[發(fā)明專利]一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010988471.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111963266A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景建周;朱燕;閻佳奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 渭南美聯(lián)橋汽車新技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F01K23/10
• 分類號(hào): F01K23/10;F01N5/02;F02M26/23
• 代理公司: 北京國(guó)林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

1.一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：一個(gè)設(shè)有兩個(gè)相互隔絕的廢氣流動(dòng)通道的能夠?qū)GR尾氣和SCR尾氣熱量集中回收的蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器設(shè)有兩個(gè)熱源入口，通過(guò)閥組與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管和SCR的輸出管管道連接，所述的蒸發(fā)器設(shè)有兩個(gè)廢氣排出口，一個(gè)廢氣排出口與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管管道連接，另一個(gè)廢氣排出口連接大氣，所述的蒸發(fā)器工質(zhì)輸入端依次與工質(zhì)泵、膨脹水箱、冷凝器、透平機(jī)、所述蒸發(fā)器的工質(zhì)收集端管道連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)器的擴(kuò)散腔分割為兩個(gè)相互獨(dú)立的擴(kuò)散腔室；所述的收集腔也同樣分割為兩個(gè)相互獨(dú)立的收集腔室；所述的兩個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)散腔室和兩個(gè)獨(dú)立的收集腔室分別連接相互獨(dú)立的換熱管組形成EGR尾氣和SCR尾氣的兩個(gè)獨(dú)立尾氣流動(dòng)通道，所述的兩組相互獨(dú)立的換熱管組設(shè)置在同一個(gè)蒸發(fā)腔中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)收集端管道連接一旁通閥，所述的旁通閥的兩個(gè)輸出端分別與透平機(jī)輸入端和冷凝器輸入端管道連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)器是管翅式蒸發(fā)器、板翅式蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝器是風(fēng)冷型冷凝器或液冷型冷凝器。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述閥組是一個(gè)多閥瓣單體閥，所述的多閥瓣單體閥是設(shè)有兩片獨(dú)立的閥瓣并設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立通道的四通閥，其中一個(gè)閥瓣控制EGR尾氣流動(dòng)通道，另一個(gè)閥瓣控制SCR尾氣流動(dòng)通道。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的閥組是兩個(gè)單片閥瓣的兩通閥，其中一個(gè)兩通閥控制EGR尾氣通道，另一個(gè)雙兩通閥控制SCR尾氣通道。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管與SCR連接的管道上設(shè)有渦輪增壓器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的回收換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述的透平機(jī)輸出軸與發(fā)電機(jī)連接。

10.一種使用權(quán)利要求9所述回收換熱系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：

步驟1，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣：發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣分為兩支，一支EGR尾氣，一支排放廢氣；以下步驟2和步驟3兩步驟平行進(jìn)行；

步驟2，再循環(huán)：EGR尾氣經(jīng)過(guò)閥組進(jìn)入蒸發(fā)器熱端的EGR尾氣流動(dòng)通道，經(jīng)換熱管組與工質(zhì)進(jìn)行熱交換，之后將降低溫度后的EGR尾氣回收至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)再次燃燒；

步驟3，排放：排放廢氣先進(jìn)入渦輪增壓器的渦輪，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，為進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的空氣增壓；經(jīng)過(guò)渦輪增壓器的排放廢氣通過(guò)SCR進(jìn)行凈化，再經(jīng)過(guò)閥組進(jìn)入蒸發(fā)器的SCR尾氣流動(dòng)通道，經(jīng)由換熱管組與工質(zhì)進(jìn)行熱交換，之后將降低溫度后的SCR尾氣直接或間接排入大氣；

以下4-8步驟循環(huán)運(yùn)行：

步驟4，蒸發(fā)：再循環(huán)廢氣和排放廢氣分別在熱氣換熱管組和排氣換熱管組中與工質(zhì)熱交換，使工質(zhì)氣化蒸發(fā)為過(guò)熱蒸汽，所蒸發(fā)的汽化工質(zhì)在工質(zhì)收集端收集后輸送至透平機(jī)；

步驟5，做功：所述的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入透平機(jī)做功，推動(dòng)透平機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn)，透平機(jī)做功；當(dāng)過(guò)熱蒸汽不足以做功時(shí)，則開(kāi)啟旁通閥，使過(guò)熱蒸汽直接回收至冷凝器；

步驟6，回收：經(jīng)過(guò)做功后的乏汽化工質(zhì)由透平機(jī)排出，回收至冷凝器；

步驟7，冷凝：乏汽化工質(zhì)在冷凝器中與冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換，凝結(jié)為液體工質(zhì)；

步驟8，膨脹壓縮：液體工質(zhì)進(jìn)入作為緩沖的膨脹水箱儲(chǔ)存，再由工質(zhì)泵壓縮進(jìn)入蒸發(fā)器再次進(jìn)行蒸發(fā)。