[发明专利]一种基于无叶涡轮机的多能源船舶发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于无叶涡轮机的多能源船舶发电方法，发电系统包括连接至船舶发动机的废气管线的第一管线以及与第一管线连接的无叶涡轮机，所述无叶涡轮机被连接并构造成通过使用船舶发动机排气作为动力来驱动来发电，通过所述第一流量控制阀和第一过滤器控制废气流体的参数，当选择使用废气进行发电时，所述废气通过所述第一管线在进行过滤和控制流速后作为无叶涡轮机的动力来驱动来发电；当选择使用海水进行发电时，打开第二过滤器和第二流量控制阀，使海水在所述第二潮汐管道内作为无叶涡轮机的动力来驱动来发电。本发明提供了一种能够应对船舶废气调节的高效发电，易于操作，船舶所占空间少，成本低，并且易于转换成环保的电力推进系统。

技术领域

本发明涉及涡轮机发电技术领域，尤其涉及一种基于无叶涡轮机的多能源船舶发电系统及方法。

背景技术

随着国家“节能减排”实现可持续发展战略目标的提出，特别是降低以石油为主的化石能源消耗被人们广泛的重视。就燃油大户船舶而言，船舶柴油机废气能量约占燃油总热量18％左右，其可利用部分也达12％左右，约为柴油机有效功率的1/4。如何提高能源的利用率，减少船舶柴油机废气的排放，保护人类赖以生存的环境仍是发展的重点。目前船舶柴油机废气余热的利用主要是废气涡轮增压器将废气能量转换成扫气空气的压力来提高柴油机的功率和效率，同时利用废气锅炉产生0.5MPa左右的饱和水蒸汽来满足船员的日常生活用水及油舱的加热保温等。这使得废气余热的利用不仅不充分，而且不合理。在船舶朝着大型化、高速化发展，船舶柴油机的额定功率大幅度提高的今天，更加有效的利用船舶柴油机输出的废气余热，无论从经济上或环保方面都具有重大价值。

如图1所示，无叶片式涡轮机的转子是由一组平行排列的圆周转动光盘安置在轴上组成，流入流体通过安置在定子上的喷嘴进入涡轮机，由于流体边界层效应，流体吸附在光盘表面，伴随着流体表面层粘性和粘附力的作用，涡轮机中的流体将会带动圆盘做旋转作用，在圆盘的旋转的旋转运动带动下，输出轴也随之一起运动，最终得到转速功率输出。正因为无叶涡轮机是通过流体做功进行发电，采用无叶涡轮机进行发电是船舶发电领域中的非常好的一个选择。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开了一种基于无叶涡轮机的多能源船舶发电系统，所述发电系统包括连接至船舶发动机的废气管线的第一管线以及与第一管线连接的无叶涡轮机，所述无叶涡轮机被连接并构造成通过使用船舶发动机排气作为动力来驱动来发电，其中，所述第一管线是将从船舶发动机排出的废气供应到能够操作所述无叶涡轮机的进行发电的传输线；船舶发动机的一部分排气通过第一管线被供给至所述无叶涡轮机，无叶涡轮机被供给并运转以发电，所述第一管线包括第一过滤器和第一流速控制阀，其中，所述的第一过滤器用于过滤掉包含在废气中的异物，其中，所述第一过滤器布置在所述第一管线中的第一流量控制阀的前端侧；所述第一流量控制阀用以调节供应到无叶涡轮机的排气的流量，并且可以设置在所述无叶涡轮机的前端；将第二潮汐管线连接至第一流量控制阀的后端，将第一管线连接至无叶涡轮机，其中，所述第二潮汐管线包括第二过滤器和第二流量控制阀，其中，通过第二过滤器和第二流量控制阀，海水的流量可以调节，在船的进行航行时，潮汐通过第二潮汐管线被引入无叶涡轮机，从而无叶涡轮机可以由在船的航行中引入的海水来操作。

更进一步地，所述无叶涡轮机可旋转地联接到涡轮壳体和涡轮壳体，涡轮壳体中配置有用于发电的发电线圈，所述涡轮壳体包括涡轮轴，所述涡轮轴设置有多个排放通道以排放所引入的废气或藻类；以及多个涡轮盘，其中心部分间隔地联接至涡轮盘。

更进一步地，多个涡轮盘中的全部或者部分包括用于响应于发电线圈而发电的永磁体，永磁体在涡轮机盘上构造成与涡轮机轴的两端相邻，其中，所述涡轮机壳体可以设置成构造成容纳涡轮机轴和涡轮机盘的圆柱形状，涡轮机壳体包括多个入口，用于接收第一管线的排气中的一种或多种作为所述无叶涡轮机动力。

更进一步地，所述多个入口可以以直角的间隔设置在涡轮机壳体中，其中，用于从涡轮壳体向多个涡轮盘供电的入口部分沿涡轮盘的切线方向布置，从而有效地旋转涡轮盘。