[发明专利]发动机用双循环余热回收发电系统

权利要求书

1.发动机用双循环余热回收发电系统，其特征在于：该系统包括发动机排气余热回收系统和发动机冷却液余热回收系统。所述发动机排气余热回收系统基于超临界CO₂布雷顿循环，所述发动机冷却液余热回收系统基于有机朗肯循环。发动机排气余热回收系统和发动机冷却液余热回收系统通过预热器耦合在一起；所述的发动机排气余热回收系统包括发动机(3)、排气通路、蒸发器I(6)、储气罐(7)、压气机(8)、涡旋膨胀机(9)、发电机(10)、预热器(11)以及连接管路；所述发动机冷却液余热回收系统，包括发动机(3)、冷却液通路、储液罐(4)、工质泵(5)、预热器(11)、蒸发器II(12)、单螺杆膨胀机(13)、发电机(14)、冷凝器(2)、风扇(1)以及连接管路；

发动机排气余热回收系统各部件的连接关系是：发动机(3)排气经排气通路与蒸发器I(6)相连；蒸发器I(6)、涡旋膨胀机(9)、预热器(11)、储气罐(7)以及压气机(8)首尾相连；涡旋膨胀机(9)输出轴与发电机(10)输入轴相连；

发动机冷却液余热回收系统各部件的连接关系是：储液罐(4)、工质泵(8)、预热器(11)、蒸发器(12)、单螺杆膨胀机(13)、冷凝器(2)通过管路首尾相连；风扇(1)用于加快冷凝器(2)中有机工质的冷却，单螺杆膨胀机(13)输出轴与发电机(14)输入轴相连。

2.根据权利要求1所述的发动机用双循环余热回收发电系统，其特征在于：该系统利用超临界CO₂布雷顿循环回收发动机排气余热，利用有机朗肯循环回收发动机冷却液余热的双循环余热回收发电系统；其中超临界CO₂布雷顿循环运行在中高温区，主要用于回收发动机排气余热。当CO₂处于超临界状态，其气体粘性小和液体密度大的特殊物理特性，使其具有流动性好、传热效率高、可压缩性小等典型优势，适合用于热力循环；有机朗肯循环运行在低温区，采用低沸点的有机物取代水作为循环工质，有利于通过蒸发从冷却液中吸收余热，同时也有利于与超临界CO₂布雷顿循环进行联合工作。

3.根据权利要求1所述的发动机排气余热回收系统，其特征在于：发动机运行稳定后，排气经蒸发器I(6)放热后排入大气中；储气罐(7)中低温低压的超临界CO₂工质经过压缩机(8)升压后进入蒸发器I(6)吸收发动机排气余热，高温高压的超临界CO₂工质进入涡旋膨胀机(9)，从而带动发电机(10)发电，超临界CO₂工质做功后经预热器(11)将热量传递给液态有机工质，随后回到储气罐(7)中。

4.根据权利要求1所述的发动机冷却液余热回收系统，其特征在于：储液罐(4)中的液态有机工质经工质泵(5)加压后，进入预热器(11)中吸收来自超临界CO₂工质的热量，预热后的低温有机工质处于气液两相状态，再经过蒸发器II(12)，继续吸收从发动机水套流出的冷却液的热量，吸热后的有机工质被蒸发为饱和蒸气或过热蒸气，随后进入单螺杆膨胀机(13)，带动发电机(14)发电，做功后的乏气经冷凝器(2)冷却到饱和液体状态并流回到储液罐(4)中。