CN111947493A - 一种内燃机尾气余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机尾气余热回收系统，属于尾气余热回收技术领域，解决的是现有回收设备余热回收效率低的技术问题，所述系统包括连接内燃机的输气管，还包括风机、换热器、控制器、水箱，输气管通过风机连接换热器，内燃机与风机之间的输气管上分别设有第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器，水箱上设有连接换热器的换热回路，换热回路上分别设有循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器，控制器分别电性连接第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、风机、循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器。本发明通过将尾气输入换热器对水箱内的水进行加热，能提高余热回收效率。

Description

一种内燃机尾气余热回收系统

技术领域

本发明涉及尾气余热回收技术领域，更具体地说，它涉及一种内燃机尾气余热回收系统。

背景技术

上世纪70年代能源危机问题的出现，使得各国学者都在重新审视能源利用的形式和能源的再利用技术。众多工业领域所产生的废热还没有得到有效利用，在绿色环保、低碳问题凸显的当下，为了获得工业能源转换系统的最大效率，废热回收利用的强化换热问题以及如何提高传热性能成了学者关注的热点。内燃机作为人类活动中动力装置配备的主要原动机，消耗了大量化石能源并排放了大量有害气体。内燃机以废热形式释放到环境的热量占燃料燃烧总量的55％～70％，内燃机冷却消耗30％的能量，尾气排放带走约40％。因此，合理利用内燃机尾气余热能是提升内燃机热效率和实现节能减排的重要途径。目前的尾气余热回收设备存在回收效率低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种能提高余热回收效率的内燃机尾气余热回收系统。

本发明的技术方案是：一种内燃机尾气余热回收系统，包括连接内燃机的输气管，还包括风机、换热器、控制器、水箱，所述输气管通过所述风机连接所述换热器，所述内燃机与风机之间的输气管上分别设有第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器，所述水箱上设有连接所述换热器的换热回路，所述的换热回路上分别设有循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器，所述控制器分别电性连接所述第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、风机、循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器；所述的换热回路设有循环动力机构，所述控制器根据所述第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器的检测数据对所述风机和循环动力机构输出控制信号。

作为进一步地改进，所述控制器根据所述第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器的检测数据做出以下控制，

当输气管内的排气温度或排气压力增大时，风机的转速增大，否则，风机的转速减小；

当水箱的出水温度小于85℃时，水箱内的水通过循环动力机构循环流回换热器继续加热，直至水箱内的水温达到90℃，停止循环；

控制器对第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、循环水流量计、第三温度传感器、第二压力传感器的检测数据进行采集并存储。

进一步地，所述换热器包括多层间隔布置的翅片、多根穿过所述翅片的导热管，所述导热管的输入端、输出端分别通过所述换热回路连接所述水箱。

进一步地，各所述导热管后方的翅片上设有围绕各所述导热管轴心线布置的涡流翼。

进一步地，所述涡流翼沿所述导热管的径向方向延伸。

进一步地，所述涡流翼为三角形结构。

进一步地，所述涡流翼与气流方向的夹角为锐角或钝角。

进一步地，所述翅片上分别设有贯穿所述翅片的横向槽和纵向槽，所述横向槽与纵向槽的交汇处设有所述导热管。

进一步地，所述风机为变频风机。

进一步地，所述控制器为工控机。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1、本发明通过在输气管上设置第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、风机、换热器，并设置水箱与换热器连接，控制器根据第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器的检测数据实现时调节风机转速和水箱的水循环，在不影响内燃机正常工作的前提下最大限度地回收尾气余热，能有效提高余热回收效率。

2、本发明通过在翅片上设置涡流翼，可以使尾气在换热器内流通时产生大量涡流，使尾气的热量更好地传导到导热管中的循环水，以提高尾气余热回收效率。

3、本发明通过在翅片上设置横向槽和纵向槽，可以使尾气在换热器内流通时分布均匀，使尾气均匀地接触各翅片和各导热管，以提高尾气余热回收效率。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明中换热器的立体结构示意图；

图3为本发明中换热器的主视结构示意图；

图4为本发明中尾气流过换热器的示意图。

其中：1-内燃机、2-输气管、3-控制器、4-水箱、5-第一温度传感器、6-热风流量计、7-第二温度传感器、8-第一压力传感器、9-风机、10-换热器、11-换热回路、13-循环水流量计、14-第三温度传感器、15-第二压力传感器、16-翅片、17-导热管、18-涡流翼、19-横向槽、20-纵向槽。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-4，一种内燃机尾气余热回收系统，包括连接内燃机1的输气管2，还包括风机9、换热器10、控制器3、水箱4，输气管2通过风机9连接换热器10，内燃机1与风机9之间的输气管2上分别设有第一温度传感器5、热风流量计6、第二温度传感器7、第一压力传感器8。其中，第一温度传感器5、热风流量计6靠近内燃机1，用于实时检测内燃机1排气口的排气量和排气温度。第二温度传感器7、第一压力传感器8靠近风机9，用于实时检测输气管2内的排气温度和排气压力。水箱4上设有连接换热器10的换热回路11，换热回路11上分别设有循环水流量计13、第三温度传感器14、第二压力传感器15，其中，循环水流量计13位于换热器10的输出侧，第三温度传感器14、第二压力传感器15位于换热器10的输入侧，用于实时检测水箱4的出水温度和换热回路11内的水压力。控制器3分别电性连接第一温度传感器5、热风流量计6、第二温度传感器7、第一压力传感器8、风机9、循环水流量计13、第三温度传感器14、第二压力传感器15。换热回路11设有循环动力机构，循环动力机构可以是液泵(在换热回路11中液泵为公知常识，没有画进附图)。控制器3根据第一温度传感器5、热风流量计6、第二温度传感器7、第一压力传感器8、循环水流量计13、第三温度传感器14、第二压力传感器15的检测数据对风机9和循环动力机构输出控制信号。

