[发明专利]一种用于内燃机排气多品质余热的梯级回收系统

说明书

本发明的目的在于提供一种用于内燃机排气多品质余热的梯级回收系统，包括两级余热回收回路，两级余热回收回路组成如下：一级回路包括蒸发器、汽轮机、冷凝器等；二级回路包括能量储存池、低温差斯特林发动机。工作过程中，一级回路根据朗肯循环原理，工质水被高品质的排气能量加热、产生相变，并膨胀做功推动汽轮机旋转；二级回路根据概括性卡诺循环原理，汽轮机排出的二次废气中剩余的能量储存于能量储存池中，为低温差斯特林发动机提供稳定热源，使其连续工作。控制单元管理系统的运行，能量评估单元进行系统参数、效率的计算。本发明实现了能量的梯级回收利用，能量转换效率高、工作可靠。

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机余热回收装置。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要物质基础，随着社会发展，能源消耗量日益 增加，其中化石能源的消耗在能源总消耗量中占有很大的比重。近年来，经济 飞速发展，内燃机的需求量和使用量大大提高，但是其能量利用率较低，仅有 大约40％的燃油能量转化为机械能，其他热量则通过尾气和冷却水释放到大气 环境中心。

内燃机是目前效率最高的动力机械，但排气中的能量占燃料燃烧总能量的 30％左右。排气能量品质较高，具有很强的做功能力，回收利用潜力大。目前， 对于排气余热回收的技术尚处于不断研究提高中，目前已有一些形式的余热回 收技术。

在申请号为201810934630.4的专利《基于复叠朗肯循环和两级水蓄热的工 业余热回收发电系统》中，包括余热回收蓄热回路、一级蒸汽朗肯循环发电回 路和二级有机朗肯循环发电回路，当系统处于正常工作模式时，水工质吸收余 热介质中的热量，吸热后的水工质可处于液态，气态或气液两相，通过复叠朗 肯循环将热量转换为功，而液态水品位较低，通过二级有机朗肯循环将热量转 换为功。该专利所述系统设备数量较多，结构复杂，对于一般功率内燃机实用 性不强。

目前已知的发动机尾气余热回收技术处于研究改进阶段，存在热回收效率 低，可靠性差，系统结构复杂等诸多缺点，严重制约了尾气余热回收能力。

发明内容

本发明的目的在于提供解决目前发动机尾气余热回收装置热回收效率低、 可靠性差、系统结构复杂等诸多缺点的一种用于内燃机排气多品质余热的梯级 回收系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种用于内燃机排气多品质余热的梯级回收系统，其特征是：包括 内燃机、蒸发器、冷凝器、汽轮机、能量储存池、低温差斯特林发动机，内燃 机尾气接入排气管，排气管里的尾气连通蒸发器，并经过蒸发器的废气通道进 入蒸发器排气管路，能量储存池包括能量储存池箱体，能量储存池箱体里设置 盘管管路，能量储存池箱体里充有换热工质，蒸发器排气管路与盘管管路相通， 低温差斯特林发动机的热缸伸入至能量储存池箱体里的换热工质中，汽轮机的 蒸汽入口通过管路连通蒸发器的蒸汽出口，汽轮机的乏蒸汽出口连通冷凝器的 乏蒸汽入口，冷凝器的水工质出口通过循环水泵连接蒸发器的水工质进口，冷 凝器的冷凝出口和冷凝进口分别连通冷凝管路的两端，冷凝管路上安装冷凝水 泵，汽轮机连接第一发电机，低温差斯特林发动机连接第二发电机。

本发明还可以包括：

1、所述汽轮机为轴流式三级汽轮机，所述冷凝器为气液两相冷凝器，低温 差斯特林发动机为β型传动结构。

2、所述能量储存池箱体里的换热工质为石蜡油，能量储存池和冷凝器外层 壁面均通过石棉层保温。

本发明的优势在于：

本发明提出了能量梯级利用系统，对能量实现了两级回收利用。两级回路 由排气管实现串联，通过朗肯循环原理和概括性卡诺循环原理实现排气能量的 梯级回收利用，提高能量利用率。

一级回路中，蒸发器3实现对内燃机排气热量回收，排气余热使蒸馏水相 变为高温蒸气，并推动汽轮机4工作，对外做功输出。