[发明专利]一种基于内燃机余热利用的发电系统

说明书

本发明公开了一种基于内燃机余热综合利用的发电系统。采用双压透平，温度较高的内燃机排气首先通过导热水循环和第一级蒸发器，加热经过内燃机冷却水预热之后的有机工质成高温高压状态，进入双压透平膨胀做功；经过一次换热之后温度较低的内燃机排气以及第一级蒸发器出口导热水的余热，再通过第二级蒸发器进行回收，加热经过内燃机冷却水预热之后的另外一股有机工质，驱动双压透平做功。本发明通过加入导热水循环，能防止高温排气与有机工质直接换热导致的有机工质分解的问题，保证了内燃机余热驱动有机朗肯循环的稳定运行，并且实现了能源梯级利用，更加充分利用内燃机排气与冷却水余热，提高能源利用率。

技术领域

本发明属于中低温热能回收与动力工程领域，特别涉及一种基于内燃机余热利用的发电系统。

背景技术

针对内燃机排气及冷却水余热的利用，带预热的有机朗肯循环系统在预热器与蒸发器中存在流量不匹配的问题，即工质流量为两者计算得出流量的较小值，而通过预热器换热量计算得出的流量往往远大于蒸发器换热量计算得出工质流量，因此存在冷却水余热不能得到充分的利用的问题；采用双压有机朗肯循环能解决流量不匹配的问题，并且能减少蒸发过程不可逆损失，但是由于内燃机排气温度较高，而有机工质遇高温易分解，另外，经过一次换热之后的内燃机排气仍含有较高的热量，需对其进行进一步回收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于内燃机余热利用的发电系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于内燃机余热利用的发电系统，包括第一级内燃机排气换热器、第二级内燃机排气换热器、第一级蒸发器、第二级蒸发器、双压透平、冷凝器和预热器；第一级蒸发器和第二级蒸发器均有两个出口和两个入口；第二级蒸发器的第一出口和第二级内燃机排气换热器的入口之间通过管道连接，第二级内燃机排气换热器出口的管道分为两路，一路连接第一级内燃机排气换热器的入口，另一路连接到第二级蒸发器的第一入口；第一级内燃机排气换热器的出口通过管道连接到第一级蒸发器的第一入口，第一级蒸发器的第一出口连接到第二级蒸发器的第一入口；冷凝器的出口和预热器入口之间通过管道连接；预热器出口的管道分为两路，一路连接第一级蒸发器的第二入口，另一路连接第二级蒸发器的第二入口；第一级蒸发器和第二级蒸发器的第二出口均通过管道连接到双压透平的入口；双压透平的出口连接到冷凝器的入口。

进一步的，双压透平连接有发电机。

进一步的，连接到第一级内燃机排气换热器的入口支路管道上设置有第一节流阀；第一级蒸发器的第二出口和双压透平之间的管道上设置有第二节流阀；连接到第二级蒸发器的第二入口的支路管道上设置有第三节流阀；连接到第一级蒸发器的第二入口的支路管道上设置有第四节流阀。

进一步的，第二级蒸发器的第一出口和第二级内燃机排气换热器之间的管道上设置有第一增压泵；冷凝器出口和预热器入口之间的管道上设置有第二增压泵；第三节流阀和第二级蒸发器的第二入口之间设置有第三增压泵；第四节流阀和第一级蒸发器的第二入口之间设置有第四增压泵。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明采用双压透平，温度较高的内燃机排气首先通过导热水循环和第一级蒸发器，加热经过内燃机冷却水预热之后的有机工质成高温高压状态，进入双压透平膨胀做功；经过一次换热之后温度较低的内燃机排气以及第一级蒸发器出口导热水的余热，再通过第二级蒸发器进行回收，加热经过内燃机冷却水预热之后的另外一股有机工质，驱动双压透平做功。本发明更加充分的利用了内燃机排气余热以及冷却水余热，降低系统的不可逆损失，提高循环能源利用率。

本发明通过在内燃机排气与蒸发器之间增加导热水循环，防止了高温排气与有机工质直接换热导致的有机工质分解的问题，保证了内燃机余热驱动有机朗肯循环的稳定运行。

附图说明

图1为本发明系统示意图；