内燃机余热综合利用系统

摘要

本发明提供了一种内燃机余热综合利用系统，其包括尾气能量回收系统、有机朗肯循环系统、冷却水循环系统。尾气能量回收系统包括涡轮增压器、中冷器、废气管路、气水换热器。有机朗肯循环系统包括有机工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器、发电机。冷却水循环回路包括进水管、出水管、具有进口和第一出口和第二出口的三通阀、水箱、双换热管路。内燃机的出水口排出的冷却水流经出水管、三通阀的进口、三通阀的第二出口、双换热管路、气水换热器、蒸发器、水箱、进水管而进入内燃机的进水口，进行冷却水换热循环。冷却水在内燃机排出的废气余热的加热下温度升高，加强了有机工质与冷却水的换热效率，更多的热量可以被有机工质回收，提升了内燃机的余热利用效率。

主权项

一种内燃机余热综合利用系统，其特征在于，包括：尾气能量回收系统(1)，包括：涡轮增压器(11)，一端连通内燃机(5)的排气口，接收内燃机(5)排出的废气并利用所接收的废气的动力能对进入涡轮增压器(11)中的供给空气进行压缩并输出压缩空气且输出动力能消耗后的废气；中冷器(12)，连通涡轮增压器(11)的另一端并连通内燃机(5)的进气口，以接收涡轮增压器(11)输出的压缩空气并使所接收的压缩空气降温且将降温的压缩空气输出至内燃机(5)的进气口，以供内燃机(5)使用；废气管路(13)，连通涡轮增压器(11)，接收并输送涡轮增压器(11)输出的动力能消耗后的废气；以及气水换热器(14)，连通废气管路(13)并供废气管路(13)输送的在涡轮增压器(11)做功后的废气穿过；有机朗肯循环回路(2)，包括：有机工质泵(21)，连通外部的有机工质储液罐，将有机工质储液罐中的液态有机工质输出；蒸发器(22)，设置在有机工质泵(21)的下游且连通有机工质泵(21)，以接收有机工质泵(21)输出的液态有机工质且使液态有机工质蒸发并输出为气态有机工质；膨胀机(23)，设置在蒸发器(22)的下游且连通蒸发器(22)，以接收蒸发器(22)输出的气态有机工质并被气态有机工质驱动做功且输出气态有机工质做功后的乏气；冷凝器(24)，设置在膨胀机(23)的下游且连通膨胀机(23)并连通所述液态有机工质储液罐，以使膨胀机(23)输出的乏气冷却成液态有机工质并将液态有机工质回收到有机工质储液罐；以及发电机(25)，连接膨胀机(23)且连接外部的供电或储能装置，以被膨胀机(23)做功驱动而发电并向外部的供电或储能装置提供电能；以及冷却水循环系统(3)，包括：进水管(31)，连通于内燃机(5)的进水口；出水管(32)，一端连通于内燃机(5)的出水口，进水口和出水口经由内燃机(5)内的通道连通；三通阀(33)，具有进口(331)和第一出口(332)和第二出口(333)，进口(331)连通于出水管(32)的另一端；水箱(34)，设置在三通阀(33)的下游并连通三通阀(33)的第一出口(332)，且连通内燃机(5)的进水管(31)；以及双换热管路(35)，一端连通于三通阀(33)的第二出口(333)而另一端连通于水箱(34)且依次经过尾气能量回收回路(1)的气水换热器(14)和有机朗肯循环回路(2)的蒸发器(22)；当与内燃机(5)的出水口连通的出水管(32)内的冷却水的温度不低于预定温度时，三通阀(33)的进口(331)与三通阀(33)的第一出口(332)关闭而三通阀(33)的进口与三通阀(33)的第二出口(333)连通，从内燃机(5)的出水口排出的冷却水流经出水管(32)、三通阀(33)的进口(331)、三通阀(33)的第二出口(333)、双换热管路(35)、气水换热器(14)、蒸发器(22)、水箱(34)、进水管(31)而进入内燃机(5)的进水口，以进行冷却水换热循环，其中，双换热管路(35)中的冷却水首先进入气水换热器(14)使冷却水吸收穿过气水换热器(14)的动力能消耗后的废气的热量并升温，之后升温的冷却水进入蒸发器(22)使升温的冷却水与流经蒸发器(22)的液态有机工质换热，升温的冷却水放出热量并降温而液态有机工质吸收冷却水放出的热量并蒸发为气态有机工质；当进行冷却水换热循环时，在有机朗肯循环回路(2)或尾气能量回收回路(1)的气水换热器(14)发生故障时，三通阀(33)的进口(331)与三通阀(33)的第一出口(332)连通而三通阀(33)的进口(331)与三通阀(33)的第二出口(333)关闭，从内燃机(5)的出水口排出的冷却水流经出水管(32)、三通阀(33)的进口(331)、三通阀(33)的第一出口(332)、水箱(34)以及进水管(31)而进入内燃机(5)的进水口，以进行备用循环。