CN104533605B - 使用透平的高效废气利用装置 - Google Patents
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Abstract
一种使用透平的高效废气利用装置，包括废气通道、补燃装置和透平。所述废气通道用以与废气源流体相通。所述补燃装置设置在所述废气通道上，所述补燃装置用于对所述废气通道内的废气进行进一步燃烧形成废气燃烧物。所述透平与所述废气通道流体相通以被所述废气通道内的废气燃烧物驱动旋转从而带动负载。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种利用废气余热余压的废气透平发电机组。
背景技术
在现有技术中有利用透平来进行废气余热余压的回收。在这种构造中，废气源(例如，活塞发动机尾气)注入透平推动透平旋转带动负载。然而，一般而言，活塞发动机尾气的排气温度一般在500摄氏度左右。这个温度点对于透平而言并不是理想的工作温度，因此透平效率低下。
发明内容
有鉴于此，本文提出一种废气透平发电机组，对废气的余热余压进行高效回收。
本文提出的使用透平的高效废气利用装置包括废气通道、补燃装置和透平。所述废气通道用以与废气源流体相通。所述补燃装置设置在所述废气通道上，所述补燃装置用于对所述废气通道内的废气进行进一步燃烧形成废气燃烧物。所述透平与所述废气通道流体相通以被所述废气通道内的废气燃烧物驱动旋转从而带动负载。
在一实施例中，所述负载可为发电机，所述透平的旋转驱动所述发电机进行发电。例如，所述发电机可为永磁发电机。
在一实施例中，所述废气源为活塞式主发动机的尾气。
在一实施例中，透平固定在转轴上从而带动转轴旋转。透平的转轴利用机械传动机构连接至主发动机的主轴，从而实现透平转轴的旋转与主发动机的主轴同轴输出，以带动负载。
在一实施例中，所述废气在燃烧前的温度为450至550度，燃烧后的温度为600至850度。
综上所述，本文提供了一种使用透平的高效废气利用装置。通过对废气进行补燃，提高废气的温度，从而可以较少的燃料获得透平效率的大幅提高，进而对废气的余热余压进行高效回收。同时，通过对废气进行补燃，废气所含的有害物质大部分可转化为无害物质，从而净化了废气。另外，透平的旋转动能可与主发动机同轴输出，增加了发动机的功率储备。
附图说明
图1是高效废气利用装置的一个实施例的系统示意图。
图2是高效废气利用装置的另一个实施例的系统示意图。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
本文提出了一种使用透平的高效废气利用装置，其一般包括废气通道、补燃装置和透平。所述废气通道用以与废气源流体相通。所述补燃装置设置在所述废气通道上，所述补燃装置用于对所述废气通道内的废气进行进一步燃烧形成废气燃烧物。所述透平与所述废气通道流体相通以被所述废气通道内的废气燃烧物驱动旋转从而带动负载。以下特举例结合附图对此进行进一步说明。
图1是高效废气利用装置的一个实施例的系统示意图。如图1，高效废气利用装置主要包括废气通道11、补燃装置12和透平14。废气通道11与废气源10流体相通。
在本实施例中，废气源10为活塞主发动机，废气通道11用以接收活塞主发动机的尾气。在活塞主发动机10未装备增压器的情况下，废气通道11接收的尾气可以是从活塞主发动机10的排气门直接获取；在活塞主发动机10装备有增压器的情况下，废气通道11接收的尾气可以是从增压器的排气口获取。
补燃装置12设置在废气通道11上，对废气通道11内的废气进行进一步燃烧形成废气燃烧物。废气燃烧物然后经由废气通道11供应至透平14，驱动透平14旋转，进而带动负载。透平的工作效率与透平前工质温度有很大关系，温度越高，效率也越高。对于活塞发动机10而言，其排出的尾气温度一般在450度至550度，在这个温度下，透平效率一般较低。通过补燃装置12以燃烧的方式提高尾气的温度，透平14的效率将会大幅提高。在一些实施例中，补燃后的尾气温度在600至850度。也就是说，通过在补燃装置12中投入较少的燃料，即可获得大幅提高的透平效率。
我国目前使用的国产柴油发动机中，效率普遍比较低，其尾气中含有相当含量的氧气，因此对尾气进行补燃是完全可行的。而且，由于不完全燃烧，发动机的尾气中含有大量有害物质，比如CO、CnHm、OHO、HO等。通过进一步燃烧，这些有害物质大部分可以转换为无害物质进行排放。因此，除了提高效率之外，本发明也具有净化废气的功能。
在图1的实施例中，负载可为发电机18。透平14的旋转动力通过减速箱16后驱动发电机18进行发电。在一具体实施例中，发电机18为永磁发电机。本发明还可设置逆变器。该逆变器与永磁发电机18连接，以将永磁发电机18发出的电力转换为所需要的电力。
图2是高效废气利用装置的另一个实施例的系统示意图。如图2，高效废气利用装置主要包括废气通道21、补燃装置22和透平24。废气通道21与废气源20流体相通。废气源20、废气通道21、补燃装置22和透平24可与图1的实施例相同，在此不再赘述。
在图2的实施例中，透平24固定在转轴26上从而带动转轴26旋转。透平24的转轴26利用机械传动机构32连接至主发动机20的主轴30，从而实现透平转轴26的旋转与主发动机20的主轴30同轴输出，带动负载34。
综上所述，本文提供了一种使用透平的高效废气利用装置。通过对废气进行补燃，提高废气的温度，从而可以较少的燃料获得透平效率的大幅提高。同时，通过对废气进行补燃，废气所含的有害物质大部分可转化为无害物质，从而净化了废气。另外，透平的旋转动能可与主发动机同轴输出，增加了发动机的功率储备。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
Claims (4)
1.一种使用透平的高效废气利用装置，其特征在于，它包括：
废气通道，所述废气通道用以与废气源流体相通；
补燃装置，所述补燃装置设置在所述废气通道上，所述补燃装置用于对所述废气通道内的废气进行进一步燃烧形成废气燃烧物；以及
透平，所述透平与所述废气通道流体相通以被所述废气通道内的废气燃烧物驱动旋转；
所述废气源为活塞式主发动机的尾气，所述透平固定在转轴上从而带动所述转轴旋转，所述透平的转轴利用机械传动机构连接至所述主发动机的主轴，以使得所述透平转轴的旋转与所述主发动机的主轴同轴输出，以带动负载。
2.如权利要求1所述的使用透平的高效废气利用装置，其特征在于，所述负载为发电机。
3.如权利要求2所述的使用透平的高效废气利用装置，其特征在于，所述发电机为永磁发电机。
4.如权利要求1所述的使用透平的高效废气利用装置，其特征在于，所述废气在燃烧前的温度为450至550度，燃烧后的温度为600至850度。
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