一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，包括储氢罐、电磁阀、氢气加热器、氢气膨胀机、制冷器、氢内燃机和朗肯循环余热回收系统；储氢罐的出口与电磁阀的入口相连通；电磁阀的出口与氢气加热器的冷端入口相连通；氢气加热器的冷端出口与氢气膨胀机的入口相连通；氢气膨胀机的出口与制冷器冷端入口相连通；制冷器冷端出口与氢内燃机的燃料进口相连通；氢内燃机的烟气出口分别与第一支路的一端和第二支路的一端相连通；第一支路另一端与朗肯循环余热回收系统的烟气侧入口相连通；第二支路另一端与氢气加热器的热端入口相连通；本发明专利技术能够充分回收利用氢内燃机的余热能及储氢罐的氢气压力能，实现能量的多级高效利用。的多级高效利用。的多级高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统


[0001]本专利技术涉及热力循环系统
，特别是涉及一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统。

技术介绍

[0002]目前，氢能被视为最具发展潜力的清洁能源。氢内燃机由于具有非常成熟的产业基础，以及高功率密度、高效率等优点，而备受重视。
[0003]但是，氢内燃机有大约50％的能量被烟气，缸套水等等带走，造成了大量的能量浪费。此外，储氢罐中的氢气具有很高的压力，而氢气在进入内燃机缸内时往往需要先泄压，又造成了氢压力能的浪费。
[0004]因此，如何实现对氢内燃机在工作过程中形成的余热能和压力能进行有效回收利用，是目前亟需解决的关键技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统。
[0006]为此，本专利技术提供了一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，其包括储氢罐、电磁阀、氢气加热器、氢气膨胀机、制冷器、氢内燃机和朗肯循环余热回收系统；
[0007]其中，储氢罐的出口，与电磁阀的入口相连通；
[0008]电磁阀的出口，与氢气加热器的冷端入口相连通；
[0009]氢气加热器的冷端出口，与氢气膨胀机的入口相连通；
[0010]氢气膨胀机的出口，与制冷器的冷端入口相连通；
[0011]制冷器的冷端出口，与氢内燃机的燃料进口相连通；
[0012]氢内燃机的烟气出口，分别与第一支路的一端和第二支路的一端相连通；
[0013]第一支路的另一端，与朗肯循环余热回收系统的烟气侧入口相连通；
[0014]第二支路的另一端，与氢气加热器的热端入口相连通；
[0015]朗肯循环余热回收系统，用于回收第一支路输送的烟气的热量；
[0016]氢气加热器，用于回收第二支路输送的烟气的热量。
[0017]优选地，氢气加热器的热端出口与外部大气环境相连；
[0018]制冷器的热端入口与载冷剂管路相连；
[0019]制冷器的热端出口，与外部冷能需求场所相连。
[0020]优选地，朗肯循环余热回收系统，包括烟气蒸发器、余热回收用膨胀机、冷凝器和工质泵；
[0021]其中，烟气蒸发器的工质出口，与膨胀机的工质入口相连通；
[0022]余热回收用膨胀机的工质出口，与冷凝器的工质入口相连通；
[0023]冷凝器的工质出口，与工质泵的工质入口相连通；
[0024]工质泵的工质出口，与烟气蒸发器的工质入口相连通；
[0025]第一支路的另一端，与朗肯循环余热回收系统的烟气蒸发器的烟气侧入口相连通。
[0026]优选地，烟气蒸发器的烟气侧出口与外部大气环境相连；
[0027]冷凝器的冷端入口，与外部提供冷却水或者冷却空气的设备或者场所相连；
[0028]冷凝器的冷端出口，与外部冷却水回水管路或者外部大气环境相连通。
[0029]优选地，氢气膨胀机与朗肯循环余热回收系统中的余热回收用膨胀机同轴。
[0030]优选地，氢气膨胀机的动力输出轴与朗肯循环余热回收系统中的余热回收用膨胀机动力输出轴，通过联轴器实现同轴。
[0031]优选地，包括以下工作模式：
[0032]当氢内燃机正常运行时，氢内燃机排出的烟气分成两条支路，第一支路的烟气通入朗肯循环余热回收系统中的烟气蒸发器中加热工质，被加热的工质推动余热回收用膨胀机膨胀做功后，再经冷凝器被冷却，冷却后的工质经工质泵压缩后回到烟气蒸发器，重新被加热，完成朗肯循环余热回收系统的内部循环；