在本实施例中，换热器10包括多层间隔布置的翅片16、多根穿过翅片16的导热管17，导热管17的输入端、输出端分别通过换热回路11连接水箱4。各导热管17后方的翅片16上设有围绕各导热管17轴心线布置的涡流翼18，即涡流翼18位于导热管17靠近换热器10出气口的一侧，涡流翼18的数量为两个，两个涡流翼18对称布置，涡流翼18沿导热管17的径向方向延伸，涡流翼18为三角形结构，涡流翼18与气流方向的夹角为锐角或钝角。设置涡流翼18，可以使尾气在换热器10内流通时产生大量涡流，使尾气的热量更好地传导到导热管17中的循环水，以提高尾气余热回收效率。

在本实施例中，翅片16上分别设有贯穿翅片16的横向槽19和纵向槽20，多个横向槽19横向布置在翅片16上，多个纵向槽20纵向布置在翅片16上，横向槽19与纵向槽20的交汇处设有导热管17。设置横向槽19和纵向槽20，可以使尾气在换热器10内流通时分布均匀，使尾气均匀地接触各翅片16和各导热管17，以提高尾气余热回收效率。

在本实施例中，风机9为变频风机，控制器3为工控机。

在实际工作时，控制器3根据第一温度传感器5、热风流量计6、第二温度传感器7、第一压力传感器8、循环水流量计13、第三温度传感器14、第二压力传感器15的检测数据做出以下控制，

当输气管2内的排气温度或排气压力增大时，风机9的转速增大，否则，风机9的转速减小；

当水箱4的出水温度小于85℃时，水箱4内的水通过循环动力机构循环流回换热器10继续加热，直至水箱4内的水温达到90℃，停止循环，防止水蒸发产生蒸汽压力过大；

控制器3对第一温度传感器5、热风流量计6、第二温度传感器7、第一压力传感器8、循环水流量计13、第三温度传感器14、第二压力传感器15的检测数据进行采集并存储。

本发明通过在输气管上设置第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器、风机、换热器，并设置水箱与换热器连接，控制器根据第一温度传感器、热风流量计、第二温度传感器、第一压力传感器的检测数据实现时调节风机转速和水箱的水循环，在不影响内燃机正常工作的前提下最大限度地回收尾气余热，能有效提高余热回收效率。

目前，玉林市检验检测研究院配套内燃机整机试验台架2套，加上玉柴集团共计约20台套，每台内燃机尾气余热量约9KW/h，折合1.106kg标准煤，每台机器全年的排热量相当于4978.9kg标准煤，本系统的实际余热回收率为30％，回收余热可用于玉柴工业园区各企业供热，每年可节约28670kg的标准煤，相当于233400度电，创造经济效益约21.4万元/年。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种内燃机尾气余热回收系统，包括连接内燃机(1)的输气管(2)，其特征在于：还包括风机(9)、换热器(10)、控制器(3)、水箱(4)，所述输气管(2)通过所述风机(9)连接所述换热器(10)，所述内燃机(1)与风机(9)之间的输气管(2)上分别设有第一温度传感器(5)、热风流量计(6)、第二温度传感器(7)、第一压力传感器(8)，所述水箱(4)上设有连接所述换热器(10)的换热回路(11)，所述的换热回路(11)上分别设有循环水流量计(13)、第三温度传感器(14)、第二压力传感器(15)，所述控制器(3)分别电性连接所述第一温度传感器(5)、热风流量计(6)、第二温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、风机(9)、循环水流量计(13)、第三温度传感器(14)、第二压力传感器(15)；所述的换热回路(11)设有循环动力机构，所述控制器(3)根据所述第一温度传感器(5)、热风流量计(6)、第二温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、循环水流量计(13)、第三温度传感器(14)、第二压力传感器(15)的检测数据对所述风机(9)和循环动力机构输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述控制器(3)根据所述第一温度传感器(5)、热风流量计(6)、第二温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、循环水流量计(13)、第三温度传感器(14)、第二压力传感器(15)的检测数据做出以下控制，

当输气管(2)内的排气温度或排气压力增大时，风机(9)的转速增大，否则，风机(9)的转速减小；

当水箱(4)的出水温度小于85℃时，水箱(4)内的水通过循环动力机构循环流回换热器(10)继续加热，直至水箱(4)内的水温达到90℃，停止循环；

控制器(3)对第一温度传感器(5)、热风流量计(6)、第二温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、循环水流量计(13)、第三温度传感器(14)、第二压力传感器(15)的检测数据进行采集并存储。

3.根据权利要求1所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述换热器(10)包括多层间隔布置的翅片(16)、多根穿过所述翅片(16)的导热管(17)，所述导热管(17)的输入端、输出端分别通过所述换热回路(11)连接所述水箱(4)。

4.根据权利要求3所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：各所述导热管(17)后方的翅片(16)上设有围绕各所述导热管(17)轴心线布置的涡流翼(18)。

5.根据权利要求4所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述涡流翼(18)沿所述导热管(17)的径向方向延伸。

6.根据权利要求5所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述涡流翼(18)为三角形结构。

7.根据权利要求4所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述涡流翼(18)与气流方向的夹角为锐角或钝角。

8.根据权利要求3所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述翅片(16)上分别设有贯穿所述翅片(16)的横向槽(19)和纵向槽(20)，所述横向槽(19)与纵向槽(20)的交汇处设有所述导热管(17)。

9.根据权利要求1所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述风机(9)为变频风机。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种内燃机尾气余热回收系统，其特征在于：所述控制器(3)为工控机。

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