增压发动机排气能量梯级利用系统及其利用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112377280A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011215455.7(22)申请日2020.11.04(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人杨立平冀帅壮姚崇宋恩哲董全(51)Int.Cl.F01K23/10(2006.01)F01D15/10(2006.01)F01N5/02(2006.01)F02B37/16(2006.01)F02B37/18(2006.01)F02M35/10(2006.01)F01N13/08(2010.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称增压发动机排气能量梯级利用系统及其利用方法(57)摘要本发明的目的在于提供增压发动机排气能量梯级利用系统及其利用方法，内燃机进气道通过三通方式连接压气机和大气，内燃机排气道通过三通方式连接涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道，涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道之间设置涡轮旁通阀门，换热锅炉液相出口连接汽轮机入口，冷凝器的高温流路出口通过换热增压泵连接换热锅炉液相入口。本发明能够实现内燃机不同工况下两进排气通道之间的切换，通过发电机和热电设备把动能和热能转化为电能并通过储能元件加以储存，实现通过分别包含有汽轮机和能量储存池的两条闭合工质回路对不同工况下内燃机尾气余热能量的梯级回收，提高能量利用率，实现能量更加合理的转化。CN112377280ACN112377280A权利要求书1/2页1.增压发动机排气能量梯级利用系统，其特征是：内燃机进气道通过三通方式连接压气机和大气，内燃机排气道通过三通方式连接涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道，涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道之间设置涡轮旁通阀门，涡轮后方的换热锅炉进气三通管道、内燃机自然排气三通管道和换热锅炉气相进气通道以三通方式相连，换热锅炉液相出口连接汽轮机入口，冷凝器的高温流路入口连接汽轮机出口，冷凝器的高温流路出口通过换热增压泵连接换热锅炉液相入口，冷凝器的低温流路出口连接能量储存池入口，冷凝器的低温流路入口经冷凝泵连接能量储存池出口，发电机连接汽轮机的轴，并通过导线连接储能单元，能量储存池的外壁上附着热电设备，热电设备连接储能单元。2.根据权利要求1所述的增压发动机排气能量梯级利用系统，其特征是：内燃机进气道、压气机和大气三通处安装进气道三通阀门，内燃机排气道、涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道三通处安装排气道三通阀门，进气道三通阀门、排气道三通阀门为球阀，涡轮旁通阀门为蝶阀。3.根据权利要求1或2所述的增压发动机排气能量梯级利用系统，其特征是：所述能量储存池为储水箱结构，内部的一级回路工质为石蜡油。4.根据权利要求1或2所述的增压发动机排气能量梯级利用系统，其特征是：换热锅炉、汽轮机、冷凝器、换热增压泵组成第一级能量回收系统，尾气从由换热锅炉进气三通管道进入换热锅炉气相流路中，传热给相变流路中的温度较低的一级回路工质，使液体工质气化通过管道进入汽轮机中吹动其旋转来带动发电机发电并通过导线传输，最终储存于储能单元中，一级回路工质流出汽轮机后进入冷凝器的高温流路，与低温流路的二级回路工质换热而液化，经过换热增压泵加速进入换热锅炉中完成第一级余热能量回收的工质循环；冷凝器、冷凝泵、能量储存池、热电设备组成第二级能量回收系统，在冷凝器的低温流路中的二级回路工质受热温度提高，从低温流路出口进入能量储存池中使能量储存池温度升高，附着于其外表面的热电设备受热发电经导线进入储能单元，二级回路工质经过冷凝泵的作用流出能量储存池并加速流入冷凝器的低温流路中，完成第二级余热能量回收的工质循环。5.根据权利要求3所述的增压发动机排气能量梯级利用系统，其特征是：换热锅炉、汽轮机、冷凝器、换热增压泵组成第一级能量回收系统，尾气从由换热锅炉进气三通管道进入换热锅炉气相流路中，传热给相变流路中的温度较低的一级回路工质，使液体工质气化通过管道进入汽轮机中吹动其旋转来带动发电机发电并通过导线传输，最终储存于储能单元中，一级回路工质流出汽轮机后进入冷凝器的高温流路，与低温流路的二级回路工质换热而液化，经过换热增压泵加速进入换热锅炉中完成第一级余热能量回收的工质循环；冷凝器、冷凝泵、能量储存池、热电设备组成第二级能量回收系统，在冷凝器的低温流路中的二级回路工质受热温度提高，从低温流路出口进入能量储存池中使能量储存池温度升高，附着于其外表面的热电设备受热发电经导线进入储能单元，二级回路工质经过冷凝泵的作用流出能量储存池并加速流入冷凝器的低温流路中，完成第二级余热能量回收的工质循环。6.增压发动机排气能量梯级利用方