本發(fā)明涉及的是一種余熱回收系統(tǒng)，具體地說是船舶柴油機(jī)余熱回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

應(yīng)用EGR技術(shù)能夠有效的解決船舶低速柴油機(jī)NOx的排放問題，使船舶滿足Tier III排放法規(guī)的要求。然而，該技術(shù)由于將船舶低速柴油機(jī)排放的廢氣重新導(dǎo)入氣缸內(nèi)燃燒，導(dǎo)致柴油機(jī)燃燒變差，油耗增加。有研究表明，在船舶低速柴油機(jī)EGR率為27％的情況下，能夠使船舶低速柴油機(jī)滿足Tier III排放標(biāo)準(zhǔn)，但油耗會增加4g/kWh，使柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性變差。將EGR技術(shù)和S-CO₂技術(shù)相結(jié)合能夠同時有效地解決船舶低速柴油機(jī)污染物NOx排放和能耗兩大問題。通過S-CO₂技術(shù)將EGR冷卻器的能量進(jìn)行回收，將其轉(zhuǎn)化為電能，能夠有效的降低船舶低速柴油機(jī)的綜合油耗，提高船舶低速柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，抵消船舶低速柴油機(jī)采用EGR技術(shù)處理污染物排放問題時所帶來的油耗增加問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供將超臨界CO₂布雷頓循環(huán)與船舶低速柴油機(jī)EGR系統(tǒng)相結(jié)合，利用EGR冷卻器廢氣的能量發(fā)電，提高船舶低速柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低船舶低速柴油機(jī)采用EGR技術(shù)處理污染物排放問題時所帶來油耗增加問題的一種船舶低速柴油機(jī)EGR冷卻器S-CO₂循環(huán)余熱利用系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種船舶低速柴油機(jī)EGR冷卻器S-CO₂循環(huán)余熱利用系統(tǒng)，其特征是：包括排氣集箱、EGR冷卻器、主EGR設(shè)備、進(jìn)氣集箱、冷卻器、回?zé)崞鳎珽GR冷卻器包括EGR冷卻器煙氣側(cè)、EGR冷卻器工質(zhì)側(cè)，冷卻器包括冷卻器工質(zhì)側(cè)，回?zé)崞靼ɑ責(zé)崞鞲邷貍?cè)、回?zé)崞鞯蜏貍?cè)；排氣集箱一方面通過主煙氣管道經(jīng)EGR冷卻器煙氣側(cè)連通主EGR設(shè)備，另一方面通過煙氣旁通管連通主EGR設(shè)備，主EGR設(shè)備連接進(jìn)氣集箱；EGR冷卻器煙氣側(cè)工質(zhì)側(cè)出口連通膨脹機(jī)進(jìn)口，膨脹機(jī)出口連通回?zé)崞鞲邷貍?cè)進(jìn)口，回?zé)崞鞲邷貍?cè)出口連通冷卻器工質(zhì)側(cè)進(jìn)口，冷卻器工質(zhì)側(cè)出口連通壓縮機(jī)進(jìn)口，壓縮機(jī)出口連通回?zé)崞鞯蜏貍?cè)進(jìn)口，回?zé)崞鞯蜏貍?cè)出口連通EGR冷卻器工質(zhì)側(cè)進(jìn)口，膨脹機(jī)連接發(fā)電機(jī)；EGR冷卻器、膨脹機(jī)、回?zé)崞?、冷卻器、壓縮機(jī)構(gòu)成S-CO₂回路，排氣集箱、主煙氣管道、EGR冷卻器、主EGR設(shè)備、進(jìn)氣集箱構(gòu)成EGR回路。

