[发明专利]混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统

说明书

本发明公开了混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统，包括储液罐、增压空气换热器、回热器、闪蒸罐、排气换热器、低温膨胀机、高温膨胀机，储液罐内预存储非共沸混合物，增压空气换热器、回热器的工质通道进口与储液罐连通，增压空气换热器的换热通道与内燃机系统连通；增压空气换热器、回热器的工质通道出口与内燃机缸体连接，内燃机缸体与闪蒸罐连接，闪蒸罐的液相出口与排气换热器工质通道进口连接，排气换热器换热通道与内燃机系统连通，排气换热器工质通道出口通过高温膨胀机与回热器换热通道进口连接；闪蒸罐的气相出口与低温膨胀机连接，回热器换热通道、低温膨胀机分别与储液罐连接。本发明可实现内燃机余热回收利用。

技术领域

本发明涉及余热回收系统领域，具体是一种混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统。

背景技术

内燃机因其具有效率高、能量密度大和燃料适应性好等优点被广泛应用于车辆、船舶等移动装置、固定式发电机组以及工程和农用机械等领域。我国是世界最大的内燃机制造国和消费国，2019年内燃机销量4712.3万台、总功率达24.37亿千瓦。

内燃机排放的尾气中通常含有CO₂、CO、HC和NO_x等环境污染物质，因此针对内燃机开展节能减排技术对缓解我国能源需求和减少污染物排放具有重要的意义。内燃机借助汽油、柴油等燃料的剧烈燃烧带来缸内压缩气体快速膨胀做功输出能量，但是其热效率往往仅有40%左右，其余的能量以排气余热（30%左右）和缸套水余热（25%左右）等方式散失。在这种情况下，有必要利用余热回收技术来实现内燃机燃料热能的回收利用，最终提高提高内燃机的能源利用率。内燃机具有多种不同品位的余热源：温度在350~550℃左右的排气，85~95℃左右的缸套水。对于进气增压内燃机来说，100~140℃左右的增压空气也具有一定的热量回收潜力。针对上述情况，需要针对内燃机余热源特性来设计与之相匹配的余热回收系统，根据能量梯级利用的原则来提出高效的综合余热回收系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统，以解决现有技术内燃机余热没有充分回收利用的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统，包括储液罐、增压空气换热器、回热器、闪蒸罐、排气换热器、低温膨胀机、高温膨胀机，其中：

储液罐内预存储作为循环工质的非共沸混合物，该非共沸混合物包括两种工质，两种工质在相同压力下沸点温度不同。

增压空气换热器、回热器分别各自具有工质通道、换热通道，增压空气换热器、回热器的工质通道进口分别与储液罐内连通，增压空气换热器、回热器的换热通道中分别通入热源介质，其中增压空气换热器的换热通道通入内燃机缸体排出的增压空气作为热源介质；储液罐内循环工质分别进入增压空气换热器、回热器的工质通道，循环工质在增压空气换热器、回热器中分别与对应的热源介质交换热量；

增压空气换热器、回热器的工质通道出口分别与内燃机缸体的工质进口连接，内燃机缸体的工质出口与闪蒸罐的进口连接，由此增压空气换热器、回热器中的循环工质换热后分别进入内燃机缸体，循环工质与内燃机缸体中的燃气交换热量后，再从内燃机缸体流出至闪蒸罐；

排气换热器中具有工质通道和换热通道，闪蒸罐的液相出口与排气换热器的工质通道进口连接，排气换热器的换热通道通入内燃机缸体的排气作为热源介质，排气换热器的工质通道出口与高温膨胀机的进口连接，高温膨胀机的出口与回热器换热通道进口连接；闪蒸罐的气相出口与低温膨胀机的进口连通，回热器换热通道出口、低温膨胀机的出口分别与储液罐内连通；