[發(fā)明專利]一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410178717.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN103982328B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董軍啟;蘇林;王斌;王建長(zhǎng);張榮友;陳能舜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江銀輪機(jī)械股份有限公司
• 主分類號(hào): F02G5/02
• 分類號(hào): F02G5/02;F28D7/16;F28F1/42
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司33100
• 代理人: 沈孝敬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及了廢熱回收利用領(lǐng)域，尤其是涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收ORC系統(tǒng)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱回收裝置。

背景技術(shù)

隨著能源緊張的加劇，提高能源的利用效率變得越來越重要。節(jié)能減排成為當(dāng)前最重要的課題。而基于有機(jī)郎肯循環(huán)的ORC系統(tǒng)，對(duì)各種工業(yè)余熱或廢熱的利用，是一個(gè)很好的提升能源利用效率的技術(shù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)的能源利用效率比較低，一般為40％左右，其余60％的熱量以各種形式散失而排入大氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)各種形式廢熱中，以發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱比重最大。基于ORC原理的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電，目前成為發(fā)動(dòng)機(jī)研究的熱點(diǎn)問題，成為下一代提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要措施或手段。其中發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的排煙溫度高達(dá)600℃以上，近年來，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功率輸出，發(fā)動(dòng)機(jī)正向高增壓和雙級(jí)增壓雙極冷卻方向發(fā)展。同時(shí)，隨著排放法規(guī)進(jìn)一步提升，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高增壓和NOx排放要求也更高，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度更高。在ORC系統(tǒng)中，如何吸收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量成為發(fā)動(dòng)機(jī)ORC系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。比如，如何避免ORC系統(tǒng)中冷媒工質(zhì)與高溫廢氣熱量吸收造成的冷媒分解，如何在空間體積上更加緊湊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提供一種有效的用于發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的熱量回收器。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，包括第一級(jí)高溫廢熱回收器、第二級(jí)廢熱回收器、所述兩級(jí)廢熱回收器間帶法蘭金屬?gòu)澒堋⒂糜谂c發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放管以及帶法蘭金屬?gòu)澒苓B接的帶法蘭的波紋管，其特征在于：

所述的第一級(jí)高溫廢熱回收器包括由外殼、扁管及扁管內(nèi)部的傳熱翅片、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的段紊流翅片和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板所構(gòu)成的缸套水側(cè)通道以及設(shè)置在所述外殼上的缸套水進(jìn)出水管；

所述的第二級(jí)廢熱回收器包括由外殼、扁管及扁管內(nèi)部的傳熱翅片、扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片和包圍在扁管外部與兩端連接扁管的主板所構(gòu)成的冷媒介質(zhì)通道以及冷媒進(jìn)出管。

本發(fā)明的一種用于柴油機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)的U型熱量回收器，采用高效緊湊汽車換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)，以及結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣易于積碳堵塞的特性，設(shè)計(jì)了具有兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量吸收器的裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱發(fā)電ORC系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫尾氣的熱量高效吸收和利用，避免了ORC系統(tǒng)中冷媒工質(zhì)與高溫廢氣熱量吸收造成的冷媒分解。

根據(jù)本發(fā)明，在第一級(jí)和第二級(jí)回收器之間通過帶法蘭金屬?gòu)澒軐?shí)現(xiàn)對(duì)第一級(jí)和第二級(jí)熱量回收器的連接。同時(shí)，用帶有法蘭的波紋管實(shí)現(xiàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排氣管以及金屬?gòu)澒艿倪B接。波紋管用于熱脹冷縮，以減少兩級(jí)廢熱回收單元內(nèi)部的熱應(yīng)力。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，由于液態(tài)缸套水的傳熱系數(shù)大，所述第一級(jí)高溫廢熱回收器中的紊流翅片做成間斷式，由不連續(xù)的2～3段構(gòu)成。所述的紊流翅片為平直翅片或鋸齒型翅片，高度為3～5mm。

作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在第一級(jí)高溫廢熱回收器中，其內(nèi)部是發(fā)動(dòng)機(jī)缸套冷卻水與高溫廢氣進(jìn)行熱交換，吸收高溫廢氣熱量，扁管內(nèi)部的傳熱翅片采用波紋翅片或平直翅片。在強(qiáng)化傳熱的同時(shí)，要降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣積碳，并且易于積碳清理，其翅片間距為4～6mm。

作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，缸套水與尾氣流向上成順流布置，進(jìn)出水管在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為進(jìn)水管，出氣端主板側(cè)為出水管，且所述的兩個(gè)水管采用下進(jìn)上出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，也防止逆流布置時(shí)在水出口側(cè)汽化成水蒸氣。

作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在所述的第二級(jí)廢熱回收器中，其內(nèi)部是經(jīng)過換熱之后的廢氣和冷媒工質(zhì)的熱量交換，扁管內(nèi)部的傳熱翅片采用不間斷連續(xù)的波紋翅片或平直翅片，翅片間距為4-6mm。

作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在所述的第二級(jí)廢熱回收器中，扁管與扁管之間起支撐和強(qiáng)化傳熱作用的紊流翅片為鋸齒型翅片，翅片高度為6～9mm，推薦為7.5mm。相比較液態(tài)缸套水，冷媒工質(zhì)為汽液混合物或者氣態(tài)，傳熱系數(shù)低，因此紊流翅片做成非間斷式的，保證充分吸收廢氣的熱量；鋸齒翅片的高度與扁管內(nèi)部強(qiáng)化傳熱翅片高度相同。

作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，在二級(jí)廢熱回收器中，冷媒工質(zhì)與尾氣流向上成順流布置，冷媒工質(zhì)進(jìn)出管在空間布置上，在尾氣進(jìn)口主板側(cè)為冷媒進(jìn)口管，出氣端主板側(cè)為冷媒出口管，且采用下進(jìn)上出。順流布置既可以充分的吸收廢氣的熱量，保證氣態(tài)冷媒工質(zhì)順利排出，也防止逆流布置時(shí)冷媒出口管附件冷媒溫度太高而分解。