CN209959303U

CN209959303U - 内燃机余热补汽式发电系统

Info

Publication number: CN209959303U
Application number: CN201920742463.3U
Authority: CN
Inventors: 郝世超; 肖芳; 武超
Original assignee: China Shipping Heavy Industry Shanghai New Energy Co Ltd
Current assignee: China Shipping Heavy Industry Shanghai New Energy Co Ltd
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2029-05-22

Abstract

一种余热回收技术领域的内燃机余热补汽式发电系统，包括烟气锅炉、蒸发器、预热器、冷凝器、有机透平、热水输送泵、工质输送泵以及相关的管路和阀门，高温烟气流入管的两端分别与内燃机排气管、烟气锅炉连接在一起，缸套水流入管、缸套水流出管均与内燃机缸套水循环系统连接在一起。在蒸汽热水循环中，低温热水经热水输送泵至烟气锅炉形成饱和蒸汽，在蒸发器中将热量传递给发电工质侧。在工质循环中，凝结后的工质经过工质循环泵输送一部分进入蒸发器被蒸汽加热从过冷态加热至饱和态蒸汽，进入有机透平做功发电。本实用新型设计合理，解决了内燃发电机烟气余热浪费和缸套水余热浪费问题。

Description

内燃机余热补汽式发电系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种余热回收技术领域的发电系统，特别是一种可以实现余热能级梯级利用的内燃机余热补汽式发电系统。

背景技术

余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％-67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。余热回收利用是提高经济性、节约燃料的一条重要途径。余热发电，是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。用于发电的余热主要有高温烟气余热，化学反应余热、废气、废液余热、低温余热，低于200℃等。余热的回收利用途径很多，一般说来，综合利用余热最好。

在现有的技术中，内燃发电机排烟带有大量中高温余热和缸套水低温余热，这部分余热多数都被浪费掉。而且缸套冷却水直接外置风冷冷却增加额外能耗。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种内燃机余热补汽式发电系统，不但可以解决内燃发电机烟气余热浪费问题，缸套水余热浪费问题，烟气余热和缸套水综合利用效率不高的问题，还可以减少冷却水所需风机及泵等能耗。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括烟气锅炉、蒸发器、预热器、冷凝器、有机透平、热水输送泵、工质输送泵、高温烟气流入管、高温烟气流出管、第一热水循环管、第二热水循环管、缸套水流入管、缸套水流出管、第一工质循环管、第二工质循环管、第三工质循环管、第四工质循环管、第五工质循环管、冷凝水流出管、冷凝水流入管、第一旁通管、第二旁通管、第三旁通管、第四旁通管、第五旁通管、第六旁通管、第七旁通管、第八旁通管、第九旁通管、第十旁通管、第十一旁通管、第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀、第四旁通阀、第五旁通阀、第六旁通阀、第七旁通阀、第八旁通阀、第九旁通阀、第十旁通阀、第十一旁通阀；高温烟气流入管的两端分别与内燃机排气管、烟气锅炉连接在一起，高温烟气流出管与烟气锅炉的排气口连接在一起，第一旁通管的两端分别与高温烟气流入管、高温烟气流出管相连接，第一旁通阀布置在第一旁通管上；烟气锅炉、第一热水循环管、蒸发器、第二热水循环管依次连接在一起，热水输送泵布置在第二热水循环管上；第二旁通管、第三旁通管、第十旁通管各自的一端连接在一起，第二旁通管、第三旁通管另一端分别与热水输送泵前后的第二热水循环管相连接，第十旁通管的另一端与第一热水循环管连接在一起，第二旁通阀、第三旁通阀分别布置在第二旁通管、第三旁通管上；缸套水流入管、预热器、缸套水流出管依次连接在一起，缸套水流入管、缸套水流出管均与内燃机缸套水循环系统连接在一起，第四旁通管的两端分别与缸套水流入管、缸套水流出管相连接，第四旁通阀布置在第四旁通管上；冷凝水流入管、冷凝器、冷凝水流出管依次连接在一起，第六旁通管的两端分别与冷凝水流出管、冷凝水流入管相连接，第六旁通阀布置在第六旁通管上；蒸发器、第一工质循环管、有机透平、第二工质循环管、冷凝器依次连接在一起，第三工质循环管的两端分别与预热器、冷凝器相连接，工质输送泵布置在第三工质循环管上，第四工质循环管的一端与预热器相连接，第四工质循环管的另一端与有机透平的补气口相连接，第十旁通阀布置在第四工质循环管上，第五工质循环管的两端分别与蒸发器、预热器相连接，第十一旁通阀布置在第五工质循环管上；第五旁通管的两端分别与第一工质循环管、第二工质循环管相连接，第五旁通阀布置在第五旁通管上；第七旁通管、第八旁通管、第九旁通管各自的一端连接在一起，第七旁通管、第八旁通管的另一端分别与工质输送泵前后的第三工质循环管相连接，第九旁通阀另一端与第二工质循环管相连接，第十一旁通管的两端分别与第四工质循环管、第七旁通管相连接。

进一步地，在本实用新型中，第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀、第四旁通阀、第五旁通阀、第六旁通阀、第七旁通阀、第八旁通阀、第九旁通阀、第十旁通阀、第十一旁通阀均为电磁阀。

