[發明專利]一種基于發動機排氣能量回收的梯級發電系統

在審

• 申請號: 201910228234.4
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN109915256A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 楊立平;賈克玉;冀帥壯;趙旭東;馬松松;朱俊豪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02B41/10
• 分類號: F02B41/10;F01N5/02;F01K23/02;F02G1/055;F02G1/043;F28D20/00
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本發明的目的在于提供一種基于發動機排氣能量回收的梯級發電系統，包括發動機、第一級余熱回收裝置、第二級余熱回收裝置，所述第一級余熱回收裝置包括廢氣渦輪，發動機的尾氣通入廢氣渦輪的廢氣入口，廢氣渦輪連接第一級發電機，所述第二級余熱回收裝置包括能量儲存池、低溫差斯特林發動機，所述能量儲存池包括能量儲存池箱體，能量儲存池箱體里設置盤管，能量儲存池箱體里充有儲熱介質，低溫差斯特林發動機的熱缸深入至能量儲存池箱體并于儲熱介質相接觸，廢氣渦輪的廢氣出口連通盤管。本發明實了現發動機排氣能量的梯級回收利用，回收效率較高，大大提高了發動機的熱效率，提高了燃料利用率，具有較強的科研價值和市場價值。

技術領域

本發明涉及的是一種發動機余熱利用裝置。

背景技術

當今社會，能源是人類日常工作生活中必不可少的物質，主要包括兩大類，即可再生能源和不可再生能源。雖然可再生能源行業正處于蓬勃發展階段，但不可再生能源仍是當今世界消耗量最大、使用范圍最廣、最普遍的能源類型。然而，不可再生能源并不是取之不盡用之不竭的，一旦消耗殆盡，將嚴重威脅人類的生存和發展。因此，大力發展節能減排是當今世界面臨的最為重要的問題之一。

以發動機行業為例，現階段，發動機消費的石油約占我國石油總量的60％，且發動機是目前效率最高的動力機械，但最高效率僅接近50％，而以廢氣形式排入大氣的能量占燃料燃燒總能量的30％左右。排氣能量品質較高，仍然具有很強的做功能力，回收利用潛力大。因此，開展發動機排氣能量回收與利用的研究,是減小環境污染、增大燃料利用效率的有效途徑。

目前，大量科研工作者投身余熱回收領域的技術研究之中，目前已有一些形式的余熱回收技術。在申請號為CN201111159467的專利《一種用于內燃機余熱回收的自調整發電系統》中，系統裝置包括冷卻液余熱預熱器、排氣余熱蒸發器、可調式閃蒸器、膨脹機、發電機、節流閥、風冷式冷凝器、儲液罐、工質泵、溫壓傳感邏輯模塊、電磁節流閥。系統可根據排氣余熱蒸發器出口工質狀態，對余熱回收系統進行最優化調整，解決了內燃機排氣溫度波動導致系統余熱回收效率低下和不可靠的問題。然而，整套系統結構較為復雜，可靠性較低，且能量回收效率較低，嚴重制約了排氣余熱回收能力。

發明內容

本發明的目的在于提供結構簡單、操作方便、能量轉換效率高的一種基于發動機排氣能量回收的梯級發電系統。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種基于發動機排氣能量回收的梯級發電系統，其特征是：包括發動機、第一級余熱回收裝置、第二級余熱回收裝置，所述第一級余熱回收裝置包括廢氣渦輪，發動機的尾氣通入廢氣渦輪的廢氣入口，廢氣渦輪連接第一級發電機，所述第二級余熱回收裝置包括能量儲存池、低溫差斯特林發動機，所述能量儲存池包括能量儲存池箱體，能量儲存池箱體里設置盤管，能量儲存池箱體里充有儲熱介質，低溫差斯特林發動機的熱缸深入至能量儲存池箱體并于儲熱介質相接觸，廢氣渦輪的廢氣出口連通盤管。

本發明還可以包括：

1、所述廢氣渦輪為向心渦輪，低溫差斯特林發動機具有β型菱形傳動結構，儲熱工質選用石蠟油。

2、盤管為蛇形換熱機構，能量儲存池箱體外部包有保溫隔熱材料。

本發明的優勢在于：

本發明實了現發動機排氣能量的梯級回收利用，回收效率較高，大大提高了發動機的熱效率，提高了燃料利用率，具有較強的科研價值和市場價值。

本發明設計提出了能量儲存池的技術形式，對難以捕捉和收集的排氣能量成功實現了轉化和儲存，同時通過對能量儲存池內部蛇形換熱機構部的合理設計，保證熱量合理高效的輸出，實現對排氣能量最大程度地回收利用。

本發明設計提出的能量梯級回收發電系統，裝置較為簡單，尺寸重量較小，不僅可以用于大型工廠，也可用于小型轎車，適用范圍較廣。