[发明专利]废热回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种废热回收系统。

背景技术

日本未经审查的专利申请公告No.2008-8224公开了一种废热回收系统，该系统用于动力单元并且具有工作流体在其中循环的朗肯循环装置。该动力单元具有内燃发动机和涡轮增压器。涡轮增压器将压缩空气供给至发动机。朗肯循环装置具有泵、压缩空气蒸发器、冷却蒸发器、膨胀器、冷凝器及管。工作流体循环通过由管道连接的泵、压缩空气蒸发器、冷却蒸发器、膨胀器及冷凝器。

日本未经审查的专利申请公告No.2007-239513公开了另一种废热回收系统，该系统用于动力单元并且具有工作流体在其中循环的朗肯循环装置。该动力单元具有内燃发动机和废气再循环通道，排出发动机的部分废气通过废气再循环通道被再循环进入到发动机中作为再循环废气。朗肯循环装置具有泵、废气蒸发器、膨胀器、冷凝器及管。在废气蒸发器中，工作流体通过与再循环废气进行热交换而被加热。工作流体循环通过由管道连接的泵、废气蒸发器、膨胀器及冷凝器。

在上述废热回收系统中，因为再循环废气和压缩空气均具有高的温度，所以工作流体能够通过在废气蒸发器和压缩气体蒸发器中的热交换而被适当加热。这提供增加的朗肯循环装置中的能量回收。

另外，压缩空气蒸发器用作压缩空气的中间制冷器并且废气蒸发器用作再循环废气的冷却装置的废热回收系统不需要额外的中冷器和冷却装置，从而导致废热回收系统的尺寸减小及结构简化。

上述压缩空气和再循环废气——即，进入流体——应当优选地在被冷却时被引入到内燃发动机中。这是因为压缩空气的冷却导致内燃发动机的输出增加，并且也因为再循环废气的冷却导致排放到大气中的废气中氮氧化物的减少。

然而，在上述废热回收系统中，难以充分冷却进入流体，比如压缩空气或再循环废气，因为冷凝器直接连接到泵，因此进入压缩空气蒸发器的工作流体的温度或者进入废气蒸发器的工作流体的温度与冷凝温度接近。

为了解决上述问题，可以在冷凝器与泵之间设置接收器和过冷器。这样，在冷凝器的下游流动的工作流体肯定被接收器液化，并且已液化的工作流体被过冷器冷却。因而，进入压缩气体蒸发器和废气蒸发器的工作流体的温度肯定能够降低，从而允许压缩空气和再循环气体的适当冷却。

然而，在这种情况下，不管发动机的输出，仅有给定量的热量从冷凝器和过冷器中释放，因而工作流体会被过度冷却并且朗肯循环装置中能量回收会减少。当压缩空气或再循环废气需要被进一步冷却以增加发动机输出时，换句话说，当压缩空气或再循环废气所需要的冷却负载高时，压缩空气和再循环废气不能够被冷却到要求的温度水平，这会导致发动机的性能降低。

本发明旨在提供这样的一种废热回收系统：即，该系统能够选择性地优先考虑提高朗肯循环装置中的能量回收或提高发动机的性能。

发明内容

根据本发明的方面，废热回收系统用于包括内燃发动机的动力单元。该废热回收系统包括朗肯循环装置，在朗肯循环装置中，工作流体循环通过泵、蒸发器、膨胀器、然后通过热交换装置，在蒸发器中在工作流体与在被冷却时被引入到内燃发动机中的进入流体之间发生热交换。热交换装置包括：使工作流体冷凝的冷凝器；连接至冷凝器的下游并且存储液相工作流体的接收器；连接至接收器的下游并且使液相工作流体过冷的过冷器；以及用来改变冷凝器与过冷器的比率的选择装置。废热回收系统还包括用于确定进入流体所需要的冷却负载的确定装置，以及用于根据由确定装置确定的所需要的冷却负载对选择装置进行控制的控制器。

根据结合附图、通过示例来说明本发明的原理的以下描述，本发明的其他方面和优点将变得明显。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施方式的废热回收系统的示意图；

图2为示意图，其示出当工作流体从第二热交换器的下游位置进入接收器时，图1的废热回收系统的操作；

图3与图2相似，但图3示出当工作流体从第一热交换器的下游位置进入接收器时，图1的废热回收系统的操作；

图4为根据本发明的废热回收系统的第二实施方式的示意图；

图5为示意图，其示出当工作流体进入第二接收器时，图4的废热回收系统的操作；

图6与图5相似，但图6示出当工作流体进入第一接收器时，废热回收系统的操作；

图7为根据本发明的废热回收系统的第三实施方式的示意图；

图8为示意图，其示出当动力单元的所需的输出低时，图7的废热回收系统的过冷式冷凝器的操作；