一种船舶低速柴油机EGR冷却器S‑CO制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种船舶低速柴油机EGR冷却器S‑CO

A low speed marine diesel engine EGR cooler S CO

The purpose of the invention is to provide a low speed marine diesel engine EGR cooler S CO

【技术实现步骤摘要】
一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统
本专利技术涉及的是一种余热回收系统，具体地说是船舶柴油机余热回收系统。
技术介绍
应用EGR技术能够有效的解决船舶低速柴油机NOx的排放问题，使船舶满足TierIII排放法规的要求。然而，该技术由于将船舶低速柴油机排放的废气重新导入气缸内燃烧，导致柴油机燃烧变差，油耗增加。有研究表明，在船舶低速柴油机EGR率为27％的情况下，能够使船舶低速柴油机满足TierIII排放标准，但油耗会增加4g/kWh，使柴油机的经济性变差。将EGR技术和余热利用技术相结合能够同时有效地解决船舶低速柴油机污染物NOx排放和能耗两大问题。通过余热利用技术将EGR冷却器的能量进行回收，将其转化为电能或直接传动回馈到低速柴油机输出端，能够有效的降低船舶低速柴油机的综合油耗，提高船舶低速柴油机的燃油经济性，抵消船舶低速柴油机采用EGR技术处理污染物排放问题时所带来的油耗增加问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供将超临界CO2布雷顿循环和有机郎肯循环组成的联合循环与船舶低速柴油机EGR系统相结合，利用EGR冷却器的能量发电或直接传动回馈到低速柴油机输出端，提高船舶低速柴油机的燃油经济性，降低船舶低速柴油机采用EGR技术处理污染物排放问题时所带来油耗增加问题的一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：包括排气集箱、EGR冷却器、主EGR设备、进气集箱、ORC蒸发器、ORC冷凝器、ORC回热器、ORC膨胀机、S-CO2冷却器、S-CO2膨胀机、S-CO2压缩机，EGR冷却器包括EGR冷却器高温侧、EGR冷却器低温侧，ORC蒸发器包括ORC蒸发器高温侧、ORC蒸发器低温侧，ORC回热器包括ORC回热器高温侧、ORC回热器低温侧；排气集箱一方面通过主烟气管道经EGR冷却器高温侧连接主EGR设备，另一方面通过烟气旁通管连接主EGR设备，主EGR设备连接进气集箱；EGR冷却器低温侧出口连通S-CO2膨胀机进口，S-CO2膨胀机出口连通ORC蒸发器高温侧进口，ORC蒸发器高温侧出口连通S-CO2冷却器进口，S-CO2冷却器出口连通S-CO2压缩机进口，S-CO2压缩机出口连通EGR冷却器低温侧进口，S-CO2膨胀机连接发电机；ORC蒸发器低温侧出口连通ORC膨胀机进口，ORC膨胀机出口连通ORC回热器高温侧进口，ORC回热器高温侧出口连通ORC冷凝器进口，ORC冷凝器出口连通ORC回热器低温侧进口，ORC回热器低温侧出口连通ORC蒸发器低温侧进口，ORC膨胀机连接发电机；EGR冷却器、S-CO2膨胀机、ORC蒸发器、S-CO2冷却器、S-CO2压缩机构成S-CO2回路，ORC蒸发器、ORC膨胀机、ORC回热器、ORC冷凝器构成ORC回路。本专利技术一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：包括排气集箱、EGR冷却器、主EGR设备、进气集箱、ORC蒸发器、ORC冷凝器、ORC回热器、ORC膨胀机、S-CO2冷却器、S-CO2膨胀机、S-CO2压缩机、S-CO2回热器、导热油加热器，EGR冷却器包括EGR冷却器高温侧、EGR冷却器低温侧，ORC蒸发器包括ORC蒸发器高温侧、ORC蒸发器低温侧，ORC回热器包括ORC回热器高温侧、ORC回热器低温侧，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，导热油加热器包括导热油加热器高温侧、导热油加热器低温侧；排气集箱一方面通过主烟气管道经EGR冷却器高温侧连接主EGR设备，另一方面通过烟气旁通管连接主EGR设备，主EGR设备连接进气集箱；EGR冷却器低温侧出口连通S-CO2膨胀机进口，S-CO2膨胀机出口连通导热油加热器高温侧进口，导热油加热器高温侧出口连通S-CO2回热器高温侧进口，S-CO2回热器高温侧出口连通S-CO2冷却器进口，S-CO2冷却器出口连通S-CO2压缩机进口，S-CO2压缩机出口连通S-CO2回热器低温侧进口，S-CO2回热器低温侧出口连通EGR冷却器低温侧进口，S-CO2膨胀机连接发电机；ORC蒸发器低温侧出口连通ORC膨胀机进口，ORC膨胀机出口连通ORC回热器高温侧进口，ORC回热器高温侧出口连通ORC冷凝器进口，ORC冷凝器出口连通ORC回热器低温侧进口，ORC回热器低温侧出口连通ORC蒸发器低温侧进口，ORC蒸发器高温侧出口通过导热油泵连通导热油加热器低温侧进口，导热油加热器低温侧出口连通ORC蒸发器高温侧进口，ORC膨胀机连接发电机；EGR冷却器、S-CO2膨胀机、导热油加热器、ORC蒸发器、S-CO2回热器、S-CO2冷却器、S-CO2压缩机构成S-CO2回路，ORC蒸发器、ORC膨胀机、ORC回热器、ORC冷凝器构成ORC回路。本专利技术还可以包括：1、S-CO2回路上设置S-CO2回热器，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，ORC蒸发器高温侧出口与S-CO2冷却器进口之间设置S-CO2回热器高温侧，S-CO2压缩机出口与EGR冷却器低温侧进口之间设置S-CO2回热器低温侧。2、S-CO2回路上设置S-CO2回热器，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，S-CO2膨胀机出口与ORC蒸发器高温侧进口之间设置S-CO2回热器高温侧，S-CO2压缩机出口与EGR冷却器低温侧进口之间设置S-CO2回热器低温侧。3、ORC冷凝器出口与ORC回热器低温侧进口之间安装储液罐和增压泵。4、S-CO2膨胀机与S-CO2压缩机同轴。5、所述的S-CO2回路为超临界CO2布雷顿循环回路，ORC回路为有机郎肯循环回路；S-CO2回路的热源为EGR冷却器的烟气能量，ORC回路的热源为S-CO2回路膨胀机出口的S-CO2。本专利技术的优势在于：本专利技术将EGR和ORC系统相结合，能够同时有效的解决船舶低速柴油机NOx污染物排放和能耗两大问题，降低船舶低速柴油机NOx的排放，同时提高船舶低速柴油机的综合能效。S-CO2与EGR排气直接接触换热，且EGR排气具有较高的压力，提高了EGR冷却器的排气侧换热系数，使EGR冷却器具有结构紧凑的优点，有利于该系统在船舶机舱的布置。同时通过ORC回收一部分S-CO2系统回热器的能量，降低S-CO2的回热度，使S-CO2的与EGR排气具有更好的匹配度，提高了系统的综合效率。附图说明图1为实施方式一的结构示意图；图2为实施方式二的结构示意图；图3为实施方式三的结构示意图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：实施方式一：结合图1，该系统由S-CO2回路、ORC回路组成和EGR回路组成。其中S-CO2回路由EGR冷却器低温侧1、S-CO2膨胀机6、ORC蒸发器高温侧2、S-CO2回热器高温侧3、S-CO2冷却器4、S-CO2压缩机5和S-CO2回热器低温侧依次连接组成。其中S-CO2回路还包括和S-CO2膨胀机同轴连接的发电机7，以及为S-CO2冷却器4提供冷却水的冷却水泵8。ORC回路由ORC蒸发器低温侧2、ORC膨胀机14、ORC回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶低速柴油机EGR冷却器S‑CO

