面向船舶多种余热梯级利用的TEG-ORC 联合循环性能

柳长昕，叶文祥，刘健豪，吕冠澎，赵庭祺，董景明

大连海事大学轮机工程学院，大连 116026

作为航运业主要载体的远洋船舶，其有效能源利用效率不足50%[1]，大部分能源消耗以废热的形式排放到环境中，造成巨大能源浪费的同时也导致碳排放居高不下；据国际海事组织（IMO）调查显示[2]，目前国际航运业的CO2排放量已占到全球CO2排放量总量的3%左右，若不采取相关解决措施，到2050 年该比例预计将增至18%.因此，开展基于余热回收的船舶能效提升技术研究，是缓解能源短缺压力和应对严苛法律法规要求的有效途径之一.

船舶余热种类较多且回收潜力巨大，众多研究结果已证明了温差发电（TEG）技术和有机朗肯循环（ORC）技术在船舶余热利用与能效提升方面的巨大潜力.Georgopoulou 等[3]提出了一种面向船舶应用的TEG 模型，并对其回收船舶低品位余热的潜力进行了评估.鉴于温差热电材料转换效率不高且普通TEG 装置对船舶余热回收效果有待提升，Yan，Liu 和其他研究学者在汽车尾气余热回收研究基础上，针对船舶余热特点及其换热瓶颈，设计了基于多种船舶余热的HP–TEG 装置，并开展了理论及实验研究[4–10]；Yang 和Yeh[11]从热力学性能和最佳经济性入手，对基于ORC 营运船舶主机烟气余热回收装置的最大净输出功率和热效率进行了评估.目前，基于ORC 的船舶余热利用存在难以回收多种类、多温度区间的船舶余热等局限.

Miller 等[12–13]提出了一种将TEG 和ORC 相结合的系统，高温烟气可以先通过TEG 单元，在发电的同时实现温降，后进入蒸发器中预热ORC 工质，实现废热的充分利用；……