發(fā)動機尾氣余熱利用技術(shù)

1、汽車發(fā)動機尾氣余熱利用技術(shù)2014.9環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組 背景介紹背景介紹 有關(guān)技術(shù)有關(guān)技術(shù) 效益分析效益分析 結(jié)論結(jié)論匯匯 報報 提提 綱綱環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組背景介紹背景介紹 自自2020世紀世紀7070年代世界性的能源危機發(fā)生以來，能年代世界性的能源危機發(fā)生以來，能源問題受到世界各國普遍重視，各經(jīng)濟大國都致力搶源問題受到世界各國普遍重視，各經(jīng)濟大國都致力搶占能源市場同時，對節(jié)能技術(shù)的重視程度也大大加強。占能源市場同時，對節(jié)能技術(shù)的重視程度也大大加強。 隨著人們生活水平的提高，汽車保有量越來越大，隨著人們生活水平的提高，汽車

2、保有量越來越大，汽車能源消耗在總能源消耗中所占的比例越來越高，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(jié)能問題越來越受到各國關(guān)注。汽車節(jié)能問題越來越受到各國關(guān)注。環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組背景介紹背景介紹 調(diào)查研究表明，汽車發(fā)動機動力輸出功率只占燃調(diào)查研究表明，汽車發(fā)動機動力輸出功率只占燃油燃燒總熱量的油燃燒總熱量的30%-45%(30%-45%(柴油機柴油機) )或或20%-30%(20%-30%(汽油機汽油機) )。以余熱形式排出車外的能量占燃燒總能量的以余熱形式排出車外的能量占燃燒總能量的55%-55%-70%(70%(柴油機柴油機) )或或80%-7

3、0%(80%-70%(汽油機汽油機) )。表表1 1 發(fā)動機發(fā)動機熱平衡表熱平衡表環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組 背景介紹背景介紹 有關(guān)技術(shù)有關(guān)技術(shù) 效益分析效益分析 結(jié)論結(jié)論匯匯 報報 提提 綱綱環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組余熱利用技術(shù)余熱利用技術(shù) 國內(nèi)外汽車余熱利用的技術(shù)，從熱源來看，有利國內(nèi)外汽車余熱利用的技術(shù)，從熱源來看，有利用發(fā)動機冷卻水余熱和利用排氣余熱兩種，從用途上用發(fā)動機冷卻水余熱和利用排氣余熱兩種，從用途上來看，有制冷空調(diào)、發(fā)電、采暖、改良燃料、渦輪增來看，有制冷空調(diào)、發(fā)電、采暖、改良燃料、渦輪增壓、室內(nèi)濕度控制和空氣凈化等方式。

4、壓、室內(nèi)濕度控制和空氣凈化等方式。環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組u汽車空調(diào)中，占統(tǒng)治地位的是蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，汽車空調(diào)中，占統(tǒng)治地位的是蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，轎車空調(diào)一般要消耗轎車空調(diào)一般要消耗8-12%8-12%的發(fā)動機動力，增加油耗，的發(fā)動機動力，增加油耗，加大排放；另一方面易引起水箱過熱，影響轎車動力性。加大排放；另一方面易引起水箱過熱，影響轎車動力性。u為解決舒適性與制冷功耗之間的矛盾，回收和利用發(fā)為解決舒適性與制冷功耗之間的矛盾，回收和利用發(fā)動機排氣余熱驅(qū)動汽車空調(diào)制冷，是理想的節(jié)能方案。動機排氣余熱驅(qū)動汽車空調(diào)制冷，是理想的節(jié)能方案。1.1.余熱制冷技術(shù)余熱制

5、冷技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組u汽車空調(diào)制冷技術(shù)主要有吸收式和吸附式兩種。汽車空調(diào)制冷技術(shù)主要有吸收式和吸附式兩種。u吸收式制冷采用液態(tài)工質(zhì)，吸收式制冷采用液態(tài)工質(zhì)，COPCOP值較大。缺點是結(jié)構(gòu)值較大。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，不適用于顛簸、運動狀態(tài)的汽車。復(fù)雜、造價高，不適用于顛簸、運動狀態(tài)的汽車。u吸附式制冷采用固態(tài)工質(zhì)制冷，結(jié)構(gòu)簡單、造價低，吸附式制冷采用固態(tài)工質(zhì)制冷，結(jié)構(gòu)簡單、造價低，適用于顛簸、運動狀態(tài)的汽車。缺點是適用于顛簸、運動狀態(tài)的汽車。缺點是COPCOP值較低。值較低。1.1.余熱制冷技術(shù)余熱制冷技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項

