[go: up one dir, main page]

RU2752680C2 - Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines - Google Patents

Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
RU2752680C2
RU2752680C2 RU2019143008A RU2019143008A RU2752680C2 RU 2752680 C2 RU2752680 C2 RU 2752680C2 RU 2019143008 A RU2019143008 A RU 2019143008A RU 2019143008 A RU2019143008 A RU 2019143008A RU 2752680 C2 RU2752680 C2 RU 2752680C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inlet
outlet
liquid
condenser
turbine
Prior art date
Application number
RU2019143008A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019143008A (en
RU2019143008A3 (en
Inventor
Владимир Иванович Паршуков
Николай Николаевич Ефимов
Александр Алексеевич Белов
Иван Максимович Кихтев
Валерий Матвеевич Горбачёв
Андрей Сергеевич Ощепков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии"
Priority to RU2019143008A priority Critical patent/RU2752680C2/en
Publication of RU2019143008A publication Critical patent/RU2019143008A/en
Publication of RU2019143008A3 publication Critical patent/RU2019143008A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2752680C2 publication Critical patent/RU2752680C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: internal combustion.
SUBSTANCE: invention can be used in internal combustion engines. The power plant for utilizing the thermal energy of the exhaust gases of internal combustion engines contains a turbine (7), a liquid-jet ejector (6) of a turbine, a condensate pump (5), a condenser (9), an electric generator (8), a pressure reducing valve (12) and an engine coolant circulation circuit (1) internal combustion. The liquid inlet of the liquid-jet ejector (6) is connected to the outlet of the high-pressure condensate pump (5) installed after the condenser (9). An electric generator (8) is installed on the same shaft with a turbine (7), the outlet of which is connected to the inlet of a condenser (9) cooled by a fan (10). The coolant circuit of the internal combustion engine (1) includes a cooling jacket (2) and a circulation pump (3). There is a recuperative heat exchanger (4) installed in the cooling jacket (2) in such a way that the inlet to its heating part is connected to the outlet of the cooling jacket (2), and the outlet from the heating part through the circulation pump (3) is connected to the jacket inlet (2) cooling. The inlet through the heated part is connected to the outlet of the high-pressure condensate pump (5), and the outlet through the heated part is connected to the liquid inlet of the liquid-jet ejector (6) of the turbine. The gas inlet of the liquid-jet ejector (6) of the turbine is connected to the outlet of the exhaust gases from the internal combustion engine (1), and the outlet is connected to the inlet of the turbine (7). The inlet of the condenser is connected to the inlet of the vapor of the liquid-jet condenser ejector. The condensate inlet of the condenser (9) is connected via a pressure reducing valve (12) to the outlet of the high-pressure condensate pump (5). The outlet of the liquid-jet ejector (11) of the condenser is connected to the inlet of the separator (13). The gas outlet of the separator (13) is connected through a pipe (14) to the atmosphere, and the liquid outlet is connected to the inlet of the high-pressure condensate pump (5).
EFFECT: technical result consists in increasing the use of the heat of the exhaust gases of the engine.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (далее «двигатель»), преимущественно к дизель-агрегатам тепловозов железных дорог, и предназначено для повышения энергетической эффективности за счет наиболее полного использования тепла их отработавших газов и тепла систем охлаждения в целях дополнительной выработки электроэнергии.The invention relates to internal combustion engines (hereinafter referred to as the "engine"), mainly to diesel units of diesel locomotives of railways, and is intended to increase energy efficiency due to the fullest use of the heat of their exhaust gases and heat of cooling systems for the purpose of additional electricity generation.

