CN208347846U - 一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，包括斯特林发电系统、朗肯循环系统、余热采暖系统；所述朗肯循环系统包括依次连接的余热锅炉、蒸汽轮机、冷凝装置、锅炉给水泵，所述锅炉给水泵还与所述余热锅炉连接，所述蒸汽轮机与发电机相连；所述余热锅炉与引风机、尾气排放管道Ⅰ依次连接。所述余热采暖系统包括依次连接的换热器、用户供暖设备、给水泵，所述给水泵还与所述换热器连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅰ连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅱ连接。本实用新型在高温下输出高品质电能，做功发电后的高温尾气再与朗肯循环相结合发电，结合余热采暖系统，提高了能量的利用效率，达到节能降耗的目的。

Description

一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种斯特林—朗肯联合循环系统，具体地说是一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统。

背景技术

斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特·斯特林(Robert·Stirling)于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”(Stirling engine)。斯特林发动机是一种外燃发动机，他是通过气体受热膨胀而产生动力，实际效率几乎等于理论的最大效率，被称为卡诺循环效率。

朗肯循环，是以低沸点的有机工质在换热器中(如余热锅炉)从余热流中吸收热量产生具有一定压力和温度的过热蒸汽，蒸汽通过蒸汽轮机(透平)进行膨胀做功，从而带动发电机。从蒸汽轮机做功后的乏汽在冷凝器中换热，将热量通过冷却水带走，乏汽凝结成水，最后借助水泵重新回到换热器(余热锅炉)，如此反复循环下去。

传统的热气(或燃气)式斯特林发动机，由于热气在斯特林发动机中做功后排出较高温度的烟气通过换热器将部分能量传递给低温工质(如水或导热油)，回收烟气系统的部分能量。但是仅经过一次转换过程，能量的品味较低，并没有充分利用热气(或燃气)产生的热值。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统。本实用新型采用的技术手段如下：

一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，包括斯特林发电系统、朗肯循环系统；

所述斯特林发电系统包括斯特林发电机组，所述斯特林发电机组包括多个并联的斯特林发电机，所述斯特林发电机为燃气式斯特林发电机或热气式斯特林发电机；若为燃气式斯特林发电机则所述斯特林发电系统还包括分别与所述燃气式斯特林发电机的燃气式连接的燃气进气管和空气进气管；若为热气式斯特林发电机则所述斯特林发电系统还包括与所述热气式斯特林发电机连接的热气进气管；

所述朗肯循环系统包括依次连接的余热锅炉、蒸汽轮机、冷凝装置、锅炉给水泵，所述锅炉给水泵的输出端与所述余热锅炉连接，所述朗肯循环系统还包括与所述蒸汽轮机相连的发电机；

所述余热锅炉与引风机、尾气排放管道Ⅰ依次连接。

所述一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统还包括余热采暖系统，所述余热采暖系统包括依次连接的换热器、用户供暖设备、给水泵，所述给水泵还与所述换热器连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅰ连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅱ连接。

所述冷凝装置为冷却水塔或空冷器。

所述余热锅炉通过过热蒸汽管道与所述蒸汽轮机连接。

所述斯特林发电机组通过高温排烟管与所述余热锅炉连接。

工作状态下：当斯特林发电机为燃气式斯特林发电机时，燃气和空气通过燃气进气管和空气进气管分别通入燃气式斯特林发电机的燃烧室中进行燃烧，燃烧将产生约1200℃的高温烟气；当斯特林发电机为热气式斯特林发电机时，具有1200℃的高温烟气通过所述热气进气管直接进入所述热气式斯特林发电机内；燃烧产生的1200℃的高温烟气或直接进入的1200℃高温烟气带来大量热量，从而为高效斯特林机提供高温热能，做功后转化输出高品质电能输送上网。做功后的高温烟气温度降低到约700℃左右，并通过所述高温排烟管道引入到所述余热锅炉中，700℃的高温烟气分别通过余热锅炉内的壳侧再热器、蒸发器、省煤器进行换热，余热锅炉内用来换热的管侧工质水经过加热、再热及过热后变成中温过热水蒸气，通过所述过热蒸汽管道将过热水蒸气引入蒸汽轮机中进行做功，蒸汽在蒸汽轮机中做功，从而带动所述发电机发电，电能输送上网。蒸汽做功后的乏汽经过冷却水塔或空冷器变成冷凝水，冷凝水通过所述锅炉给水泵再次打到所述余热锅炉中的省煤器中，从而形成完整的热力循环过程。而壳侧的700℃高温烟气变成约为200℃的烟气，200℃的烟气通过所述引风机及与所述引风机相连的尾排烟气管道Ⅰ将200℃的烟气排入大气中。或将200℃的烟气通过引风机引入到所述换热器中与所述用户供暖设备连接，将常温水变成约95℃的热水向用户供暖，并通过所述给水泵将所述用户供暖设备中的水运输到所述换热器中形成循环，在所述换热器中的200℃的烟气经换热后温度进一步降低，在通过与所述换热器相连的尾排烟气管道Ⅱ排入大气中。