6、目組發(fā)動機工作時，排氣閥門處的溫度大約為發(fā)動機工作時，排氣閥門處的溫度大約為400-500400-500。對于發(fā)動機輸出功率為對于發(fā)動機輸出功率為170kW(228170kW(228馬力馬力) )的汽車來說，其的汽車來說，其能量分布為能量分布為: :全部燃燒熱全部燃燒熱600kW600kW；軸功輸出；軸功輸出170kW170kW；輻射、；輻射、冷卻換熱冷卻換熱230kW230kW；廢氣余熱；廢氣余熱200kW200kW。余熱制冷潛力巨大。余熱制冷潛力巨大。1.1.余熱制冷技術(shù)余熱制冷技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組利用汽車發(fā)動機廢氣余熱發(fā)電常用方法有半導(dǎo)體溫利用汽車發(fā)動

7、機廢氣余熱發(fā)電常用方法有半導(dǎo)體溫差發(fā)電、斯特林循環(huán)發(fā)電。差發(fā)電、斯特林循環(huán)發(fā)電。2.2.余熱發(fā)電技術(shù)余熱發(fā)電技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組半導(dǎo)體溫差發(fā)電：半導(dǎo)體溫差發(fā)電：利用熱電材料的塞貝克效應(yīng)，將利用熱電材料的塞貝克效應(yīng)，將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能。熱能直接轉(zhuǎn)化為電能。2.2.余熱發(fā)電技術(shù)余熱發(fā)電技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組斯特林循環(huán)發(fā)電：斯特林循環(huán)發(fā)電：工質(zhì)從高溫?zé)嵩垂べ|(zhì)從高溫?zé)嵩? (汽車廢氣汽車廢氣) )吸收吸收熱量，膨脹做功，向低溫?zé)嵩捶艧岵⑹湛s，再次從熱量，膨脹做功，向低溫?zé)嵩捶艧岵⑹湛s，再次從熱源吸收熱量，循環(huán)上述過程。在每次循環(huán)過

8、程中，熱源吸收熱量，循環(huán)上述過程。在每次循環(huán)過程中，工質(zhì)吸收的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，而工質(zhì)做功過程中工質(zhì)吸收的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，而工質(zhì)做功過程中通過活塞的往復(fù)運動帶動直線發(fā)電機進一步將機械通過活塞的往復(fù)運動帶動直線發(fā)電機進一步將機械能轉(zhuǎn)化為電能。能轉(zhuǎn)化為電能。2.2.余熱發(fā)電技術(shù)余熱發(fā)電技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組氫燃料在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用還沒有得到廣泛推廣，氫燃料在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用還沒有得到廣泛推廣，氫燃料難以直接隨車儲存是主要制約因素。以甲醇氫燃料難以直接隨車儲存是主要制約因素。以甲醇代替氫氣隨車攜帶，并利用發(fā)動機排氣余熱將甲醇代替氫氣隨車攜帶，并利用發(fā)動機排氣余

9、熱將甲醇裂解為氫，將裂解的氫直接燃燒或者與汽油混合作裂解為氫，將裂解的氫直接燃燒或者與汽油混合作為發(fā)動機燃料，較好地解決了氫燃料在汽車發(fā)動機為發(fā)動機燃料，較好地解決了氫燃料在汽車發(fā)動機上的儲存、攜帶，使氫燃料在汽車發(fā)動機上的推廣上的儲存、攜帶，使氫燃料在汽車發(fā)動機上的推廣應(yīng)用成為可能。應(yīng)用成為可能。3.3.余熱制氫技術(shù)余熱制氫技術(shù)環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組甲醇催化熱解制氫原理：甲醇催化熱解制氫原理：3.3.余熱制氫技術(shù)余熱制氫技術(shù)上述反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣，能上述反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣，能使使汽油燃燒更徹底，節(jié)省燃汽油燃燒更徹底，節(jié)省燃料并改善了發(fā)動機廢氣排放。甲醇作為可再生能源

10、，能料并改善了發(fā)動機廢氣排放。甲醇作為可再生能源，能從植物秸桿等提取，可以緩解石油短缺危機。在原有的從植物秸桿等提取，可以緩解石油短缺危機。在原有的燃氣燃氣汽車上采用余熱制氫技術(shù)，改制費用很少。汽車上采用余熱制氫技術(shù)，改制費用很少。環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組 背景介紹背景介紹 有關(guān)技術(shù)有關(guān)技術(shù) 效益分析效益分析 結(jié)論結(jié)論匯匯 報報 提提 綱綱環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組環(huán)控節(jié)能工業(yè)余熱利用項目組背景介紹背景介紹 汽車發(fā)動機余熱利用潛力巨大，存在的問題主要汽車發(fā)動機余熱利用潛力巨大，存在的問題主要有：一是汽車余熱的品位較低，能量回收較困難；二有：一是汽車余熱的品位較低，能量回收較困難；二是余熱利用裝置要結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，效率是余熱利用裝置要結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，效率高；三是廢熱利用裝置