全液化，完全液化后的低溫工質進入工質儲存罐4中，至此工質經歷一個循環(huán)。
[0031]當尾氣實時余熱能量不但能滿足后處理器15的熱量需求和超臨界蓄熱器21的設定蓄熱需求而且能滿足高效亞臨界ORC時，本裝置進入超臨界動態(tài)蓄熱、亞臨界和超臨界ORC狀態(tài)，此時電控單元33打開電磁閥II 22、電磁閥III 30、電磁閥IV 31和流量控制閥17 ；工質流經預熱器14加熱后，一部分工質通過三通接頭II 16、流量控制閥17進入超臨界蓄熱器21，由于此時排氣溫度很高，超臨界蓄熱器21中工質經歷超臨界加熱升溫過程，此時利用工質積蓄的熱量已經足以穩(wěn)定后處理器15的入口溫度而且還有較大盈余，超臨界蓄熱器21中的過量熱工質通過電磁閥III30、三通接頭III32進入工質噴射電磁閥II 34所在的管道；另一部分工質經電磁閥II 22進入過熱蒸發(fā)器24中繼續(xù)吸熱升溫成為過熱工質，工質再經電磁閥IV 31、三通接頭III 32進入工質噴射電磁閥II 34所在的管道；此時工質噴射電磁閥II 34所在的管道中的過熱工質由兩部分組成，一部分是流經過熱蒸發(fā)器24的工質、另一部分是流經超臨界蓄熱器21的工質；控制單元33控制工質噴射電磁閥II 34的開啟時刻和持續(xù)時間，使適量過熱工質通過工質噴嘴II 10噴入膨脹機11，噴入膨脹機11的過熱工質充分膨脹，控制單元33控制工質噴射電磁閥I 7的開啟時刻和持續(xù)時間，冷工質通過工質噴嘴I 8噴入膨脹機11，使膨脹機11內溫度降低，熱工質大量液化，膨脹機11內壓力下降，實現(xiàn)汽化潛熱充分利用；控制單元33控制電磁閥I 9的開啟時刻和持續(xù)時間，從而順利將工質排出，氣態(tài)和液態(tài)共存的工質直到進入冷凝器3中才得到完全液化，完全液化后的低溫工質進入工質儲存罐4中，至此工質經歷一個循環(huán)。
[0032]控制單元33控制工質噴射電磁閥II 34的開啟時刻和持續(xù)時間，使通過工質噴嘴II 10的適量過熱工質噴入膨脹機11，噴入膨脹機11的過熱工質充分膨脹，控制單元33控制工質噴射電磁閥I 7的開啟時刻和持續(xù)時間，冷工質通過工質噴嘴I 8噴入膨脹機11，使膨脹機11內溫度降低，熱工質大量液化，膨脹機11內壓力下降，實現(xiàn)汽化潛熱充分利用；在傳統(tǒng)的有機朗肯循環(huán)中，工質都是在冷凝器中完成液化過程的，這樣就損失了工質的汽化潛熱，限制了有機朗肯循環(huán)熱功轉換效率的提升，而在本實用新型中熱工質的液化過程分為兩個階段，第一階段是在膨脹機11中完成的，此時噴入膨脹機11的過熱工質充分膨脹，控制單元33控制工質噴射電磁閥I 7的開啟時刻和持續(xù)時間，冷工質通過工質噴嘴I 8噴入膨脹機11，使膨脹機11內溫度降低，熱工質大量液化，但此時尚有一部分工質為氣態(tài)未得到液化；控制單元33控制電磁閥I 9的開啟時刻和持續(xù)時間，順利將氣態(tài)和液態(tài)的工質排出，工質進入冷凝器3完成第二階段的液化過程，至此工質得到完全液化降溫；本實用新型的兩階段液化過程使熱工質的汽化潛熱得到了利用，這樣就達到提高有機朗肯循環(huán)的熱功轉換效率和節(jié)約能源的有益效果。
[0033]本實用新型中利用換熱器(預熱器14、超臨界蓄熱器21、過熱蒸發(fā)器24)實現(xiàn)了后處理溫度控制和低品質能源與有機工質的能量交換的有益效果，按此原理在實際應用中板式換熱器、管殼式換熱器、套管式換熱器和管板式換熱器等均可實現(xiàn)此有益效果；本實用新型中利用膨脹機11實現(xiàn)了利用熱能轉換為機械能的有益效果，按此原理在實際應用中采用向心透平膨脹機、軸流透平膨脹機、活塞式膨脹機、渦旋式膨脹機、旋轉葉片式膨脹機、螺桿式膨脹機、三角轉子膨脹機和擺線膨脹機等都能實現(xiàn)此有益效果；本實用新型中利用沸點較低有機工質可以充分吸收熱量，在較低壓力(0.2?1.5MPa左右)，較低溫度(100°C、甚至40?50°C )就可以汽化為蒸汽，按此原理在實際應用中在標況下沸點較低的有機工質(如 R134a、R22、R32、R227ea、R143a、R218、RC318 和 R152a 等)均可實現(xiàn)此有益效果。
