【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废热能量转换，尤其涉及一种耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统及方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、传统柴油机具有较高的比功率、经济性和燃料兼容性，在未来船运行业仍将占据主要市场。但是在柴油机实际运行过程中，约50％的燃油总能量经由排气、扫气空气及冷却水等形式散失到环境中去。
3、目前，柴油机正朝着高功率、小型化、低油耗的方向发展，这给余热回收方案提出了更高的要求。废气涡轮增压技术是实现上述目标的重要措施之一，特别是相继增压系统由两台或两台以上涡轮增压器并联组成，根据柴油机工况的变化来控制大小涡轮增压器的运行模式，以改善不同工况下的燃油经济性、动力性以及排放性能。而相继增压系统的运行模式会显著影响余热种类、品质及分布。典型的余热回收底循环，如有机朗肯循环，难以与相继增压系统直接结合。因此，设计出根据相继增压系统的不同运行模式实现多热源耦合回收的发动机余热回收系统是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统及方法，设计出根据相继增压系统的不同运行模式而调整余热回收循环路径的发动机余热回收系统，合理控制余热回收系统，从而提高系统对能量回收的利用率。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现
3、本专利技术第一方面提供了一种耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，包括：柴油机、相继增压系统、egr系统、第一朗肯循环系统和第二朗肯循环系统；
4、所述柴油机连通进气集管和排气集管；
5、相继增压系统包括第一涡轮、第一压气机、第二涡轮和第二压气机；所述第一涡轮能够带动所述第一压气机，所述第二涡轮能够带动第二压气机；所述排气集管的两个排气支路分别与第一涡轮和第二涡轮的废气入口连通，所述进气集管的两个进气支路分别与所述第一压气机和第二压气机的空气出口连通；
6、所述egr系统包括egr开关阀和气缸旁通阀；所述egr开关阀连通第二涡轮的废气入口侧的排气支路和第二压气机的空气出口侧的进气支路，所述气缸旁通阀连通第一涡轮的废气入口侧的排气支路和第一压气机的空气出口侧的进气支路；egr开关阀后的进气支路上设置有两用换热器；
7、所述第一朗肯循环系统包括第一工质泵、第一膨胀机和第一冷凝器，热源设备包括：设置于所述第一涡轮的废气出口后的第一涡轮废气换热器。
8、所述第二朗肯循环系统包括第二工质泵、第二膨胀机和第二冷凝器，热源设备包括：两用换热器和设置于第二涡轮的排气出口后的第二涡轮废气换热器；
9、乏汽换热器中包括第一工质通路和第二工质通路，所述第一工质通路连接在第一朗肯循环系统中，所述第二工质通路连接在所述第二朗肯循环系统中。
10、第二方面，本专利技术提供了利用上述耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收方法，包括以下过程：
11、当柴油机处于低转速工况时，第二涡轮和第二压气机开启，第一涡轮和第一压气机关闭，第一朗肯循环系统中的第一工质在缸套水换热器和第一冷凝器之间循环；第二朗肯循环系统开启，第二工质流经第二涡轮废气换热器、第二冷凝器、两用换热器；
12、可选的，第一涡轮开关阀和第一压气机开关阀关闭；第二涡轮开关阀和第二压气机开关阀开启；egr开关阀关闭和气缸旁通阀关闭、辅助风机旁通阀开启、辅助风机开关阀关闭；第二涡轮废气换热器开关阀开启，第二涡轮废气换热器旁通阀关闭，第二三通阀的a入口与b出口和c出口均不连通，第一三通阀的a入口仅与b出口连通。
13、当柴油机处于中等转速工况时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机关闭，第一朗肯循环系统开启，第二朗肯循环系统关闭；
14、可选的，第一涡轮开关阀和第一压气机开关阀开启，第二涡轮开关阀和第二压气机开关阀关闭；egr开关阀、气缸旁通阀关闭；第一三通阀的a入口与b出口和c出口都不连通；第二三通阀的a入口与b出口和c出口都不连通。
15、当柴油机处于高转速工况时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机开启，第一朗肯循环系统开启，第二朗肯循环系统开启，第二工质流经乏汽换热器、两用换热器、第二涡轮废气换热器和第二冷凝器；
16、可选的，第一涡轮开关阀和第一压气机开关阀开启，第二涡轮开关阀和第二压气机开关阀开启；egr开关阀、气缸旁通阀关闭；辅助风机开关阀关闭，辅助风机旁通阀开启；第二涡轮废气换热器开关阀开启，第二涡轮废气换热器旁通阀关闭；第一三通阀的a入口同时与b出口和c出口连通；第二三通阀的a入口仅与b出口连通。
17、当需要引入部分废气参与缸内燃烧过程时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机关闭，egr开关阀和气缸旁通阀开启，第一朗肯循环系统开启，第二朗肯循环系统开启，第二工质流经乏汽换热器、两用换热器；
18、可选的，第一涡轮开关阀和第一压气机开关阀开启，第二涡轮开关阀和第二压气机开关阀关闭；egr开关阀、气缸旁通阀开启；辅助风机开关阀开启，辅助风机旁通阀关闭；第二涡轮废气换热器开关阀关闭；第二涡轮废气换热器旁通阀开启；第一三通阀的a入口仅与c出口连通；第二三通阀的a入口仅与c出口连通。
19、本专利技术的有益效果如下：