本实用新型充分利用燃气式(或热气)斯特林热电转化率高的特点，在高温下输出高品质电能，做功发电后的高温尾气再与朗肯循环相结合发电，提高系统综合效率的有效技术，系统综合效率热电效率达60％以上，结合余热采暖系统综合效率达90％，提高了能量的利用效率，达到节能降耗的目的，是燃气轮机、内燃机、蒸汽轮机都无法比拟的；

本实用新型所提供的系统结合生物质、燃气、垃圾处理等综合利用具有良好的经济性和广泛的市场前景。

本实用新型系统采用斯特林高效发电+朗肯循环发电+余热采暖模式，实现了热量在高、中、低温三个阶段互补利用，为斯特林发电机组的应用提供了更广阔的空间。

基于上述理由本实用新型可在斯特林发电领域广泛推广。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，包括斯特林发电系统1、朗肯循环系统2；

所述斯特林发电系统1包括燃气式斯特林发电机组、燃气进气管11、空气进气管12，所述燃气式斯特林发电机组包括多个并联的燃气式斯特林发电机13，所述燃气进气管11与所述燃气式斯特林发电机13的燃烧室连接，所述空气进气管12与所述燃气式斯特林发电机13的燃烧室连接；

所述朗肯循环系统2包括依次连接的余热锅炉21、蒸汽轮机22、冷凝装置 23、锅炉给水泵24，所述锅炉给水泵24还与所述余热锅炉21连接，所述朗肯循环系统2还包括与所述蒸汽轮机22相连的发电机25；

所述余热锅炉21与引风机3、尾气排放管道Ⅰ4依次连接。

所述冷凝装置23为冷却水塔或空冷器。

所述余热锅炉21通过过热蒸汽管道26与所述蒸汽轮机22连接。

所述燃气式斯特林发电机组通过高温排烟管5与所述余热锅炉21连接。

工作状态下：燃气和空气通过燃气进气管11和空气进气管12分别通入燃气式斯特林发电机13的燃烧室中进行燃烧，燃烧将产生约1200℃的高温烟气，带来大量热量，从而为高效斯特林机13提供高温热能，做功后转化输出高品质电能输送上网。做功后的高温烟气温度降低到约700℃左右，并通过所述高温排烟管道5引入到所述余热锅炉21中，700℃的高温烟气分别通过所述余热锅炉 21内的壳侧再热器、蒸发器、省煤器进行换热，余热锅炉内用来换热的管侧工质水经过加热、再热及过热后变成中温过热水蒸气，通过所述过热蒸汽管道26 引入蒸汽轮机22中进行做功，蒸汽在蒸汽轮机22中做功，从而带动所述发电机25发电，电能输送上网。蒸汽做功后的乏汽经过冷却水塔或空冷器变成冷凝水，冷凝水通过所述锅炉给水泵24再次打到所述余热锅炉21中的省煤器中，从而形成完整的热力循环过程。经过所述余热锅炉内21的壳侧再热器、蒸发器、省煤器换热后的700℃的高温烟气变成约为200℃的烟气，200℃的烟气通过所述引风机3及与所述引风机3相连的所述尾排烟气管道Ⅰ4将200℃的烟气排入大气中。

实施例2

如图2所示，一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，包括斯特林发电系统1、朗肯循环系统2；

所述斯特林发电系统1包括燃气式斯特林发电机组、燃气进气管11、空气进气管12，所述燃气式斯特林发电机组包括多个并联的燃气式斯特林发电机13，所述燃气进气管11与所述燃气式斯特林发电机13的燃烧室连接，所述空气进气管12与所述燃气式斯特林发电机13的燃烧室连接；

