[发明专利]一种有机朗肯循环余热回收系统及启动控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种有机朗肯循环余热回收系统及启动控制方法。该系统包括：排气换热子系统、有机朗肯循环子系统及冷凝器冷却子系统。采用定频离心泵作为余热回收系统中的工质泵，可以降低余热回收系统的成本。

技术领域

本发明实施例涉及发动机节能减排技术领域，尤其涉及一种有机朗肯循环余热回收系统及启动控制方法。

背景技术

从发动机的能量热平衡角度分析，一般发动机输出的有效功率只占燃油燃烧总热量的20％-40％左右，其余热能量则主要通过排气和冷却介质(冷却水、机油散热等)被传递到大气环境中。由此可以看出，对于车用发动机，其余热能量具有很大的节能潜力，余热能回收技术有广泛的应用空间。目前，发动机余热能回收技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面。在当前车用余热利用的各种技术方案中，朗肯循环余热回收技术的热效率最高，是最有可能首先实现产业化的技术。

但是有机朗肯循环余热回收系统在刚启动过程中，特别是在发动机中高负荷工况下排气温度较高，如果直接将排气输送到排气换热器中与有机工质进行换热，很有可能会造成有机工质局部温度过高从而发生热分解甚至引发事故，造成余热回收系统无法正常工作；另外，一般车用有机朗肯循环余热回收装置采用变频泵，这样可以直接通过控制泵的转速来控制工质流量以适应发动机不同工况的变化，但是变频泵由于增加了变频电机及相应的控制设备，造成余热回收系统的成本偏高。

发明内容

本发明实施例提供一种有机朗肯循环余热回收系统及启动控制方法，采用定频离心泵作为余热回收系统中的工质泵，可以降低余热回收系统的成本；采用本实施例中的系统启动控制方法，可以避免工质热分解的情况，从而提高系统启动的安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种有机朗肯循环余热回收系统，包括：排气换热子系统、有机朗肯循环子系统及冷凝器冷却子系统；

所述排气换热子系统包括排气管路、第一排气支路4、第一电控开关阀5、第二排气支路6、第二电控开关阀7、排气换热器8、第一单向阀9；所述第一电控开关阀5安装在所述第一排气支路4上，第二电控开关阀7、排气换热器8及第一单向阀9依次安装在第二排气支路6上，所述第一单向阀9用于防止所述第一排气支路4的排气倒流进入所述第二排气支路6；

所述有机朗肯循环子系统包括排气换热器8、第三电控开关阀10、膨胀机11、第二单向阀12、冷凝器13、工质储液罐14、离心工质泵15、第一流量控制阀16、第二流量控制阀17；所述离心工质泵15出口与所述排气换热器8工质侧入口相连；所述排气换热器8工质侧出口与第三电控开关阀10入口相连，所述第三电控开关阀10出口与膨胀机11入口相连，膨胀机11出口与所述第二单向阀12入口相连；所述第二单向阀12出口与所述冷凝器13工质侧入口相连；所述冷凝器13工质侧出口与所述工质储液罐14入口相连；所述工质储液罐14出口与所述离心工质泵15入口相连；

所述离心工质泵15及所述膨胀机11设置有旁路用以旁通部分有机工质；其中，所述离心工质泵15旁路由离心工质泵15出口、第一流量控制阀16及工质储液罐14通过管路依次相连；所述膨胀机11旁路由膨胀机11入口、第二流量控制阀17及第二单向阀12出口通过管路依次相连；所述第二单向阀12用于防止流经膨胀机11旁路的工质倒流进入膨胀机11；第一定频电机18与离心工质泵15相连，用于驱动离心工质泵15运转；膨胀机11与电涡流制动器37通过联结轴39、40及转速扭矩仪26相连，膨胀机11的工作运行及输出功通过电涡流制动器37及转速扭矩仪26进行控制和测量；

所述冷凝器冷却子系统由冷凝器13、冷却塔19、冷却水储液罐20、离心水泵21及第三流量控制阀22依次串联构成；第二定频电机23与离心水泵21相连，用于驱动离心水泵21运转；第三流量控制阀22用于控制所述冷凝器冷却子系统中冷却水流量，冷却水储液箱20用于存储及补充冷却回路中的冷却水，通过打开球阀38向冷却水储液箱20补充冷却水。

进一步地，还包括：发动机子系统及动力测控子系统；