Известно устройство для утилизации теплоты отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2188332), содержащее последовательно соединенные парогенератор, сепаратор пара с паровой и жидкостной полостями, паровую турбину, конденсатор пара, емкость сбора конденсата и циркуляционный насос, снабженный обводным каналом с установленным в нем регулируемым дросселем, управляемым датчиком уровня жидкости, при этом жидкостная полость сепаратора пара снабжена измерительной емкостью с размещенным в ней датчиком уровня жидкости и сообщенной с емкостью сбора конденсата через калиброванное отверстие.A device for utilizing the heat of exhaust gases from an internal combustion engine (RF patent No. 2188332) is known, containing a series-connected steam generator, a steam separator with steam and liquid cavities, a steam turbine, a steam condenser, a condensate collection tank and a circulation pump equipped with a bypass channel installed in it an adjustable throttle controlled by a liquid level sensor, while the liquid cavity of the vapor separator is equipped with a measuring tank with a liquid level sensor placed therein and communicated with the condensate collection tank through a calibrated hole.

К недостаткам устройства для утилизации теплоты отработавших газов двигателя внутреннего сгорания можно отнести следующие: сложность конструкции и большие габаритные размеры пароперегревателя из-за поверхностного теплообменника, вызывающие трудности его применения на транспортных установках, и потери теплоты при теплопередаче в поверхностном теплообменнике при конвективном теплообмене по сравнению с жидкоструйным эжектором турбины, в котором теплообмен происходит смешением отработавших газов двигателя и конденсата.The disadvantages of a device for utilizing the heat of exhaust gases of an internal combustion engine include the following: the complexity of the design and large overall dimensions of the superheater due to the surface heat exchanger, which cause difficulties in its use in transport installations, and heat loss during heat transfer in the surface heat exchanger during convective heat exchange compared to a liquid-jet turbine ejector, in which heat exchange occurs by mixing engine exhaust gases and condensate.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является установка для утилизации тепловой энергии (патент РФ №68599), содержащая контур циркуляции охлаждающей воды, который состоит из рубашки охлаждения двигателя, циркуляционного насоса рубашки охлаждения двигателя, подключенного нагнетательным патрубком к ее входу и пароотделитель, впуск которого через редукционный вентиль соединен с выходом рубашки охлаждения двигателя, а выход через обратный клапан соединен с пароперегревателем, установленным в магистрали выпуска отработавших газов двигателя и соединенным выпускным патрубком с паровой турбиной, выходной патрубок которой соединен со входом конденсатора. Дополнительно содержит высоконапорный насос и двухфазный (струйный) эжектор, имеющий вход по пару и вход по жидкости. Выходной патрубок паровой турбины соединен с входом по пару двухфазного эжектора. Выход конденсатора соединен со входом высоконапорного насоса, выход которого соединен со входом по жидкости двухфазного эжектора. Выход двухфазного эжектора соединен со входом циркуляционного насоса, который также соединен с водяной полостью пароотделителя с помощью трубопровода. В установке предусмотрено воздушное охлаждение конденсатора с помощью вентилятора. В качестве нагрузки к паровой турбине подключен электрогенератор.The closest to the claimed invention in terms of the totality of essential features is an installation for utilization of thermal energy (RF patent No. 68599), containing a cooling water circulation circuit, which consists of an engine cooling jacket, a circulation pump for an engine cooling jacket connected by a discharge pipe to its inlet and a steam separator, the inlet of which is connected through the pressure reducing valve to the outlet of the engine cooling jacket, and the outlet through the check valve is connected to a superheater installed in the exhaust gas line of the engine and connected to the outlet pipe with a steam turbine, the outlet pipe of which is connected to the inlet of the condenser. Additionally, it contains a high-pressure pump and a two-phase (jet) ejector with a steam inlet and a liquid inlet. The outlet of the steam turbine is connected to the inlet by a pair of a two-phase ejector. The condenser outlet is connected to the inlet of the high-pressure pump, the outlet of which is connected to the liquid inlet of the two-phase ejector. The outlet of the two-phase ejector is connected to the inlet of the circulation pump, which is also connected to the water cavity of the steam separator by means of a pipeline. The unit provides for air cooling of the condenser using a fan. An electric generator is connected as a load to the steam turbine.

