[发明专利]应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置

权利要求书

1.一种应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，包括：ORC乙醇循环系统、发动机尾气系统、发电系统、增压空气系统和外部冷却水系统，其特征在于：ORC系统循环采用乙醇溶液工质，其中：

乙醇溶液工质经过工质泵(5)增压到所需蒸发压力，后经过中间空气冷却器(6)吸收冷却器中高达120℃-200℃的高压空气的热量进行预热，之后乙醇工质一部分进入尾气循环系统换热器(8)，一部分进入尾管换热器(7)，工质乙醇在吸收换热器(7)、(8)中柴油发动机尾气的热量之后，变成高温高压蒸汽；高温高压蒸汽汇合之后先是通过一个气体过滤器(13)，然后流入膨胀机(1)来推动膨胀机(1)做功；从膨胀机(1)出来的是低压气态乙醇工质，然后进入冷凝器(3)，在冷凝器(3)中放热，从气态冷凝为液态；液态乙醇溶液工质再回到储液罐，从而实现了整个ORC系统循环。

2.如权利要求1所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：乙醇溶液工质为乙醇和水的混合物，并且，乙醇浓度控制在93％-96％范围，含4％-7％氧化剂水的乙醇蒸气在叶轮表面形成一层对表面材料起到钝化保护的氧化层薄膜，且4％-7％的乙醇蒸气含水量对进入高速膨胀机叶轮的水蚀危害小。

3.如权利要求1或2所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：还包括：在所述的发动机尾气系统中，从发动机(9)排出的高温高压尾气一部分经过尾气循环系统换热器(8)，然后与增压空气(10)混合进行二次充分燃烧利用；一部分在净化处理后经过尾管换热器(7)流出，直接排入环境。

4.如权利要求1或2所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：在所述的外部冷却水系统中，外部冷却水经过冷凝器(3)，吸收气态乙醇工质的热量，使其成为低温低压的液态乙醇溶液。

5.如权利要求1或2所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：在所述的增压空气系统中，环境空气经过发动机的涡轮增压器后，变成高温高压空气；增压空气进入中间空气换热器(6)，把热量传递给乙醇溶液工质实现对其预热，空气自身温度降低，然后进入发动机；

在所述的发电系统中，通过将发电机(2)的转轴与膨胀机(1)主轴相联结，从而将膨胀机(1)的做功转化为电能进行储存或利用。

6.如权利要求1或2所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：ORC循环中的膨胀机采用超音速轴流式涡轮膨胀机。

7.如权利要求1或2所述的应用于发动机余热回收的高参数ORC透平发电设备及ORC装置，其特征在于：在ORC发电装置启动前或是故障维修期间，通过阀门切换，将从发动机充分燃烧排放出来的尾气经过一定的净化处理之后，不流经尾管换热器(7)而直接排入环境。