本發(fā)明還可以包括：

1、壓縮機(jī)與膨脹機(jī)同軸。

2、主煙氣管道上安裝第一控制閥，煙氣旁通管上安裝第二控制閥。

3、S-CO₂回路為超臨界CO₂布雷頓循環(huán)回路，S-CO₂回路的熱源為EGR冷卻器的煙氣能量。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明將EGR和S-CO₂系統(tǒng)相結(jié)合，能夠同時有效的解決船舶低速柴油機(jī)NOx污染物排放和能耗兩大問題，降低船舶低速柴油機(jī)NOx的排放，同時提高船舶低速柴油機(jī)的綜合能效。S-CO₂與EGR排氣直接接觸換熱，且EGR排氣具有較高的壓力，提高了EGR冷卻器的排氣側(cè)換熱系數(shù)，使EGR冷卻器具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)，有利于該系統(tǒng)在船舶機(jī)艙的布置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1，本發(fā)明統(tǒng)由S-CO₂回路和EGR回路組成。其中S-CO₂回路由EGR冷卻器工質(zhì)側(cè)1、膨脹機(jī)2、回?zé)崞?高溫側(cè)、冷卻器4工質(zhì)側(cè)、壓縮機(jī)5、回?zé)崞?低溫側(cè)、依次連接組成。其中S-CO₂回路還包括和膨脹機(jī)2同軸連接的發(fā)電機(jī)6，以及為冷卻器4提供冷卻水的冷卻水泵7。EGR回路由排氣集箱8、主煙氣管道9、EGR冷卻器1煙氣側(cè)、主EGR設(shè)備11和進(jìn)氣集箱12依次連接組成。其中EGR回路還包括用于旁通作用的煙氣旁通管10。

由船舶柴油機(jī)排氣集箱8排出的廢氣首先通過與之相連的主煙氣管道9進(jìn)入EGR冷卻器1之后排入主EGR設(shè)備11，在該設(shè)備中完成脫硫、進(jìn)一步冷卻之后導(dǎo)入進(jìn)氣集箱12，與新鮮空氣混合之后進(jìn)入船舶柴油機(jī)氣缸燃燒，排入排氣集箱8。進(jìn)入EGR冷卻器1的排氣與S-CO₂循環(huán)工質(zhì)直接進(jìn)行換熱，提高工質(zhì)的溫度。由EGR冷卻器1排出的高溫工質(zhì)則進(jìn)入膨脹機(jī)2做功，膨脹機(jī)2的膨脹功則通過與之同軸的發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)化為電能。膨脹機(jī)排出的S-CO₂則進(jìn)入回?zé)崞?高溫側(cè)對由壓縮機(jī)5排出的高壓S-CO₂進(jìn)行預(yù)熱。從回?zé)崞?高溫側(cè)排出的S-CO₂則進(jìn)入冷卻器4冷卻后進(jìn)入壓縮機(jī)5進(jìn)行壓縮。回?zé)崞?低溫側(cè)排出的高壓S-CO₂則進(jìn)入EGR冷卻器1加熱完成整個循環(huán)。冷卻器4中S-CO₂的能量則通過與冷卻水泵7提供的冷卻水進(jìn)行換熱帶走。

S-CO₂回路為超臨界CO₂布雷頓循環(huán)回路，S-CO₂回路的熱源為EGR冷卻器的煙氣能量。柴油機(jī)EGR冷卻器的排氣與S-CO₂布雷頓循環(huán)工質(zhì)CO2直接換熱。EGR冷卻器能夠?qū)GR排氣冷卻到排氣酸露點(diǎn)之上，或通過采用耐腐蝕材料，排氣可以冷卻到酸露點(diǎn)以下。回?zé)崞鞒隹赟-CO₂的能量通過與冷卻器4中的冷卻水進(jìn)行熱交換帶走。EGR回路與排氣集箱直接相連。采用EGR冷卻器S-CO₂循環(huán)余熱利用系統(tǒng)的柴油機(jī)的等效油耗應(yīng)小于或等于未采用EGR系統(tǒng)的柴油機(jī)油耗。S-CO₂膨脹機(jī)2可以同軸連接發(fā)電機(jī)或同軸連接動力傳動裝置直接將輸出動力回饋到低速柴油機(jī)曲軸輸出端。S-CO₂壓縮機(jī)可以與S-CO₂膨脹機(jī)同軸連接或單獨(dú)驅(qū)動。