Установка для утилизации тепловой энергии (прототип) имеет следующие недостатки:Installation for utilization of thermal energy (prototype) has the following disadvantages:

- малое количество пара, получаемого за счет внутреннего теплосодержания воды, при ее дросселировании в редукционном вентиле, так как необходимая для парообразования теплота более чем в пять раз больше, чем теплосодержание воды, поступающей из рубашки охлаждения контура циркуляции охлаждающей воды двигателя, что снижает выработку установкой электроэнергии; дополнительно к этому, конвективный способ передачи теплоты в пароперегревателе не обеспечивает полную передачу теплоты от отработавших газов двигателя к пару, в результате чего значительная часть ее теплоты удаляется в атмосферу и не используется для его перегрева и выработки электроэнергии.- a small amount of steam obtained due to the internal heat content of water when it is throttled in the reduction valve, since the heat required for vaporization is more than five times greater than the heat content of the water coming from the cooling jacket of the engine cooling water circulation loop, which reduces the production of the unit electricity; in addition, the convective method of heat transfer in a superheater does not provide complete heat transfer from engine exhaust gases to steam, as a result of which a significant part of its heat is removed into the atmosphere and is not used for overheating and generating electricity.

- сложная система генерирования пара для паровой турбины, включающая редукционный вентиль, пароотделитель, пароперегреватель и обратный клапан, работающий в постоянном прерывистом режиме, усложняют структурную схему установки, снижают надежность работы и увеличивают ее габариты;- a complex system for generating steam for a steam turbine, including a pressure reducing valve, a steam separator, a superheater and a non-return valve operating in a continuous intermittent mode, complicate the structural diagram of the installation, reduce the reliability of operation and increase its dimensions;

- отсутствует удаление из конденсатора неконденсирующихся газов, что может привести к их накоплению в контуре циркуляции охлаждающей воды, а следовательно, к ухудшению теплообменных процессов в конденсаторе и рубашке охлаждения двигателя, и в конечном счете, к снижению КПД установки.- there is no removal of non-condensable gases from the condenser, which can lead to their accumulation in the cooling water circuit, and, consequently, to deterioration of heat exchange processes in the condenser and the engine cooling jacket, and ultimately to a decrease in the efficiency of the installation.

Задачей изобретения является разработка более эффективной энергоустановки для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, с увеличенной, благодаря полному использованию теплоты отработавших газов двигателя, выработкой электроэнергии, уменьшенными габаритными размерами, а также с повышенным КПД и большей надежностью.The objective of the invention is to develop a more efficient power plant for utilizing the thermal energy of the exhaust gases of internal combustion engines, with increased, due to the full use of the heat of the exhaust gases of the engine, power generation, reduced overall dimensions, as well as with increased efficiency and greater reliability.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- увеличение выработки электроэнергии за счет использования всей массы и теплосодержания отработавших газов двигателя внутреннего сгорания в результате более полной передачи теплоты от отработавших газов к конденсату при протекании тепло- и массообменных процессов в жидкоструйном эжекторе турбины, а также благодаря использованию дополнительного количества теплоты, получаемого посредством рекуперативного теплообменника от рубашки охлаждения двигателя внутреннего сгорания;- an increase in electricity generation due to the use of the entire mass and heat content of the exhaust gases of the internal combustion engine as a result of a more complete transfer of heat from the exhaust gases to the condensate during heat and mass transfer processes in the liquid-jet turbine ejector, as well as due to the use of an additional amount of heat obtained through the recuperative a heat exchanger from the cooling jacket of an internal combustion engine;

- упрощение схемы, уменьшение габаритов, повышение КПД и надежности работы энергоустановки, благодаря применению жидкоструйного эжектора турбины вместо ряда устройств у прототипа: редукционного вентиля, пароотделителя, обратного клапана и пароперегревателя.- simplification of the circuit, reduction in size, increase in efficiency and reliability of the power plant operation, thanks to the use of a liquid-jet turbine ejector instead of a number of devices in the prototype: a pressure reducing valve, a steam separator, a check valve and a superheater.

