CN204253149U - 一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统 - Google Patents

一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统 Download PDF

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王睿
李晨亮
王立庆
任上科
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Abstract

本实用新型公开了一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统，包括内燃机，所述内燃机上设置有冷却水出口和烟气出口，所述冷却水出口端连接有换热器，所述烟气出口端连接有吸收式热泵，所述吸收式热泵还连接有互通的冷却器和烟囱，其中，所述内燃机与所述换热器之间设置有水泵一，所述吸收式热泵与所述冷却器之间设置有水泵二，并且，所述吸收式热泵下端还连接有与所述换热器相连接的供水管道和回水管道。本实用新型的有益效果：通过采用多级循环回收系统来对高温烟气进行充分的冷凝回收利用，从而使得有效解决了传统回收系统的烟气余热与用热需求方的热量不匹配问题，使得烟气余热能够得以稳定回收利用，解决了其余热大量浪费的问题，进而达到有效提高了能源利用率，实现了节能减排的目的。

Description

一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统
技术领域
本实用新型涉及烟气余热回收技术领域，具体来说，涉及一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统。
背景技术
目前，中国的能源发展面临着资源、环境、经济和社会等诸多因素的困扰，形势非常不容乐观。面对人均能源资源少、资源分布不均、环境污染严重及经济对能源依赖程度高的现实国情，要实现以较少的能源消费增长以满足较高的经济增长需求，从根本上来说需要依靠新能源开发及科学技术的发展，从而来实现提升能源利用效率，降低能源成本以建立节约型及清洁型能源；鼓励新能源和提高环保水平的目的。
天然气作为一种使用安全、热值高及洁净的新能源，目前应用非常广泛。天然气的主要成分是烷烃中的轻组分，基本由甲烷CH4(82%～98%)和不多的乙烷C2H6(6%)、丙烷C3H8(1.5%)和丁烷C4H10(约1%)组成。甲烷燃烧化学方程式如下：
CH4+2O2 =CO2+2H2O+ 热量
由甲烷燃烧化学方程式看出，每燃烧 1Nm3 的天然气大约产生2 Nm3的水蒸气，水蒸气的汽化潜热大约为燃气低热值的11%。这意味着当燃气燃烧每提供100kW显热时，同时也提供了11kW的潜热，而且，这部分热量无论是否被利用总是存在。 在排烟温度较高时，水蒸汽不能冷凝放出热量，而是随烟气被排放出去，这样热量就被白白浪费了。同时，高温烟气也带走大量显热，从而形成较大的排烟损失。
在工业生产和工艺用电区域，内燃机带动发电机为工业生产和工艺用电提供电力来源。内燃机的排烟温度一般在550℃以上，属于中温段烟气，含有相当可观的热量。现有工程技术把这部分烟气热量大都用来作为余热锅炉的热源利用。由于余热锅炉加热介质以供热为目的，供热介质加热后温度均在80℃以上，造成被利用后的烟气温度无法降得更低，一般降到120℃左右就直接排向大气而浪费掉。现有技术中也有利用锅炉的低温给水为烟气冷却介质，试图将烟温降得更低。但由于锅炉给水量与烟气中所含热量无法合理匹配，造成实际排烟温度仍然较高，无法有效保证节能效果。因此，当前低温烟气排空依旧是一种普遍浪费余热现象。每年浪费掉的120℃以下的烟气热量占内燃机总排烟热量的比重很大。导致烟气余热利用效率低，烟气热量回收不彻底，回收热量少。另外，烟气中还有有害气体及微小颗粒污染物，也造成了环境的污染问题。
针对上述相关技术中所述的烟气余热不能很好的进行回收利用及排出的烟气会污染环境等问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中上述的烟气余热不能有效的进行回收利用及排出的烟气会污染环境等问题，本实用新型提出一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统，能够有效保证烟气余热得以稳定回收利用，解决了烟气余热大量浪费的问题。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统，包括内燃机，所述内燃机上设置有冷却水出口和烟气出口，所述冷却水出口端连接有换热器，所述烟气出口端连接有吸收式热泵，所述吸收式热泵还连接有互通的冷却器和烟囱，其中，所述内燃机与所述换热器之间设置有水泵一，所述吸收式热泵与所述冷却器之间设置有水泵二，并且，所述吸收式热泵下端还连接有与所述换热器相连接的供水管道和回水管道。
进一步地，所述吸收式热泵还连接有旁通烟道，所述旁通烟道上设置有三通阀，所述三通阀另外两端分别连接所述内燃机与所述烟囱。
进一步地，所述内燃机内设置有冷却机组缸套。
进一步地，所述吸收式热泵为烟气型溴化锂吸收式热泵，所述吸收式热泵内设置有发生器和蒸发器。
进一步地，所述换热器为板式换热器。
进一步地，所述水泵一和所述水泵二为循环水泵。
进一步地，所述蒸发器内设置有冷剂水。
进一步地，所述冷却器为不锈钢316材质冷却器。
本实用新型的有益效果：通过采用多级循环回收系统来对高温烟气进行充分的冷凝回收利用，从而使得有效解决了传统回收系统的烟气余热与用热需求方的热量不匹配问题，使得烟气余热能够得以稳定回收利用，解决了其余热大量浪费的问题，进而达到有效提高了能源利用率，实现了节能减排的目的。
另一方面，随着烟气中凝结水大量析出，烟气中的可溶性气体及粉尘会随着凝结水一起排出，这就相当于对烟气进行了预处理，从而使得有效降低了烟气中气体及固体污染物浓度，实现了降低环境污染的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统结构示意图。
图中：
