[发明专利]用于柴油机的余热综合能量回收装置

说明书

提供一种用于柴油机的余热综合能量回收装置，属于能量回收技术领域，使用时，水首先经过增压空气换热器吸收热量后，再进入到烟气换热器中进一步吸收烟气热量，产生的蒸汽或汽水混合物通过喷头雾化后，进入蒸发器中与来自柴油机排烟总管的高温烟气混合后迅速汽化为水蒸气，烟和水蒸气的混合物，一方面驱动废气涡轮增压器为柴油机提供增压空气，另一方面驱动动力涡轮做功，动力涡轮所回收的能量最终通过齿轮传动装置反馈到柴油机输出轴上，得以有效利用。本系统可以最大化回收柴油机增压空气、滑油、排烟烟气余热能量，有效降低柴油机排烟温度，为柴油机的尾气脱硫提供合适的环境温度，增加柴油机对外输出功率，降低柴油机的燃油消耗率。

技术领域

本发明属于能量回收利用技术领域，具体涉及一种用于柴油机的余热综合能量回收装置。

背景技术

柴油机的热效率一般不到50％，其余能量绝大部分都以热能的方式排入到自然环境中。该余热资源丰富，尤其大中型柴油机，其单机余热功率均为兆瓦级，最大单机功率可达到80-100兆瓦。对于大型柴油机一般都是多台并联运行，如陆上柴油机发电电站系统，船舶柴油机动力系统和电站系统，海工平台电站系统等，少者2--3台并联运行，多则数十台并联运行，其余热能量非常大。因此，该余热资源若能得到有效利用，将能起到很好的节能减排效果，大大降低柴油机的运营成本。

目前市场上的柴油机余热资源回收方法和装置大体上分为四种：第一、将余热能能量通过换热器转换为水蒸气，能量密度较高的水蒸气可用于取暖、加热、制冷、海水淡化等用途；第二、通过有机朗肯循环装置，将柴油机的余热转换为电能；第三、只回收柴油机废气涡轮前排气总管中高温高压的烟气的部分余热能量，如柴油机的废气涡轮增压器、废气涡轮发电机。第四、柴油机通过以上三种能量回收方式的组合，对余热资源综合利用提升能源利用率。

然而以上四种余热能量回收方式各自都有自己的弊端。第一种需要投入余热锅炉，余热锅炉一般体积较大，用于加热、制冷和海水淡化等用途，其经济性受限于季节和淡水的需求量等因素，往往不能对余热资源充分利用。第二种有机朗肯循环系统循环发电效率一般不到10％，再计入其冷却水泵、辅助用电设备的功耗后，其发电效率更是大打折扣；另外该系统复杂，需要使用高速电机、选用专用的变电设备和系统控制装置，同时有机工质价格不菲，因此投资高，运营和维保费用高，系统的密封和控制还有众多技术瓶颈亟待突破；第三，涡轮增压器和废气涡轮发电机，虽然系统简单，但是前者所回收的能量全部被柴油机利用，已经计入到柴油机的工作效率之中，因此不再对该设备进行评论。而废气涡轮发电机组，只使用了柴油机排放废气的压力能和很少一部分内能，另外该系统首先需要保证增压器有足够废气驱动废气涡轮增压器正常运转，从而保证柴油机正常运转，只有柴油机在高负荷工况下，其富裕的废气才能分给废气涡轮发电机组使用。因此，该机组功率一般较小，余热回收能量有限。若产生的电能需要并网使用，其变电系统复杂，投资也较高。针对上述存在的缺点，因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种用于柴油机的余热综合能量回收装置，能为废气涡轮增压器提供足量的驱动烟气，在保证不影响柴油机正常工作的情况下，本发明不仅可以综合回收柴油机增压空气和废气余热，并能将回收的能量以机械功的方式直接反馈到柴油机的输出轴上，降低了柴油机的油耗，提升柴油机的轴功率，该系统简单、结构紧凑、易于和柴油机集成设计、易于实现工程应用。