所述朗肯循环系统2包括依次连接的余热锅炉21、蒸汽轮机22、冷凝装置 23、锅炉给水泵24，所述锅炉给水泵24还与所述余热锅炉21连接，所述朗肯循环系统2还包括与所述蒸汽轮机22相连的发电机25；

所述余热锅炉21与引风机3、尾气排放管道Ⅰ4依次连接。

所述一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统还包括余热采暖系统 6，所述余热采暖系统6包括依次连接的换热器61、用户供暖设备62、给水泵 63，所述给水泵还63与所述换热器61连接，所述换热器61与所述尾气排放管道Ⅰ4连接，所述换热器与61所述尾气排放管道Ⅱ64连接。

所述冷凝装置23为冷却水塔或空冷器。

所述余热锅炉21通过过热蒸汽管道26与所述蒸汽轮机22连接。

所述燃气式斯特林发电机组通过高温排烟管5与所述余热锅炉21连接。

工作状态下：燃气和空气通过燃气进气管11和空气进气管12分别通入燃气式斯特林发电机13的燃烧室中进行燃烧，燃烧将产生约1200℃的高温烟气，带来大量热量，从而为高效斯特林机13提供高温热能，做功后转化输出高品质电能输送上网。做功后的高温烟气温度降低到约700℃左右，并通过所述高温排烟管道5引入到所述余热锅炉21中，700℃的高温烟气分别通过所述余热锅炉 21内的壳侧再热器、蒸发器、省煤器进行换热，余热锅炉21内用来换热的管侧工质水经过加热、再热及过热后变成中温过热水蒸气，通过所述过热蒸汽管道 26引入蒸汽轮机22中进行做功，蒸汽在蒸汽轮机22中做功，从而带动所述发电机25发电，电能输送上网。蒸汽做功后的乏汽经过冷却水塔或空冷器变成冷凝水，冷凝水通过所述锅炉给水泵24再次打到所述余热锅炉21中的省煤器中，从而形成完整的热力循环过程。经过所述余热锅炉内21的壳侧再热器、蒸发器、省煤器换热后的700℃的高温烟气变成约为200℃的烟气，200℃的烟气通过所述引风机3及与所述引风机3相连的尾排烟气管道Ⅰ4将200℃的烟气引入到所述换热器61中与所述用户供暖设备62连接，将常温水变成约95℃的热水向用户供暖，并通过所述给水泵63将所述用户供暖设备62中的水运输到所述换热器61中形成循环，在所述换热器61中的200℃的烟气经换热后温度进一步降低，在通过与所述换热器61相连的尾排烟气管道Ⅱ64排入大气中。

实施例3

如图3所示，实施例3与实施例2的不同之处在于所述斯特林发电机为热气式斯特林发电机14，所述斯特林发电系统1还包括热气进气管15，且所述热气进气管15与所述热气式斯特林发电机14连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于，包括斯特林发电系统、朗肯循环系统；

所述斯特林发电系统包括斯特林发电机组，所述斯特林发电机组包括多个并联的斯特林发电机；

所述朗肯循环系统包括依次连接的余热锅炉、蒸汽轮机、冷凝装置、锅炉给水泵，所述锅炉给水泵还与所述余热锅炉连接，所述朗肯循环系统还包括与所述蒸汽轮机相连的发电机；

所述余热锅炉与引风机、尾气排放管道Ⅰ依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述斯特林发电机为燃气式斯特林发电机，所述斯特林发电系统还包括燃气进气管、空气进气管，且所述燃气式进气管和所述空气进气管分别与所述燃气式斯特林发电机的燃烧室连接。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述斯特林发电机为热气式斯特林发电机，所述斯特林发电系统还包括热气进气管，且所述热气进气管与所述热气式斯特林发电机连接。

4.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统还包括余热采暖系统，所述余热采暖系统包括依次连接的换热器、用户供暖设备、给水泵，所述给水泵还与所述换热器连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅰ连接，所述换热器与所述尾气排放管道Ⅱ连接。

5.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述冷凝装置为冷却水塔或空冷器。

6.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述余热锅炉通过过热蒸汽管道与所述蒸汽轮机连接。

7.根据权利要求1所述的一种斯特林—朗肯联合循环技术的综合利用系统，其特征在于：所述斯特林发电机组通过高温排烟管与所述余热锅炉连接。