发动机尾气余热利用技术

1、汽车发动机尾气余热利用技术2014.9环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组1. 背景介绍背景介绍2. 有关技术有关技术3. 效益分析效益分析4.结论结论汇汇 报报 提提 纲纲环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组背景介绍背景介绍 自自2020世纪世纪7070年代世界性的能源危机发生以来，能年代世界性的能源危机发生以来，能源问题受到世界各国普遍重视，各经济大国都致力抢源问题受到世界各国普遍重视，各经济大国都致力抢占能源市场同时，对节能技术的重视程度也大大加强。占能源市场同时，对节能技术的重视程度也大大加强。 随着人们生活水平的提高，汽车保有量越来越大，随着人们生活水

2、平的提高，汽车保有量越来越大，汽车能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高，汽车能源消耗在总能源消耗中所占的比例越来越高，汽车节能问题越来越受到各国关注。汽车节能问题越来越受到各国关注。环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组背景介绍背景介绍 调查研究表明，汽车发动机动力输出功率只占燃调查研究表明，汽车发动机动力输出功率只占燃油燃烧总热量的油燃烧总热量的30%-45%(30%-45%(柴油机柴油机) )或或20%-30%(20%-30%(汽油机汽油机) )。以余热形式排出车外的能量占燃烧总能量的以余热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55%-55%-70%(70%(柴油机柴油机) )

3、或或80%-70%(80%-70%(汽油机汽油机) )。表表1 1 发动机热平衡表发动机热平衡表环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组1. 背景介绍背景介绍2. 有关技术有关技术3. 效益分析效益分析4.结论结论汇汇 报报 提提 纲纲环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组余热利用技术余热利用技术 国内外汽车余热利用的技术，从热源来看，有利国内外汽车余热利用的技术，从热源来看，有利用发动机冷却水余热和利用排气余热两种，从用途上用发动机冷却水余热和利用排气余热两种，从用途上来看，有制冷空调、发电、采暖、改良燃料、涡轮增来看，有制冷空调、发电、采暖、改良燃料、涡轮增压、室

4、内湿度控制和空气净化等方式。压、室内湿度控制和空气净化等方式。环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组u汽车空调中，占统治地位的是蒸汽压缩式空调系统，汽车空调中，占统治地位的是蒸汽压缩式空调系统，轿车空调一般要消耗轿车空调一般要消耗8-12%8-12%的发动机动力，增加油耗，的发动机动力，增加油耗，加大排放；另一方面易引起水箱过热，影响轿车动力性。加大排放；另一方面易引起水箱过热，影响轿车动力性。u为解决舒适性与制冷功耗之间的矛盾，回收和利用发为解决舒适性与制冷功耗之间的矛盾，回收和利用发动机排气余热驱动汽车空调制冷，是理想的节能方案。动机排气余热驱动汽车空调制冷，是理想的节能方案

5、。1.1.余热制冷技术余热制冷技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组u汽车空调制冷技术主要有吸收式和吸附式两种。汽车空调制冷技术主要有吸收式和吸附式两种。u吸收式制冷采用液态工质，吸收式制冷采用液态工质，COPCOP值较大。缺点是结构值较大。缺点是结构复杂、造价高，不适用于颠簸、运动状态的汽车。复杂、造价高，不适用于颠簸、运动状态的汽车。u吸附式制冷采用固态工质制冷，结构简单、造价低，吸附式制冷采用固态工质制冷，结构简单、造价低，适用于颠簸、运动状态的汽车。缺点是适用于颠簸、运动状态的汽车。缺点是COPCOP值较低。值较低。1.1.余热制冷技术余热制冷技术环控节能工业余热利用

6、项目组环控节能工业余热利用项目组发动机工作时，排气阀门处的温度大约为发动机工作时，排气阀门处的温度大约为400-500400-500。对于发动机输出功率为对于发动机输出功率为170kW(228170kW(228马力马力) )的汽车来说，其的汽车来说，其能量分布为能量分布为: :全部燃烧热全部燃烧热600kW600kW；轴功输出；轴功输出170kW170kW；辐射、；辐射、冷却换热冷却换热230kW230kW；废气余热；废气余热200kW200kW。余热制冷潜力巨大。余热制冷潜力巨大。1.1.余热制冷技术余热制冷技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组利用汽车发动机废气余热发电常

7、用方法有半导体温利用汽车发动机废气余热发电常用方法有半导体温差发电、斯特林循环发电。差发电、斯特林循环发电。2.2.余热发电技术余热发电技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组半导体温差发电：半导体温差发电：利用热电材料的塞贝克效应，将利用热电材料的塞贝克效应，将热能直接转化为电能。热能直接转化为电能。2.2.余热发电技术余热发电技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组斯特林循环发电：斯特林循环发电：工质从高温热源工质从高温热源( (汽车废气汽车废气) )吸收吸收热量，膨胀做功，向低温热源放热并收缩，再次从热量，膨胀做功，向低温热源放热并收缩，再次从热源吸收热量

8、，循环上述过程。在每次循环过程中，热源吸收热量，循环上述过程。在每次循环过程中，工质吸收的热能转化为机械能，而工质做功过程中工质吸收的热能转化为机械能，而工质做功过程中通过活塞的往复运动带动直线发电机进一步将机械通过活塞的往复运动带动直线发电机进一步将机械能转化为电能。能转化为电能。2.2.余热发电技术余热发电技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组氢燃料在汽车发动机上的应用还没有得到广泛推广，氢燃料在汽车发动机上的应用还没有得到广泛推广，氢燃料难以直接随车储存是主要制约因素。以甲醇氢燃料难以直接随车储存是主要制约因素。以甲醇代替氢气随车携带，并利用发动机排气余热将甲醇代替氢气

9、随车携带，并利用发动机排气余热将甲醇裂解为氢，将裂解的氢直接燃烧或者与汽油混合作裂解为氢，将裂解的氢直接燃烧或者与汽油混合作为发动机燃料，较好地解决了氢燃料在汽车发动机为发动机燃料，较好地解决了氢燃料在汽车发动机上的储存、携带，使氢燃料在汽车发动机上的推广上的储存、携带，使氢燃料在汽车发动机上的推广应用成为可能。应用成为可能。3.3.余热制氢技术余热制氢技术环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组甲醇催化热解制氢原理：甲醇催化热解制氢原理：3.3.余热制氢技术余热制氢技术上述反应中产生的氢气，能使汽油燃烧更彻底，节省燃上述反应中产生的氢气，能使汽油燃烧更彻底，节省燃料并改善了发动机

10、废气排放。甲醇作为可再生能源，能料并改善了发动机废气排放。甲醇作为可再生能源，能从植物秸杆等提取，可以缓解石油短缺危机。在原有的从植物秸杆等提取，可以缓解石油短缺危机。在原有的燃气汽车上采用余热制氢技术，改制费用很少。燃气汽车上采用余热制氢技术，改制费用很少。环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组1. 背景介绍背景介绍2. 有关技术有关技术3. 效益分析效益分析4.结论结论汇汇 报报 提提 纲纲环控节能工业余热利用项目组环控节能工业余热利用项目组背景介绍背景介绍 汽车发动机余热利用潜力巨大，存在的问题主要汽车发动机余热利用潜力巨大，存在的问题主要有：一是汽车余热的品位较低，能量回收较困难；二有：一是汽车余热的品位较低，能量回收较困难；二是余热利用装置要结构简单，体积小，重量轻，效率是余热利用装置要结构简单，体积小，重量轻，效率高；三是废热利用装