【技术特征摘要】
1.一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：包括排气集箱、EGR冷却器、主EGR设备、进气集箱、ORC蒸发器、ORC冷凝器、ORC回热器、ORC膨胀机、S-CO2冷却器、S-CO2膨胀机、S-CO2压缩机，EGR冷却器包括EGR冷却器高温侧、EGR冷却器低温侧，ORC蒸发器包括ORC蒸发器高温侧、ORC蒸发器低温侧，ORC回热器包括ORC回热器高温侧、ORC回热器低温侧；排气集箱一方面通过主烟气管道经EGR冷却器高温侧连接主EGR设备，另一方面通过烟气旁通管连接主EGR设备，主EGR设备连接进气集箱；EGR冷却器低温侧出口连通S-CO2膨胀机进口，S-CO2膨胀机出口连通ORC蒸发器高温侧进口，ORC蒸发器高温侧出口连通S-CO2冷却器进口，S-CO2冷却器出口连通S-CO2压缩机进口，S-CO2压缩机出口连通EGR冷却器低温侧进口，S-CO2膨胀机连接发电机；ORC蒸发器低温侧出口连通ORC膨胀机进口，ORC膨胀机出口连通ORC回热器高温侧进口，ORC回热器高温侧出口连通ORC冷凝器进口，ORC冷凝器出口连通ORC回热器低温侧进口，ORC回热器低温侧出口连通ORC蒸发器低温侧进口，ORC膨胀机连接发电机；EGR冷却器、S-CO2膨胀机、ORC蒸发器、S-CO2冷却器、S-CO2压缩机构成S-CO2回路，ORC蒸发器、ORC膨胀机、ORC回热器、ORC冷凝器构成ORC回路。2.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：S-CO2回路上设置S-CO2回热器，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，ORC蒸发器高温侧出口与S-CO2冷却器进口之间设置S-CO2回热器高温侧，S-CO2压缩机出口与EGR冷却器低温侧进口之间设置S-CO2回热器低温侧。3.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：S-CO2回路上设置S-CO2回热器，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，S-CO2膨胀机出口与ORC蒸发器高温侧进口之间设置S-CO2回热器高温侧，S-CO2压缩机出口与EGR冷却器低温侧进口之间设置S-CO2回热器低温侧。4.一种船舶低速柴油机EGR冷却器S-CO2和ORC联合循环余热利用系统，其特征是：包括排气集箱、EGR冷却器、主EGR设备、进气集箱、ORC蒸发器、ORC冷凝器、ORC回热器、ORC膨胀机、S-CO2冷却器、S-CO2膨胀机、S-CO2压缩机、S-CO2回热器、导热油加热器，EGR冷却器包括EGR冷却器高温侧、EGR冷却器低温侧，ORC蒸发器包括ORC蒸发器高温侧、ORC蒸发器低温侧，ORC回热器包括ORC回热器高温侧、ORC回热器低温侧，S-CO2回热器包括S-CO2回热器高温侧、S-CO2回热器低温侧，导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文平，禇阵豪，曹贻鹏，张新玉，明平剑，柳贡民，国杰，赵晓臣，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23