Технический результат изобретения достигается с помощью энергоустановки для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащей жидкоструйный эжектор турбины, вход по жидкости которого соединен с выходом высоконапорного конденсатного насоса, установленного после конденсатора, электрогенератор, установленный на одном валу с турбиной, выход которой соединен с входом конденсатора, охлаждаемого с помощью вентилятора, редукционный вентиль, контур циркуляции охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, включающий рубашку охлаждения и циркуляционный насос, рекуперативный теплообменник, установленный в рубашку охлаждения таким образом, что вход в его обогревающую часть соединен с выходом рубашки охлаждения, а выход из обогревающей части через циркуляционный насос соединен с входом рубашки охлаждения, в свою очередь вход по обогреваемой части соединен с выходом высоконапорного конденсатного насоса, а выход по обогреваемой части соединен с входом по жидкости жидкоструйного эжектора турбины, вход по газу жидкоструйного эжектора турбины соединен с выходом отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания, а выход соединен с входом турбины, при этом вход конденсатора сообщен с входом по пару жидкоструйного эжектора конденсатора, вход по конденсату которого соединен через редукционный вентиль с выходом высоконапорного конденсатного насоса, а выход жидкоструйного эжектора конденсатора соединен с входом сепаратора, выход по газу которого соединен через трубу с атмосферой, а выход по жидкости соединен с входом высоконапорного конденсатного насоса.The technical result of the invention is achieved using a power plant for utilizing the thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines, containing a liquid-jet turbine ejector, the inlet of which is connected to the outlet of a high-pressure condensate pump installed after the condenser, an electric generator mounted on the same shaft with a turbine, the outlet of which is connected to the inlet of the condenser cooled by a fan, a pressure reducing valve, a coolant circuit of an internal combustion engine, including a cooling jacket and a circulation pump, a recuperative heat exchanger installed in the cooling jacket in such a way that the inlet to its heating part is connected to the outlet of the cooling jacket, and the outlet from the heating part through a circulation pump is connected to the inlet of the cooling jacket, in turn, the inlet through the heated part is connected to the outlet of the high-pressure condensate pump, and the outlet through the heated part is connected to the inlet through liquid of the turbine liquid-jet ejector, the gas inlet of the turbine liquid-jet ejector is connected to the exhaust gas outlet from the internal combustion engine, and the outlet is connected to the turbine inlet, while the condenser inlet is connected to the condenser inlet via a pair of the condenser liquid-jet ejector, the condensate inlet of which is connected through a pressure reducing valve to the outlet of the high-pressure condensate pump, and the outlet of the liquid-jet ejector of the condenser is connected to the inlet of the separator, the gas outlet of which is connected through a pipe to the atmosphere, and the liquid outlet is connected to the inlet of the high-pressure condensate pump.

По результатам проектных расчетов производство дополнительного количества электрической энергии в результате использования утилизации тепла отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (например, дизель-агрегата) тепловоза и части теплоты от его системы охлаждения составляет до 4%, что представляет практический интерес для получения дополнительной мощности либо для снижения удельного эффективного расхода топлива.According to the results of design calculations, the production of an additional amount of electrical energy as a result of the use of heat recovery from the exhaust gases of an internal combustion engine (for example, a diesel unit) of a diesel locomotive and part of the heat from its cooling system is up to 4%, which is of practical interest for obtaining additional power or for reducing specific effective fuel consumption.

На чертеже представлена принципиальная схема энергоустановки для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.The drawing shows a schematic diagram of a power plant for utilizing the thermal energy of the exhaust gases of an internal combustion engine.

