【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和egr的发动机余热回收系统和方法。
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。余热回收底循环系统因具有较高的运行效率，可实现内燃机梯级余热的高效回收，典型的余热回收底循环技术包括有机朗肯循环、蒸汽朗肯循环、卡琳娜循环及co2超临界循环等。
3、egr是exhaust gas re-circulation的缩写，即废气再循环的简称。高压废气再循环技术通过将部分涡轮前排气引入到进气管，使柴油机气缸内工作介质的氧浓度和燃烧温度降低，从而降低柴油机的氮氧化物排放。然而，egr技术会导致柴油机及其子系统流量不匹配问题：egr系统及相继增压系统中大、小涡轮增压器的运行模式会显著影响发动机余热种类、品质及分布。因此，在egr及相继增压系统的模式切换下，发动机余热种类及余热参数的变化使得典型余热回收底循环技术难以高效运行，因此设计出基于egr及相继增压系统的模式切换下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和egr的发动机余热回收系统和
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和egr的发动机余热回收系统，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、所述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所述第二压气机；排气集管连通两个排气支路，两个排气支路分别与所述第一涡轮和所述第二涡轮的废气入口连通，进气集管连通两个进气支路，两个进气支路分别与所述第一压气机和所述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开关阀连通所述第二涡轮的废气入口和所述第二压气机的空气出口，所述气缸旁通阀连通所述第一涡轮的废气入口和第一压气机的空气出口；所述egr开关阀后的进气支路上设置有egr废气换热器；
7、所述第一朗肯循环系统中包括第一工质泵，第一膨胀机和第一冷凝器，热源设备包括：所述egr废气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；
8、所述第二朗肯循环系统中包括第二工质泵，第二膨胀机和第二冷凝器，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。
9、第二方面，本专利技术提供了利用上述耦合相继增压和egr的发动机余热回收系统的耦合相继增压和egr的发动机余热回收方法，包括以下过程：
10、当柴油机处于低转速工况时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机关闭，第一朗肯循环系统中的工质经第一工质泵增压后，在第一压气机空气换热器和第一冷凝器之间循环；第二朗肯循环系统开启；
11、当柴油机处于中高转速工况时，第一涡轮和第一压气机开启，第二涡轮和第二压气机开启，egr废气换热器的空气入口关闭，第一朗肯循环系统中的工质经第一工质泵增压后，沿第一压气机空气换热器、第二涡轮废气换热器、第一膨胀机和第一冷凝器所连通的路径循环；第二朗肯循环系统开启；
12、当柴油机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，第二涡轮第二压气机关闭，egr开关阀和气缸旁通阀打开，第一朗肯循环中的工质经第一工质泵增压后，沿第一压气机空气换热器、egr废气换热器、第一膨胀机和第一冷凝器的路径循环；第二朗肯循环系统开启。
13、本专利技术的有益效果如下：
14、1.本专利技术可根据相继增压和egr系统的不同运行模式，实现柴油机梯级余热的高效回收，解决了现有技术中典型的余热回收底循环技术未能与可切换模式下的egr技术相结合的问题。当切断egr系统及第二涡轮压气机时，柴油机缸套水及流经第一涡轮后的废气驱动第二朗肯循环回路，第一压气机后空气经第一朗肯循环回路冷却；当切断egr、激活第二涡轮压气机时，第一压气机后空气及第二涡轮后废气驱动第一朗肯循环回路，柴油机缸套水及流经第一涡轮后的废气驱动第二朗肯循环回路；当激活egr、切断第二涡轮压气机时，第一压气机后空气及egr高温废气驱动第一朗肯循环回路，柴油机缸套水及流经第一涡轮后的废气驱动第二朗肯循环回路。多种模式的调整能够增加余热回收的热源种类，提高余热回收效率，进而提高柴油机的工作效率。
15、2.本专利技术在egr开关阀后的进气支路上设置有egr废气换热器，依据egr废气换热器的热源品质，将其连接入第一朗肯循环系统，并设置于第二涡轮废气换热器之前，实现第一工质从第一压气机空气换热器到egr废气换热器的升温过程，即在egr废气换热器中第一工质达到过热。
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1.一种耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，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和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，柴油机连通中温缸套水循环系统，中温缸套水循环系统中设置有缸套水换热器；第二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和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，第一压气机的空气出口后安装有第一压气机空气换热器，第一朗肯循环系统中的热源设备包括第一压气机空气换热器；
4.根据权利要求3所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，第一朗肯循环系统包括：沿第一朗肯循环工质流动方向依次连通的第一压气机空气换热器、EGR废气换热器、第二涡轮废气换热器、第一膨胀机、第一冷凝器和第一工质泵，第一工质泵的工质出口与第一压气机空气换热器的工质入口连通；
5.根据权利要求3所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，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
6.根据权利要求3所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，EGR换热器的空气入口安装有辅助风机开关阀，EGR换热器的空气出口安装有辅助风机，辅助风机开关阀的空气入口和辅助风机的空气出口通过安装有辅助风机旁通阀的空气管路连通。
7.根据权利要求1所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，第二朗肯循环系统包括依次相连的第二工质泵、第二冷凝器和第二膨胀机，第二膨胀机用于驱动第二发电机；以第一涡轮废气换热器的高温排气和缸套水换热器的中温缸套水为热源，通过第二膨胀机加以利用，驱动第二发电机发电；
8.根据权利要求1-7任一所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收系统，其特征在于，第一朗肯循环工质和第二朗肯循环工质相同，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和EGR的发动机余热回收系统的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收方法，其特征在于，包括以下过程：
10.根据权利要求9所述的耦合相继增压和EGR的发动机余热回收方法，其特征在于，包括以下过程：
...【技术特征摘要】
1.一种耦合相继增压和egr的发动机余热回收系统，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和egr的发动机余热回收系统，其特征在于，柴油机连通中温缸套水循环系统，中温缸套水循环系统中设置有缸套水换热器；第二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和egr的发动机余热回收系统，其特征在于，第一压气机的空气出口后安装有第一压气机空气换热器，第一朗肯循环系统中的热源设备包括第一压气机空气换热器；
4.根据权利要求3所述的耦合相继增压和egr的发动机余热回收系统，其特征在于，第一朗肯循环系统包括：沿第一朗肯循环工质流动方向依次连通的第一压气机空气换热器、egr废气换热器、第二涡轮废气换热器、第一膨胀机、第一冷凝器和第一工质泵，第一工质泵的工质出口与第一压气机空气换热器的工质入口连通；
5.根据权利要求3所述的耦合相继增压和egr的发动机余热回收系统，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与第二涡...
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