【主權項】
1.超臨界蓄熱式有機朗肯循環(huán)尾氣余熱綜合利用裝置，其主要由溫度傳感器I (1)、壓力傳感器I (2)、冷凝器(3)、工質儲存罐(4)、工質泵(5)、三通接頭I (6)、工質噴射電磁閥I (7)、工質噴嘴I (8)、電磁閥I (9)、工質噴嘴II (10)、膨脹機(11)、壓力傳感器II(12)、溫度傳感器II (13)、預熱器(14)、后處理器(15)、三通接頭II (16)、流量控制閥(17)、溫度傳感器III (18)、壓力傳感器III (19)、溫度傳感器IV (20)、超臨界蓄熱器(21)、電磁閥II (22)、排氣管(23)、過熱蒸發(fā)器(24)、溫度傳感器V (25)、發(fā)動機(26)、工質流通管道(27)、溫度傳感器VI (28)、壓力傳感器IV (29)、電磁閥III (30)、電磁閥IV (31)、三通接頭III(32)、控制單元(33)、工質噴射電磁閥II (34)、溫度傳感器VE (35)和壓力傳感器V (36)組成；其中膨脹機(11)與電磁閥I (9)相通；所述的電磁閥I (9)和冷凝器(3)連接；其中溫度傳感器I (I)和壓力傳感器I (2)安裝在冷凝器(3)上；所述的冷凝器(3)、工質儲存罐(4)與工質泵(5)串聯(lián)連接；所述的工質泵(5)通過三通接頭I (6)分別與工質噴射電磁閥I (7)、預熱器(14)連接；工質噴射電磁閥I (7)與工質噴嘴I⑶連接；三通接頭I ￠)、預熱器(14)和三通接頭II (16)串聯(lián)連接，其中壓力傳感器II (12)和溫度傳感器II (13)安裝在預熱器(14)上；三通接頭II (16)、電磁閥II (22)、過熱蒸發(fā)器(24)、電磁閥IV (31)和三通接頭III (32)串聯(lián)連接，其中溫度傳感器VI (28)和壓力傳感器IV (29)安裝在過熱蒸發(fā)器(24)上；三通接頭II (16)、流量控制閥(17)、超臨界蓄熱器(21)、電磁閥III (30)和三通接頭III (32)串聯(lián)連接，其中溫度傳感器IV (20)和壓力傳感器III (19)安裝在超臨界蓄熱器(21)上；所述的三通接頭III (32)、工質噴射電磁閥II (34)和工質噴嘴II (10)串聯(lián)連接；工質噴嘴I (8)和工質噴嘴II (10)分別與膨脹機(11)相通；溫度傳感器VE (35)和壓力傳感器V (36)安裝在膨脹機(11)上；發(fā)動機(26)、過熱蒸發(fā)器(24)、超臨界蓄熱器(21)、后處理器(15)和預熱器(14)串聯(lián)連接；溫度傳感器III (18)安裝于超臨界蓄熱器(21)和后處理器(15)之間的排氣管(23)管段上；溫度傳感器V (25)安裝于發(fā)動機(26)和過熱蒸發(fā)器(24)之間的排氣管(23)管段上。
【專利摘要】本實用新型涉及一種超臨界蓄熱式有機朗肯循環(huán)尾氣余熱綜合利用裝置，包括亞臨界ORC、超臨界ORC和超臨界蓄熱三個模塊，主要由冷凝器、工質儲存罐、電磁閥、工質泵、膨脹機、預熱器、后處理器、超臨界蓄熱器、過熱蒸發(fā)器和控制單元等組成，利用超臨界蓄熱器將排氣溫度穩(wěn)定在一定范圍內再進入后處理器，使后處理器在發(fā)動機在大多數(shù)工況下都能保持高凈化效率降低污染物排放；同時利用有機朗肯循環(huán)對排氣的熱量回收提高能源的利用率，本實用新型利用有機朗肯循環(huán)達到污染物低排放和能源高效利用的有益效果。
【IPC分類】F01N5-02, F01K25-10, F01N3-00
【公開號】CN204476527
【申請?zhí)枴緾N201520147893
【發(fā)明人】李潤釗, 韓永強, 劉忠長, 許允, 譚滿志, 田徑, 王先鋒, 康見見
【申請人】吉林大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月16日