Энергоустановка для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания 1 состоит из контура циркуляции охлаждающей жидкости, включающего рубашку охлаждения 2, циркуляционный насос 3 и рекуперативный теплообменник 4, установленный в рубашку охлаждения 2 таким образом, что вход в его обогревающую часть соединен с выходом рубашки охлаждения 2, а выход из обогревающей части через циркуляционный насос 3 соединен с входом рубашки охлаждения 2. В свою очередь, вход по обогреваемой части рекуперативного теплообменника 4 соединен с выходом высоконапорного конденсатного насоса 5, а выход по обогреваемой части соединен с входом по жидкости жидкоструйного эжектора турбины 6, при этом вход по газу жидкоструйного эжектора турбины 6, соединен с выходом отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания 1. Выход из жидкоструйного эжектора турбины 6 соединен с входом турбины 7, установленной на одном валу с электрогенератором 8, а выход турбины 7 соединен с входом конденсатора 9, охлаждаемого с помощью вентилятора 10. Для удаления неконденсирующихся газов из конденсатора 9 вход по пару жидкоструйного эжектора конденсатора 11 соединен с конденсатором 9, вход по конденсату соединен через редукционный вентиль 12 с выходом высоконапорного конденсатного насоса 5, а выход жидкоструйного эжектора конденсатора 11 соединен с входом сепаратора 13, выход по жидкости которого соединен с входом высоконапорного конденсатного насоса 5, а выход по газу через трубу 14 сообщен с атмосферой.The power plant for the utilization of the thermal energy of the exhaust gases of internal combustion engines 1 consists of a coolant circulation circuit including a cooling jacket 2, a circulation pump 3 and a recuperative heat exchanger 4 installed in a cooling jacket 2 in such a way that the inlet to its heating part is connected to the outlet of the cooling jacket 2, and the outlet from the heating part through the circulation pump 3 is connected to the inlet of the cooling jacket 2. In turn, the inlet through the heated part of the recuperative heat exchanger 4 is connected to the outlet of the high-pressure condensate pump 5, and the outlet through the heated part is connected to the liquid inlet of the liquid-jet turbine ejector 6, while the gas inlet of the liquid-jet ejector of the turbine 6 is connected to the outlet of the exhaust gases from the internal combustion engine 1. The outlet from the liquid-jet ejector of the turbine 6 is connected to the inlet of the turbine 7 installed on the same shaft with the electric generator 8, and the outlet of the turbine 7 is connected to the inlet condensation torus 9, cooled with a fan 10. To remove non-condensable gases from condenser 9, the steam inlet of the liquid-jet ejector of the condenser 11 is connected to the condenser 9, the inlet through the condensate is connected through the pressure reducing valve 12 to the outlet of the high-pressure condensate pump 5, and the outlet of the liquid-jet ejector of the condenser 11 is connected with the inlet of the separator 13, the liquid outlet of which is connected to the inlet of the high-pressure condensate pump 5, and the gas outlet through the pipe 14 is connected to the atmosphere.

Необходимость создания предлагаемого изобретения диктуется потребностью в рекуперации теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и теплоты контура циркуляции охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания (например, дизель-агрегата) большой мощности для получения дополнительного количества электроэнергии. Все основные устройства, входящие в состав схемы предлагаемого изобретения освоены в промышленности, что подтверждает осуществимость их промышленного производства и внедрения.The need to create the proposed invention is dictated by the need to recuperate the heat of the exhaust gases of internal combustion engines and the heat of the coolant circulation circuit of an internal combustion engine (for example, a diesel unit) of high power to obtain additional electricity. All the main devices that make up the circuit of the proposed invention have been mastered in the industry, which confirms the feasibility of their industrial production and implementation.

Энергоустановка для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом.Power plant for utilization of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines operates as follows.

Отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания 1 поступают на вход по газу в жидкоструйный эжектор турбины 6, а на вход по жидкости жидкоструйного эжектора турбины 6 высоконапорным конденсатным насосом 5 через обогреваемую часть рекуперативного теплообменника 4 подается конденсат (нагреваемая среда), который нагревается через теплообменную стенку в рекуперативном теплообменнике 4 теплотой, передаваемой от охлаждающей жидкости контура циркуляции охлаждающей жидкости, подача которого в обогревающую часть рекуперативного теплообменника 4 осуществляется циркуляционным насосом 3 через рубашку охлаждения 2. Передаваемая часть теплоты конденсату от охлаждающей жидкости способствует увеличению выработки электроэнергии энергоустановки. Использование одного простого по конструкции жидкоструйного эжектора турбины 6 вместо четырех устройств: сложных пароперегревателя и пароотделителя, а также редукционного вентиля и обратного клапана, позволяет увеличить КПД, повысить надежность и уменьшить габариты энергоустановки для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.Exhaust gases from the internal combustion engine 1 enter the gas inlet into the liquid-jet ejector of the turbine 6, and the high-pressure condensate pump 5 through the heated part of the recuperative heat exchanger 4 is fed to the liquid-jet ejector of the turbine 6, which is heated through the heat exchange wall into in the recuperative heat exchanger 4 by the heat transferred from the coolant to the coolant circulation loop, which is supplied to the heating part of the recuperative heat exchanger 4 by the circulation pump 3 through the cooling jacket 2. The transferred part of the heat to the condensate from the coolant helps to increase the power generation of the power plant. The use of one simple in design liquid-jet ejector of turbine 6 instead of four devices: a complex superheater and steam separator, as well as a pressure reducing valve and a check valve, makes it possible to increase the efficiency, improve reliability and reduce the size of the power plant for utilizing the thermal energy of the exhaust gases of internal combustion engines.

На входе по жидкости в жидкоструйный эжектор турбины 6 конденсат, имеющий высокое давление, эжектирует все отработавшие газы двигателя, где в результате взаимного обмена кинетической энергией струи конденсата и теплоты отработавших газов двигателя внутреннего сгорания 1 при их смешения в жидкоструйном эжекторе турбины 6 образуется парогазовая смесь высокой температуры, благодаря которой повышается мощность турбины, в результате чего увеличивается выработка электроэнергии и КПД установки. После жидкоструйного эжектора турбины парогазовая смесь высокой температуры подается в турбину 7, где происходит ее расширение и превращение на лопатках рабочего колеса турбины 7 в механическую работу, которая в электрогенераторе 8, установленному на одном валу с турбиной 7, преобразуется в электрическую энергию.At the liquid inlet into the liquid-jet ejector of the turbine 6, high-pressure condensate ejects all the exhaust gases of the engine, where, as a result of the mutual exchange of the kinetic energy of the condensate jet and the heat of the exhaust gases of the internal combustion engine 1, when they are mixed in the liquid-jet ejector of the turbine 6, a high-vapor-gas mixture is formed. temperature, due to which the power of the turbine increases, as a result of which the power generation and the efficiency of the installation increase. After the liquid-jet turbine ejector, the high-temperature steam-gas mixture is fed into the turbine 7, where it expands and transforms on the blades of the turbine 7 impeller into mechanical work, which is converted into electrical energy in the electric generator 8 installed on the same shaft with the turbine 7.

Отработавшая в турбине 7 высокотемпературная парогазовая смесь поступает в конденсатор 9, охлаждаемый воздухом с помощью вентилятора 10. Для улучшения условий конденсации не сконденсировавшиеся газы из конденсатора 9 удаляются с помощью жидкоструйного эжектора конденсатора 11, на вход по конденсату которого под большим давлением в камеру смешения подается через сопло с большой скоростью конденсат, расход которого настраивается редукционным вентилем 12. Под действием разрежения, созданного струей конденсата, в камере смешения жидкоструйного эжектора конденсатора 11 из конденсатора 9 эжектируется паровоздушная смесь. После смешения, полученная в жидкоструйном эжекторе конденсатора 11, смесь подается в сепаратор 13, где происходит ее разделение на конденсат и газ, при этом конденсат поступает на вход высоконапорного конденсатного насоса 5, а газ через трубу 14 выходит в атмосферу.The high-temperature vapor-gas mixture spent in the turbine 7 enters the condenser 9, cooled by air using the fan 10. To improve the condensation conditions, the non-condensed gases from the condenser 9 are removed using the liquid-jet ejector of the condenser 11, to the inlet through the condensate of which, under high pressure, into the mixing chamber is fed through a nozzle with a high speed condensate, the flow rate of which is adjusted by a pressure reducing valve 12. Under the action of a vacuum created by a stream of condensate, a vapor-air mixture is ejected in the mixing chamber of the liquid-jet ejector of the condenser 11 from the condenser 9. After mixing, obtained in the liquid-jet ejector of the condenser 11, the mixture is fed to the separator 13, where it is separated into condensate and gas, while the condensate enters the inlet of the high-pressure condensate pump 5, and the gas exits through the pipe 14 into the atmosphere.

