[发明专利]一种带闪蒸的多级内燃机余热回收系统

说明书

本发明公开一种带闪蒸的多级内燃机余热回收系统，主要包括低温余热回收机构、高温高温烟气余热回收机构和冷凝热排放机构，所述低温余热回收机构用于将内燃机中增压空气和缸套冷却水的余热回收转换输出；所述高温高温烟气余热回收机构用于将内燃机中烟气余热回收转换输出；所述冷凝热排放冷凝热排放机构用于排放工质的低品位冷凝热；该余热回收系统可按照能量品质完全利用内燃机各种温度的余热，并显著提高内燃机的整体能源效率。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，具体涉及一种带闪蒸的多级内燃机余热回收系统。

背景技术

内燃机在现代工业中有着不可替代的作用，同时也消耗着大量的化石燃料，是二氧化碳的主要排放源，因此内燃机的节能减排至关重要。然而内燃机的效率往往只有40％左右，大量的能量都被烟气，缸套冷却水以及增压空气等带走，因此余热回收是提高内燃机效率的一种非常有效的手段。内燃机具有多种不同温度的余热源：最主要的余热源是烟气，占总输入能量的30％-40％,其温度最高可达600℃左右；其次是缸套水余热，占总输入能量的20％-30％，温度70-90℃左右；对于进气增压内燃机，增压空气还会带走约5-10％的热量，其在增压器出口的温度为100-150℃左右。因此，简单的余热回收系统并不能对内燃机各种温度的余热进行充分且有效的回收利用。针对上述问题，必须根据按质用能，梯级利用的原则，提出更高效的余热回收系统，才能充分利用内燃机的余热。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种带闪蒸的多级内燃机余热回收系统，该余热回收系统可按照能量品质完全利用内燃机各种温度的余热，并显著提高内燃机的整体能源效率。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案:

一种带闪蒸的多级内燃机余热回收系统，所述回收循环系统包括低温余热回收机构、高温烟气余热回收机构和冷凝热排放机构，所述低温余热回收机构用于将内燃机中增压空气和缸套冷却水的余热回收转换输出；

所述高温烟气余热回收机构用于将内燃机中烟气余热回收转换输出；

所述冷凝热排放机构用于将工质的低品位冷凝热排放；其中：所述低温余热回收机构与所述冷凝热排放机构构成余热回收闭合循环系统；所述高温烟气余热回收机构输出端同时接所述低温余热回收机构输出端与所述冷凝热排放机构输入端。

所述低温余热回收机构包括工质泵、低温增压空气换热器、缸套水换热器和高温增压空气换热器、闪蒸罐和低压膨胀机；所述工质泵输出端后被加压的工质依次通过低温增压空气换热器、缸套水换热器和高温增压空气换热器，所述高温增压空气换热器输出端与闪蒸罐连接，所述闪蒸罐输出端与低压膨胀机连接。

所述高温烟气余热回收机构由烟气换热器和高压膨胀机构成；在高温增压空气换热器后，烟气换热器之前工质分成了两路：一路去往烟气换热器，在这里烟气余热使工质完全蒸发，然后进入到高压膨胀机中膨胀做功；剩下的工质连接到一个闪蒸罐内，在罐内工质压力下降并闪蒸出一定质量的饱和气体，然后进入到低压膨胀机中膨胀做功。

所述低温余热回收机构还包括一个升压泵，其中：闪蒸罐设有饱和液出口，闪蒸后剩余的饱和液工质被升压泵升压到工质泵后的压力，然后在低温增压空气换热器前和工质泵所输送的工质混合并提升工质的总体温度。

所述冷凝热排放机构由冷凝器和储液罐构成，其中：所述低温余热回收机构和所述高温烟气余热回收机构汇合后的工质一起流入到冷凝器中被冷却水冷凝成低温液体并流入到储液罐，最后继续被工质泵升压并输送至各个换热器中，重新开始下一个循环。

有益效果

1、本发明可实现缸套冷却水余热的100％回收利用，而传统余热回收技术仅能利用30-40％的缸套冷却水余热。

2、本发明可将增压空气的温度降到40-50℃，起到了增压空气中冷器的作用，因此可以替代原内燃机上的增压空气中冷器。