一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車尾氣余熱發電裝置，特別涉及一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，屬于燃氣輪機技術應用領域。
【背景技術】
[0002]隨著人民生活水平的提高，汽車的銷售量及保有量越來越大，目前我國汽車銷售量已經達到了每年1900萬輛，民用汽車保有量已經達到了 11000萬輛。汽車能源消耗在總能源消耗中所占的比例越來越高，汽車節能問題越來越受到關注，節能已經成為當今世界汽車工業發展的主題之一。
[0003]從目前汽車所用發動機的熱平衡測試結果來看，用于動力輸出的功率一般只占燃油燃燒總熱量的30% -45% (柴油機)或20% -30% (汽油機)。以余熱形式排出車外的能量占燃燒總能量的55%-70% (柴油機)或80% -70% (汽油機)，主要包括循環冷卻液帶走的熱量和汽車尾氣帶走的熱量。目前，以余熱形式排出車外的能量占汽油燃燒總能量的70% (汽油機)，主要有兩大部分組成，一部分來自行駛過程中發動機通過排氣管排放的廢氣熱量，屬于中溫余熱(350-400°C，40% );另一部分來自行駛過程中汽車發動機通過冷卻液在發動機散熱器處散去的熱量，屬于低溫余熱(80-90°C，30% )。
[0004]從上述數據可以看出汽車發動機廢氣帶走的熱量有較大的利用空間，有待進一步的商業開發及利用。因此如何提高汽車的能源使用效率，有效的回收利用汽車的排熱，是實現汽車節能，降低汽車能源消耗的有效途徑。隨著我國汽車工業的迅速發展，提高汽車燃料有效利用率和減少環境污染在我國具有更重要的意義。
[0005]中國專利201110318411.K201210116850.9^201320687768.1 等提供了采用有機朗肯循環回收汽車或船用柴油機尾氣余熱的裝置，其優點是余熱回收的效率較高，其存在的問題是余熱回收系統較為復雜、運行控制要求較高、必須要考慮有機工質泄漏問題。
[0006]中國專利 201310370090.9^201420186570.Χ、201410788161.K201510002155.3等提供了采用溫差發電偶回收汽車尾氣余熱的裝置，其優點是系統運行簡單、無運轉設備，其存在的問題是余熱回收的效率較低，熱電轉換效率一般不超過5%。
[0007]中國專利201420741477.0,201420486201.2等提供了采用蒸汽朗肯循環回收汽車尾氣余熱的裝置，其優點是技術成熟、余熱回收的效率較高，其存在的問題是余熱回收系統較為復雜、運行控制要求較高，熱惰性大。
[0008]中國專利201420684088.9提供了一種汽車尾氣渦輪發電機，其優點是結構簡單、占用空間小，其存在的問題是汽車發動機排出的尾氣壓力并不高，熱電轉換效率較低，因此存在進一步優化的空間。
[0009]中國專利201320854012.1提供了一種卡諾-開放式布雷頓混合循環發電設備，采用燃料燃料產生的熱量，加熱經壓氣機壓縮后的空氣，拖動燃氣輪機膨脹做功，其特色是通過優化的壓力設計及恰當的加熱溫度，循環過程中不設置回熱器，使得開放式布列頓循環排放尾氣的溫度接近于環境的空氣溫度，從而有效增加了功的輸出，用于替代傳統的燃氣輪機循環及布列頓循環，其存在的問題是回熱器的設計、制造、運行要求高，因此如何拓展其應用范圍值得研究。
[0010]外燃式燃氣輪機循環是在回熱式燃氣輪機循環的基礎上發展起來的，其結構與回熱循環結構相似。此循環的顯著特點是:實現了燃氣渦輪機的間接加熱，使燃氣不經過渦輪機，避免了燃料中的污垢經過燃燒后混合在煙氣中，進而對渦輪機造成的損傷。因此如何拓展其應用范圍值得研究。
[0011]因此如何解決現有汽車尾氣發電技術存在的問題，建立效率較高、安全的發電模式，使燃料燃燒產生的熱能利用更加合理，有效降低溫室氣體的排放，成為該領域研究的難點。
【發明內容】
[0012]本實用新型是為解決現有技術存在的問題，提供一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，高效回收汽車發動機尾氣余熱用于布列頓循環發電，達到節能降耗的目的。
[0013]本實用新型的目的是通過以下措施實現的:
[0014]一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，該裝置通過回熱器回收汽車發動機高溫尾氣的余熱，用于布列頓循環發電，其特征在于:
[0015]汽車發動機高溫尾氣18經回熱器13降溫后形成低溫煙氣19排出；
[0016]所述的閉式布列頓循環是指工質10經壓氣機11壓縮后，形成高壓工質12，經回熱器13回收汽車發動機高溫尾氣18的余熱后，生成的高壓高溫工質14送入渦輪機15，拖動發電機16發電，高壓高溫工質14經渦輪機15降溫降壓后形成排氣17，經空氣散熱器降溫后形成工質10，從而形成閉式布列頓循環回路。
[0017]設有雜質濾清器:所述的工質10經雜質濾清器過濾后送入壓氣機11。
[0018]所述的工質10包括但不限于空氣、二氧化碳、氮氣或氦氣。
[0019]所述的壓氣機11采用一級壓縮，或多級壓縮、中間冷卻方式。
[0020]所述的壓氣機11采用螺桿式壓縮機、離心式壓縮機或軸流式壓縮機。
[0021]所述的回熱器13包括但不限于管殼式、板式、板翅式。
[0022]所述的渦輪機15為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機。
[0023]所述的發電機16發出的電用于蓄電池充電或汽車系統供電。
[0024]所述的空氣散熱器20包括但不限于管殼式、板式、板翅式。
[0025]本實用新型中未說明的設備及其備用系統、管道、儀表、閥門、保溫、具有調節功能的旁路設施等采用公知的成熟技術進行配套。