[0033]第二支路的烟气用于在氢气加热器中，加热由储氢罐经电磁阀流入的高压氢气，从而形成高温高压的氢气，高温高压氢气再经氢气膨胀机膨胀做功，与朗肯循环余热回收系统中的余热回收用膨胀机同时输出动力，经氢气膨胀机膨胀做功后，氢气的压力和温度降低，能够用于在制冷器中进一步提供冷量，并且制冷器冷端出口输出的氢气用于进入氢内燃机中燃烧。
[0034]由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，其设计科学，能够对氢内燃机在工作过程中形成的余热能和压力能进行多级有效回收利用，充分回收利用氢内燃机的余热能及储氢罐的氢气压力能，实现能量的多级高效利用，具有重大的实践意义。
[0035]基于本专利技术提供的多级能量利用系统，氢内燃机的一部分余热被朗肯循环余热回收系统利用并发出有用功，另一部分余热用于加热储氢罐出口的高压氢气，获得高温高压氢气，从而可膨胀做功；在膨胀做功后形成的低温低压氢气可根据实际需要在制冷器内进一步释放冷量，然后进入氢内燃机燃烧，因此，实现对氢内燃机的余热能及储氢罐的氢气压力能的充分利用。
附图说明
[0036]图1为本专利技术提供的一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统的结构示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0040]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0041]参见图1，本专利技术提供了一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，包括储氢罐1、电磁阀2、氢气加热器3、氢气膨胀机4、制冷器5、氢内燃机6和朗肯循环余热回收系统7。
[0042]其中，储氢罐1的出口，与电磁阀2的入口相连通；
[0043]电磁阀2的出口，与氢气加热器3的冷端入口相连通；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，其特征在于，包括储氢罐(1)、电磁阀(2)、氢气加热器(3)、氢气膨胀机(4)、制冷器(5)、氢内燃机(6)和朗肯循环余热回收系统(7)；其中，储氢罐(1)的出口，与电磁阀(2)的入口相连通；电磁阀(2)的出口，与氢气加热器(3)的冷端入口相连通；氢气加热器(3)的冷端出口，与氢气膨胀机(4)的入口相连通；氢气膨胀机(4)的出口，与制冷器(5)的冷端入口相连通；制冷器(5)的冷端出口，与氢内燃机(6)的燃料进口相连通；氢内燃机(6)的烟气出口，分别与第一支路的一端和第二支路的一端相连通；第一支路的另一端，与朗肯循环余热回收系统(7)的烟气侧入口相连通；第二支路的另一端，与氢气加热器(3)的热端入口相连通；朗肯循环余热回收系统(7)，用于回收第一支路输送的烟气的热量；氢气加热器(3)，用于回收第二支路输送的烟气的热量。2.如权利要求1所述的回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，其特征在于，氢气加热器(3)的热端出口与外部大气环境相连；制冷器(5)的热端入口与载冷剂管路相连；制冷器(5)的热端出口，与外部冷能需求场所相连。3.如权利要求1所述的回收氢内燃机余热和储氢压力能的多级能量利用系统，其特征在于，朗肯循环余热回收系统(7)，包括烟气蒸发器(7
‑
1)、余热回收用膨胀机(7
‑
2)、冷凝器(7
‑
3)和工质泵(7
‑
4)；其中，烟气蒸发器(7
‑
1)的工质出口，与膨胀机(7
‑
2)的工质入口相连通；余热回收用膨胀机(7
‑
2)的工质出口，与冷凝器(7
‑
3)的工质入口相连通；冷凝器(7
‑
3)的工质出口，与工质泵(7
‑
4)的工质入口相连通；工质泵(7
‑
4)的工质出口，与烟气蒸发器(7
‑
1)的工质入口相连通；第一支路的另一端，与朗肯循环余热回收系统(7)的烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，王瑞，舒歌群，田华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：