热，实现了能量的梯级利用。

本发明提出一种船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，包括燃料电池、重整器、预混器、一号换热器、内燃机、螺旋桨、分流器、二号换热器、冷凝器和蒸发器，所述分流器有一个入口和两个出口，所述冷凝器设有海水入口、水蒸气入口、淡水出口和海水出口，所述蒸发器设有冷却水入口、海水入口、浓盐水出口和水蒸气出口；所述固体氧化物燃料电池阳极出口与分流器入口连通，所述分流器出口一与预混器尾气入口连通，所述分流器出口二与一号换热器尾气入口连通，所述一号换热器尾气出口与内燃机尾气入口连通，所述内燃机与螺旋桨同轴连接，带动螺旋桨工作，所述一号换热器燃油出口与预混器入口连通，所述预混器出口与重整器入口连通，所述重整器出口与固体氧化物燃料电池阳极入口连通，所述固体氧化物燃料电池阴极出口与二号换热器尾气入口连通，所述二号换热器空气出口与固体氧化物燃料电池阴极入口连通，所述固体氧化物燃料电池和内燃机内设有冷却通道，海水流经冷却通道冷却内燃机和固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池和内燃机冷却通道出口以及内燃机排气出口与蒸发器入口连通，为蒸发海水提供热源，所述蒸发器水蒸气出口与冷凝器水蒸气入口连通，所述冷凝器海水出口与蒸发器海水入口连通。

优选地，所述内燃机燃烧固体氧化物燃料电池阳极尾气中的燃料。

本发明所述的船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统的有益效果为：

1、本发明所述的船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，使用内燃机来燃烧固体氧化物燃料电池的阳极尾气，提高燃料的利用率，降低了氮氧化物排放。

2、本发明所述的船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，充分利用燃料电池和内燃机的冷却水以及内燃机排气余热进行淡化海水满足船舶的淡水需求。

3、本发明所述的船舶燃料电池内燃机余热海水淡化系统，使用固体氧化物燃料电池富含水的阳极尾气进行蒸汽重整，节省了淡水资源。