[0026]設有與本實用新型系統配套的安全、調控裝置，采用現有成熟的調控技術進行配套，使汽車尾氣余熱發電裝置能經濟、安全、高效率運行，達到節能降耗的目的。
[0027]本實用新型相比現有技術具有如下優點:
[0028]1、余熱回收及熱電轉換的效率較高，結構簡單，運行調節方便；
[0029]2、采用工質如空氣作為閉式布列頓發電系統的工質，安全運行性能較好，操作彈性大，便于安全應急措施的迅速實施。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置流程示意圖；
[0031]圖1中:10-工質，11-壓氣機，12-高壓工質，13-回熱器，14-高壓高溫工質，15-渦輪機，16-發電機，17-排氣，18-汽車發動機高溫尾氣，19-低溫煙氣，20-空氣散熱器。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0033]實施例1:
[0034]如圖1所示，本實用新型的一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置流程不意圖。
[0035]一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，該裝置通過回熱器回收汽車發動機高溫尾氣的余熱，用于布列頓循環發電，采用空氣作為布列頓循環的工質:汽車發動機高溫尾氣18經回熱器13降溫后形成低溫煙氣19排出；
[0036]所述的閉式布列頓循環是指工質10經壓氣機11壓縮后，形成高壓工質12，經回熱器13回收汽車發動機高溫尾氣18的余熱后，生成的高壓高溫工質14送入渦輪機15，拖動發電機16發電，高壓高溫工質14經渦輪機15降溫降壓后形成排氣17，經空氣散熱器降溫后形成工質10，從而形成閉式布列頓循環回路。
[0037]設有雜質濾清器:所述的工質10經雜質濾清器過濾后送入壓氣機11。
[0038]所述的壓氣機11采用螺桿式壓縮機。
[0039]所述的回熱器13采用管殼式。
[0040]所述的渦輪機15為渦旋式膨脹機。
[0041]所述的發電機16發出的電用于蓄電池充電。
[0042]所述的空氣散熱器20采用板翅式。
[0043]設有與本實用新型系統配套的安全、調控裝置，采用現有成熟的調控技術進行配套，使汽車尾氣余熱發電裝置能經濟、安全、高效率運行，達到節能降耗的目的。
[0044]雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本實用新型，任何熟悉本領域專業的技術人員，在不脫離本實用新型之精神和范圍內，可作各種簡單修改、等同變化，仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，該裝置通過回熱器回收汽車發動機高溫尾氣的余熱，用于布列頓循環發電，其特征在于: 汽車發動機高溫尾氣(18)經回熱器(13)形成低溫煙氣(19)排出； 所述的布列頓循環是指工質(10)經壓氣機(11)壓縮后，形成高壓工質(12)，經回熱器(13)生成高壓高溫工質(14)，送入渦輪機(15)拖動發電機(16)發電，高壓高溫工質(14)經渦輪機(15)降溫降壓后形成排氣(17)，經空氣散熱器(20)降溫形成工質(10)，從而形成閉式布列頓循環回路。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 該裝置設有雜質濾清器:所述的工質(10)經雜質濾清器過濾后送入壓氣機(11)。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的壓氣機(11)采用一級壓縮，或多級壓縮、中間冷卻方式。4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的壓氣機(11)采用螺桿式壓縮機、離心式壓縮機或軸流式壓縮機。5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的回熱器(13)采用管殼式、板式、板翅式換熱器。6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的渦輪機(15)為渦旋式膨脹機、螺桿式膨脹機、離心式膨脹機。7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的發電機(16)發出的電用于蓄電池充電或汽車系統供電。8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的空氣散熱器(20)采用管殼式、板式、板翅式換熱器。9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述的工質(10)采用空氣、二氧化碳、氮氣或氦氣。
【專利摘要】本實用新型涉及一種采用閉式布列頓循環的汽車尾氣余熱發電裝置，該裝置采用空氣、二氧化碳、氮氣或氦氣作為循環工質，回收汽車尾氣的余熱用于布列頓循環發電，從渦輪機排出的氣體經空氣散熱器降溫后，再作為布列頓循環的工質使用。該裝置使汽車燃料燃燒產生的熱能利用更加合理，同時避免了布列頓循環工質中的污垢對渦輪機的影響，渦輪機的安全得到保障，達到節能降耗的目的。
【IPC分類】F01D15/10, F01K25/10, F02G5/02, F01K25/00
【公開號】CN204877711
【申請號】CN201520390914
【發明人】齊學紅, 汪東明, 黃銀花
【申請人】淮安信息職業技術學院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月8日