20、1.本专利技术可根据相继增压系统的不同运行模式实现多热源耦合回收的发动机余热回收，通过不同运行模式实现第一朗肯循环回路和第二朗肯循环回路的耦合运行或单独运行，通过乏汽换热器在第一朗肯循环回路和第二朗肯循环回路之间换热，实现了复叠式余热回收。
21、2.本专利技术包括多种运行模式，设置了第一三通阀和第二三通阀，通过两个三通阀状态的切换，灵活调节第一朗肯循环回路和第二朗肯循环回路中的热源装置，实现了多热源的耦合回收。
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1.一种耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，包括：柴油机、相继增压系统、EGR系统、第一朗肯循环系统和第二朗肯循环系统；
2.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，柴油机连通缸套水循环系统，缸套水循环系统中设置有缸套水换热器，柴油机的中温缸套水经缸套水换热器冷却后流回柴油机缸套；第一朗肯循环系统中的热源设备包括缸套水换热器。
3.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第一涡轮的废气出口连通第一涡轮废气换热器的废气入口，第二涡轮的排气出口连通第二涡轮废气换热器的废气入口，第二涡轮废气换热器和第一涡轮废气换热器的废气出口将柴油机产生的废气排放入大气环境中；
4.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第一朗肯循环系统包括沿第一工质的流动方向依次连通的第一涡轮废气换热器、第一膨胀机、乏汽换热器、第一冷凝器、第一工质泵和缸套水换热器，缸套水换热器的工质出口和第一涡轮废气换热器的工质入口连通；第一膨胀机用于驱动第一发电机；
5.
6.根据权利要求5所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第二朗肯循环系统中的热源包括第二压气机后的中温空气、EGR高温废气、第二涡轮后的高温排气，和第一膨胀机输出的第一工质形成的中温乏汽；
7.根据权利要求6所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第二涡轮废气换热器的工质入口安装有第二涡轮废气换热器开关阀，第二涡轮废气换热器开关阀的工质入口和第二涡轮废气换热器的工质出口之间通过安装有第二涡轮废气换热器旁通阀的管路连通。
8.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，所述第一朗肯循环系统中流动的第一工质和第二朗肯循环系统中流动的第二工质的成分相同，或者不同。
9.一种利用权利要求1-8任一所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收方法，其特征在于，当柴油机处于低转速工况时，第二涡轮和第二压气机开启，第一涡轮和第一压气机关闭，第一朗肯循环系统中的第一工质流经缸套水换热器和第一冷凝器；第二朗肯循环系统开启，第二工质流经第二涡轮废气换热器、第二冷凝器和两用换热器；
10.根据权利要求9所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收方法，其特征在于，当柴油机处于中转速工况时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机关闭，第一朗肯循环系统开启，第二朗肯循环系统关闭；可选的，第一涡轮开关阀和第一压气机开关阀开启，第二涡轮开关阀和第二压气机开关阀关闭；EGR开关阀、气缸旁通阀关闭；第一三通阀的A入口与B出口和C出口均不连通；第二三通阀的A入口与B出口和C出口均不连通；
...【技术特征摘要】
1.一种耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，包括：柴油机、相继增压系统、egr系统、第一朗肯循环系统和第二朗肯循环系统；
2.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，柴油机连通缸套水循环系统，缸套水循环系统中设置有缸套水换热器，柴油机的中温缸套水经缸套水换热器冷却后流回柴油机缸套；第一朗肯循环系统中的热源设备包括缸套水换热器。
3.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第一涡轮的废气出口连通第一涡轮废气换热器的废气入口，第二涡轮的排气出口连通第二涡轮废气换热器的废气入口，第二涡轮废气换热器和第一涡轮废气换热器的废气出口将柴油机产生的废气排放入大气环境中；
4.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第一朗肯循环系统包括沿第一工质的流动方向依次连通的第一涡轮废气换热器、第一膨胀机、乏汽换热器、第一冷凝器、第一工质泵和缸套水换热器，缸套水换热器的工质出口和第一涡轮废气换热器的工质入口连通；第一膨胀机用于驱动第一发电机；
5.根据权利要求1所述的耦合相继增压的发动机复叠式余热回收系统，其特征在于，第二朗肯循环系统中，包括沿第二工质的流动方向依次连通的第二涡轮废气换热器、第二膨胀机器、第二冷凝器、第二工质泵、乏汽换热器和两用换热器，两用换热器的工质出口和第二涡轮废气换热器的工质入口连通，第二膨胀机用于驱动第二发电机；第二工质泵的出口还与两用换热器的工质入口连通，乏汽换热器21的工质出口还与第二涡轮废气换热器的工质入口连通；
6.根据...
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