内燃机两级有机朗肯循环余热回收系统

摘要

本发明提供了一种内燃机两级有机朗肯循环余热回收系统，其包括有机工质储液罐、压缩分流机构、高压换热器、高压侧气液分离器、高压级膨胀机、合流阀、低压级膨胀机、发电机组、冷凝器、低压换热器以及低压侧气液分离器。在根据本发明所述的内燃机两级有机朗肯循环余热回收系统中，采用一种有机工质通过内燃机废气回收的两级膨胀有机朗肯循环回路和用于内燃机冷却水回收的单级膨胀有机朗肯循环回路之间的耦合同时将内燃机E排出的冷却水和废气进行的余热回收发电，既能充分利用内燃机的废气及冷却水又能提高内燃机两级有机朗肯循环余热回收系统的空间紧凑性。

主权项

一种内燃机两级有机朗肯循环余热回收系统，其特征在于，包括：有机工质储液罐(11)，储存液态有机工质；压缩分流机构(12)，连通于有机工质储液罐(11)，用于接收来自有机工质储液罐(11)的液态有机工质、对液态有机工质进行压缩并分流成低压液态有机工质和高压液态有机工质；高压换热器(13)，具有：高压换热器用有机工质入口(131)，接收压缩分流机构(12)分流出的高压液态有机工质；高压换热器用有机工质出口(132)；高压换热器用废气入口(133)，连通于内燃机(E)的内燃机用排气口(G2)；以及高压换热器用废气出口(134)；高压侧气液分离器(14)，具有：高压侧气液分离器入口(141)，连通于高压换热器用有机工质出口(132)；高压侧气液分离器气出口(142)；以及高压侧气液分离器液出口(143)，连通于有机工质储液罐(11)；高压级膨胀机(15)，具有：高压级膨胀机入口(151)，连通于高压侧气液分离器气出口(142)；以及高压级膨胀机出口(152)；合流阀(16)，具有：合流阀高压侧入口(161)，连通于高压级膨胀机出口(152)；合流阀低压侧入口(162)；以及合流阀出口(163)；低压级膨胀机(17)，具有：低压级膨胀机入口(171)，连通于合流阀出口(163)；以及低压级膨胀机出口(172)；发电机组(18)，连接于高压级膨胀机(15)以及低压级膨胀机(17)，且连接于外部的供电或储能装置；冷凝器(19)，具有：冷凝器入口(191)，连通于低压级膨胀机出口(172)；以及冷凝器出口(192)，连通于有机工质储液罐(11)；低压换热器(20)，具有：低压换热器用有机工质入口(201)，接收压缩分流机构(12)分流出的低压液态有机工质；低压换热器用有机工质出口(202)；低压换热器用冷却水入口(203)，连通于内燃机(E)的内燃机用冷却水出口(W1)；以及低压换热器用冷却水出口(204)，连通于内燃机(E)的内燃机用冷却水入口(W2)；低压侧气液分离器(21)，具有：低压侧气液分离器入口(211)，连通于低压换热器用有机工质出口(202)；低压侧气液分离器气出口(212)，连通于合流阀低压侧入口(162)；以及低压侧气液分离器液出口(213)，连通于有机工质储液罐(11)；其中，有机工质储液罐(11)、压缩分流机构(12)、高压换热器(13)、高压侧气液分离器(14)、高压级膨胀机(15)、合流阀(16)、低压级膨胀机(17)以及冷凝器(19)构成用于内燃机废气回收的两级膨胀有机朗肯循环回路；有机工质储液罐(11)、压缩分流机构(12)、低压换热器(20)、低压侧气液分离器(21)、合流阀(16)、低压级膨胀机(17)以及冷凝器(19)构成用于内燃机冷却水回收的单级膨胀有机朗肯循环回路；用于内燃机废气回收的两级膨胀有机朗肯循环回路和用于内燃机冷却水回收的单级膨胀有机朗肯循环回路共用低压级膨胀机(17)、冷凝器(19)以及有机工质储液罐(11)，以实现用于内燃机废气回收的两级膨胀有机朗肯循环回路和用于内燃机冷却水回收的单级膨胀有机朗肯循环回路之间的耦合；有机工质从有机工质储液罐(11)中流出并进入压缩分流机构(12)，压缩分流机构(12)对接收的液态有机工质进行压缩并分流成低压液态有机工质和高压液态有机工质；内燃机(E)排出的废气通过高压换热器用废气入口(133)进入高压换热器(13)，压缩分流机构(12)分流出的高压液态有机工质经由高压换热器用有机工质入口(131)进入高压换热器(13)；在高压换热器(13)中，废气与高压液态有机工质进行换热，废气放热降温并经由高压换热器用废气出口(134)排出，高压液态有机工质吸热升温而变为高压蒸汽态有机工质，高压蒸汽态有机工质包含通过高压液态有机工质蒸发而变成的高压气态有机工质以及未蒸发的高压液态有机工质；高压蒸汽态有机工质通过高压换热器用有机工质出口(132)以及高压侧气液分离器入口(141)进入高压侧气液分离器(14)，以分离出未蒸发的高压液态有机工质，分离出的高压液态有机工质通过高压侧气液分离器液出口(143)进入有机工质储液罐(11)，高压蒸汽态有机工质中的高压气态有机工质通过高压侧气液分离器气出口(142)以及高压级膨胀机入口(151)进入高压级膨胀机(15)，以带动高压级膨胀机(15)进行第一级膨胀做功，驱动发电机组(18)发电；做功后的高压液态有机工质变为压力降低的高压侧乏气，高压侧乏气通过高压级膨胀机出口(152)以及合流阀高压侧入口(161)进入合流阀(16)；内燃机(E)排出的冷却水通过低压换热器用冷却水入口(203)进入低压换热器(20)，压缩分流机构(12)分流出的低压液态有机工质经由低压换热器用有机工质入口(201)进入低压换热器(20)；在低压换热器(20)内，低压液态有机工质与冷却水进行换热，冷却水放热降温、之后经由低压换热器用冷却水出口(204)以及内燃机用冷却水入口(W2)进入内燃机(E)中进行循环使用，低压液态有机工质吸热升温而变为低压蒸汽态有机工质，低压蒸汽态有机工质包含通过低压液态有机工质蒸发而变成的低压气态有机工质以及未蒸发的低压液态有机工质；低压蒸汽态有机工质通过低压换热器用有机工质出口(202)以及低压侧气液分离器入口(211)进入低压侧气液分离器(21)，以分离出未蒸发的低压液态有机工质，分离出的低压液态有机工质通过低压侧气液分离器液出口(213)进入有机工质储液罐(11)，低压蒸汽态有机工质中的低压气态有机工质通过低压侧气液分离器气出口(212)以及合流阀低压侧入口(162)进入合流阀(16)；在合流阀(16)中，高压侧乏气和低压气态有机工质合流形成混合有机工质，混合有机工质通过合流阀出口(163)以及低压级膨胀机入口(171)进入低压级膨胀机(17)，带动低压级膨胀机(17)进行第二级膨胀做功，驱动发电机组(18)发电，做功后的混合有机工质变为低压侧乏气，低压侧乏气通过低压级膨胀机出口(172)以及冷凝器入口(191)进入冷凝器(19)并冷凝为液态有机工质，然后经由冷凝器出口(192)排出并输送到有机工质储液罐(11)内。