1、内燃机；2、吸收式热泵；3、冷却器； 4、换热器；5、三通阀；6、旁通烟道；7、水泵二；8、水泵一；9、烟囱；10、供水管道；11、回水管道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，根据本实用新型的实施例所述的一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统，包括内燃机1，所述内燃机1上设置有冷却水出口和烟气出口，所述冷却水出口端连接有换热器4，所述烟气出口端连接有吸收式热泵2，所述吸收式热泵2还连接有互通的冷却器3和烟囱9，其中，所述内燃机1与所述换热器4之间设置有水泵一8，所述吸收式热泵2与所述冷却器3之间设置有水泵二7，并且，所述吸收式热泵2下端还连接有与所述换热器4相连接的供水管道10和回水管道11。
此外，在一个具体实施例中，所述吸收式热泵2还连接有旁通烟道6，所述旁通烟道6上设置有三通阀5，所述三通阀5另外两端分别连接所述内燃机1与所述烟囱9，所述内燃机1内设置有冷却机组缸套，所述吸收式热泵2为烟气型溴化锂吸收式热泵，所述吸收式热泵2内设置有发生器和蒸发器，所述换热器4为板式换热器，所述水泵一8和所述水泵二7为循环水泵，所述蒸发器内设置有冷剂水，所述冷却器3为不锈钢316材质冷却器。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，天然气和空气混合进入所述内燃机1中燃烧，由化学能转化成热能，一部分热能（约占总能量的35%左右）转化为机械能，带动所述内燃机工作输出电能，剩余热能（约65%左右）则以不同的方式散发掉，其中一部分被内燃机1缸套冷却水带走，经水泵一8送到换热器4处，在换热器4中加热热用户来水，冷却后的循环水再进入内燃机1冷却机组缸套；另一部分以烟气(约在550℃)的形式进入吸收式热泵2的发生器里，作为吸收式热泵2的驱动热源。在发生器降温后的烟气（温度约120℃）再进入冷却器3进一步放热，将温度降低至40℃左右排放。冷却器3为烟气—水换热器。高温侧烟气放热降温，将热量传递给低温侧的循环水，降温后烟气（温度约40℃）中的水蒸气由于放热而大量凝结，吸收烟气中的可溶气体和固体粉尘颗粒，达到节能减排的效果。低温侧的循环水通过水泵二7进入冷却器3中，吸收高温侧烟气显热和水蒸气凝结潜热后升温，升温后的循环水进入吸收式热泵2的蒸发器放热，将热量传递给蒸发器内的冷剂水。至此，由烟气提供给吸收式热泵2机组的热量包括：通过高温烟气直接进入吸收式热泵2的发生器和低温烟气通过冷却器3并将热量传递给吸收式热泵2的蒸发器两部分。烟气也从最初的550℃降低到40℃，同时由于水蒸气的凝结，使最终排烟中热量和含湿量均降低。热泵系统将烟气热量转换传递给热用户。另外，系统中还设有三通阀5及旁通烟管6，其主要是考虑吸收式热泵2检修时，可以调节三通阀5，使烟气通过旁通烟道6排空。通过上述方案，高温烟气通过两级降温，使得余热充分利用，从而实现了烟气余热的高效利用，同时烟气冷凝后析出大量水分，也使得排空烟气中含的酸性气体溶于水中，减少了排空烟气的酸性气体含量，起到环保的作用。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过采用多级循环回收系统来对高温烟气进行充分的冷凝回收利用，从而使得有效解决了传统回收系统的烟气余热与用热需求方的热量不匹配问题，使得烟气余热能够得以稳定回收利用，解决了其余热大量浪费的问题，进而达到有效提高了能源利用率，实现了节能减排的目的。
另一方面，随着烟气中凝结水大量析出，烟气中的可溶性气体及粉尘会随着凝结水一起排出，这就相当于对烟气进行了预处理，从而使得有效降低了烟气中气体及固体污染物浓度，实现了降低环境污染的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，包括内燃机（1），所述内燃机（1）上设置有冷却水出口和烟气出口，所述冷却水出口端连接有换热器（4），所述烟气出口端连接有吸收式热泵（2），所述吸收式热泵（2）还连接有互通的冷却器（3）和烟囱（9），其中，所述内燃机（1）与所述换热器（4）之间设置有水泵一（8），所述吸收式热泵（2）与所述冷却器（3）之间设置有水泵二（7），并且，所述吸收式热泵（2）下端还连接有与所述换热器（4）相连接的供水管道（10）和回水管道（11）。
2.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述吸收式热泵（2）还连接有旁通烟道（6），所述旁通烟道（6）上设置有三通阀（5），所述三通阀（5）另外两端分别连接所述内燃机（1）与所述烟囱（9）。
3.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述内燃机（1）内设置有冷却机组缸套。
4.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述吸收式热泵（2）为烟气型溴化锂吸收式热泵，所述吸收式热泵（2）内设置有发生器和蒸发器。
5.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述换热器（4）为板式换热器。
6.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述水泵一（8）和所述水泵二（7）为循环水泵。
7.根据权利要求4所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述蒸发器内设置有冷剂水。
8.根据权利要求1所述的燃气内燃机烟气热能回收利用系统，其特征在于，所述冷却器（3）为不锈钢316材质冷却器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107054386A (zh) * 2017-04-06 2017-08-18 浙江水利水电学院 蒸汽驱动的观光火车驱动系统
CN107089237A (zh) * 2017-04-06 2017-08-25 浙江水利水电学院 内燃机驱动的观光火车驱动系统

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