Для замыкания цикла высоконапорный конденсатный насос 5 через обогреваемую часть рекуперативного теплообменника 4, получив теплоту от охлаждающей жидкости рубашки охлаждения 2 двигателя внутреннего сгорания 1, нагнетает конденсат на вход по жидкости в жидкоструйный эжектор турбины 6. На этом цикл замыкается.To close the cycle, the high-pressure condensate pump 5 through the heated part of the recuperative heat exchanger 4, having received heat from the cooling liquid of the cooling jacket 2 of the internal combustion engine 1, pumps condensate to the liquid inlet into the liquid-jet ejector of the turbine 6. This closes the cycle.

Claims (1)

Энергоустановка для утилизации тепловой энергии отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащая жидкоструйный эжектор турбины, вход по жидкости которого соединен с выходом высоконапорного конденсатного насоса, установленного после конденсатора, электрогенератор, установленный на одном валу с турбиной, выход которой соединен с входом конденсатора, охлаждаемого с помощью вентилятора, редукционный вентиль, контур циркуляции охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, включающий рубашку охлаждения и циркуляционный насос, отличающаяся тем, что дополнительно содержит рекуперативный теплообменник, установленный в рубашку охлаждения таким образом, что вход в его обогревающую часть соединен с выходом рубашки охлаждения, а выход из обогревающей части через циркуляционный насос соединен с входом рубашки охлаждения, в свою очередь вход по обогреваемой части соединен с выходом высоконапорного конденсатного насоса, а выход по обогреваемой части соединен с входом по жидкости жидкоструйного эжектора турбины, вход по газу жидкоструйного эжектора турбины соединен с выходом отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания, а выход соединен с входом турбины, при этом вход конденсатора сообщен с входом по пару жидкоструйного эжектора конденсатора, вход по конденсату которого соединен через редукционный вентиль с выходом высоконапорного конденсатного насоса, а выход жидкоструйного эжектора конденсатора соединен с входом сепаратора, выход по газу которого соединен через трубу с атмосферой, а выход по жидкости соединен с входом высоконапорного конденсатного насоса.Power plant for utilization of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines, containing a liquid-jet turbine ejector, the liquid inlet of which is connected to the outlet of a high-pressure condensate pump installed after the condenser, an electric generator installed on the same shaft with a turbine, the outlet of which is connected to the inlet of a condenser cooled by means of fan, a pressure reducing valve, a coolant circulation circuit of an internal combustion engine, including a cooling jacket and a circulation pump, characterized in that it additionally contains a recuperative heat exchanger installed in the cooling jacket in such a way that the inlet to its heating part is connected to the outlet of the cooling jacket, and the outlet from the heating part through a circulation pump is connected to the inlet of the cooling jacket, in turn, the inlet through the heated part is connected to the outlet of the high-pressure condensate pump, and the outlet through the heated part is connected to the liquid inlet. liquid-jet turbine ejector, the gas inlet of the turbine liquid-jet ejector is connected to the exhaust gas outlet from the internal combustion engine, and the outlet is connected to the turbine inlet, while the condenser inlet is connected to the inlet via a pair of the condenser liquid-jet ejector, the condensate inlet of which is connected through a pressure reducing valve to the outlet high-pressure condensate pump, and the outlet of the liquid-jet ejector of the condenser is connected to the inlet of the separator, the gas outlet of which is connected through a pipe to the atmosphere, and the liquid outlet is connected to the inlet of the high-pressure condensate pump.
RU2019143008A 2019-12-23 2019-12-23 Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines RU2752680C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143008A RU2752680C2 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143008A RU2752680C2 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019143008A RU2019143008A (en) 2021-06-23
RU2019143008A3 RU2019143008A3 (en) 2021-06-23
RU2752680C2 true RU2752680C2 (en) 2021-07-29

Family

ID=76504590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143008A RU2752680C2 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752680C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1076541A (en) * 1965-01-12 1967-07-19 Green & Son Ltd Improvements in or relating to steam generators for extracting heat from the exhaust gases of internal combustion engines
CH611979A5 (en) * 1976-04-02 1979-06-29 Sulzer Ag Two-stroke piston internal combustion engine with a steam turbine utilising the exhaust heat of the supercharger turbine
US4657290A (en) * 1984-10-03 1987-04-14 Linden Craig L Co-generation plant module system
RU2188332C2 (en) * 2000-10-11 2002-08-27 Крайнюк Александр Иванович Internal combustion engine exhaust gas heat recovery device
RU68599U1 (en) * 2007-07-31 2007-11-27 Юрий Михайлович Блаво INSTALLATION FOR DISPOSAL OF HEAT ENERGY
RU2370658C2 (en) * 2007-01-24 2009-10-20 Харас Исхакович Акчурин Method to operate combined engine with two phase working medium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1076541A (en) * 1965-01-12 1967-07-19 Green & Son Ltd Improvements in or relating to steam generators for extracting heat from the exhaust gases of internal combustion engines
CH611979A5 (en) * 1976-04-02 1979-06-29 Sulzer Ag Two-stroke piston internal combustion engine with a steam turbine utilising the exhaust heat of the supercharger turbine
US4657290A (en) * 1984-10-03 1987-04-14 Linden Craig L Co-generation plant module system
RU2188332C2 (en) * 2000-10-11 2002-08-27 Крайнюк Александр Иванович Internal combustion engine exhaust gas heat recovery device
RU2370658C2 (en) * 2007-01-24 2009-10-20 Харас Исхакович Акчурин Method to operate combined engine with two phase working medium
RU68599U1 (en) * 2007-07-31 2007-11-27 Юрий Михайлович Блаво INSTALLATION FOR DISPOSAL OF HEAT ENERGY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019143008A (en) 2021-06-23
RU2019143008A3 (en) 2021-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103953404A (en) Organic Rankine cycle power generation device utilizing exhaust waste heat of gas turbine engine
CN103939215A (en) Organic Rankin cycle generation device using residual heat of gas turbine
KR101935637B1 (en) Combined cycle power generation system
KR101753526B1 (en) Combined cycle power generation system
RU2273741C1 (en) Gas-steam plant
RU2752680C2 (en) Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines
RU2616148C2 (en) Electric power generation device with high temperature vapour-gas condensing turbine
RU2409746C2 (en) Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine
CN203822468U (en) Organicrankine cycle power generation device using waste heat of gas turbine
RU2411368C2 (en) Operating method of power plant with gas turbine unit
RU134993U1 (en) INSTALLATION OF ELECTRIC-HEAT-WATER SUPPLIES
CN203796340U (en) Organic Rankin cyclic electricity generation device for utilizing exhaust waste heat of combustion gas turbine
RU2740670C1 (en) Method of operation of steam-gas plant of power plant
CN113047919A (en) Multi-backpressure gas-steam combined cycle power generation system
RU150661U1 (en) STEAM-GAS TURBINE INSTALLATION
US11913402B2 (en) Diesel-steam power plant
RU2777999C1 (en) Combined-cycle power plant
RU2605879C2 (en) Power plant combined-cycle plant
CN222976893U (en) Screw expander hot water power generation system
RU2362890C2 (en) Steam-and-gas turbo-installation
RU2799696C1 (en) Combined cycle power plant unit
RU2803822C1 (en) Method for operation of the combined-cycle unit of the power plant
RU123841U1 (en) ENERGY INSTALLATION
RU2784165C1 (en) Method for operation of a combined gas and steam unit of a power plant
RU2779348C1 (en) Steam turbine unit of a double-circuit nuclear power plant