更进一步地，在本实用新型中，有机透平所用的有机工质为R245fa。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果为：原低温缸套水几乎无法转化为电力，现在本系统中发电效率高达5％；燃机废热综合回收发电功率比烟气余热发电功率增加70％；可全部回收缸套水余热，节省原冷却系统全部功耗；通过调节进入预热器和蒸发器的流量分配，增加了系统调控冗余。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、烟气锅炉，2、蒸发器，3、预热器，4、冷凝器，5、有机透平，6、热水输送泵，7、工质输送泵，8、高温烟气流入管，9、高温烟气流出管，10、第一热水循环管，11、第二热水循环管，12、缸套水流入管，13、缸套水流出管，14、第一工质循环管，15、第二工质循环管，16、第三工质循环管，17、第四工质循环管，18、第五工质循环管，19、冷凝水流出管，20、冷凝水流入管，21、第一旁通管，22、第二旁通管，23、第三旁通管，24、第四旁通管，25、第五旁通管，26、第六旁通管，27、第七旁通管，28、第八旁通管，29、第九旁通管，30、第十旁通管，31、第十一旁通管,32、第一旁通阀，33、第二旁通阀，34、第三旁通阀，35、第四旁通阀，36、第五旁通阀，37、第六旁通阀，38、第七旁通阀，39、第八旁通阀，40、第九旁通阀，41、第十旁通阀，42、第十一旁通阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

具体实施例图1所示，本实用新型包括烟气锅炉1、蒸发器2、预热器3、冷凝器4、有机透平5、热水输送泵6、工质输送泵7、高温烟气流入管8、高温烟气流出管9、第一热水循环管10、第二热水循环管11、缸套水流入管12、缸套水流出管13、第一工质循环管14、第二工质循环管15、第三工质循环管16、第四工质循环管17、第五工质循环管18、冷凝水流出管19、冷凝水流入管20、第一旁通管21、第二旁通管22、第三旁通管23、第四旁通管24、第五旁通管25、第六旁通管26、第七旁通管27、第八旁通管28、第九旁通管29、第十旁通管30、第十一旁通管31、第一旁通阀32、第二旁通阀33、第三旁通阀34、第四旁通阀35、第五旁通阀36、第六旁通阀37、第七旁通阀38、第八旁通阀39、第九旁通阀40、第十旁通阀41、第十一旁通阀42；高温烟气流入管8的两端分别与内燃机排气管、烟气锅炉1连接在一起，高温烟气流出管9与烟气锅炉1的排气口连接在一起，第一旁通管21的两端分别与高温烟气流入管8、高温烟气流出管9相连接，第一旁通阀32布置在第一旁通管21上；烟气锅炉1、第一热水循环管10、蒸发器2、第二热水循环管11依次连接在一起，热水输送泵6布置在第二热水循环管11上；第二旁通管22、第三旁通管23、第十旁通管30各自的一端连接在一起，第二旁通管22、第三旁通管23另一端分别与热水输送泵6前后的第二热水循环管11相连接，第十旁通管30的另一端与第一热水循环管10连接在一起，第二旁通阀33、第三旁通阀34分别布置在第二旁通管22、第三旁通管23上；缸套水流入管12、预热器3、缸套水流出管13依次连接在一起，缸套水流入管12、缸套水流出管13均与内燃机缸套水循环系统连接在一起，第四旁通管24的两端分别与缸套水流入管12、缸套水流出管13相连接，第四旁通阀35布置在第四旁通管24上；冷凝水流入管20、冷凝器4、冷凝水流出管19依次连接在一起，第六旁通管26的两端分别与冷凝水流出管19、冷凝水流入管20相连接，第六旁通阀37布置在第六旁通管26上；蒸发器2、第一工质循环管14、有机透平5、第二工质循环管15、冷凝器4依次连接在一起，第三工质循环管16的两端分别与预热器3、冷凝器4相连接，工质输送泵7布置在第三工质循环管16上，第四工质循环管17的一端与预热器3相连接，第四工质循环管17的另一端与有机透平5的补气口相连接，第十旁通阀41布置在第四工质循环管17上，第五工质循环管18的两端分别与蒸发器2、预热器3相连接，第十一旁通阀42布置在第五工质循环管18上；第五旁通管25的两端分别与第一工质循环管14、第二工质循环管15相连接，第五旁通阀36布置在第五旁通管25上；第七旁通管27、第八旁通管28、第九旁通管29各自的一端连接在一起，第七旁通管27、第八旁通管28的另一端分别与工质输送泵7前后的第三工质循环管16相连接，第九旁通阀40另一端与第二工质循环管15相连接，第十一旁通管31的两端分别与第四工质循环管17、第七旁通管27相连接。所有旁通阀均为电磁阀，有机透平5所用的有机工质为R245fa。

在本实用新型中，高温烟气流入管8的一端与内燃机排气管连接在一起，缸套水流入管12、缸套水流出管13均与内燃机缸套水循环系统连接在一起，这样内燃机的排气余热和水套余热就可以通过烟气锅炉1、预热器3进行回收。

在烟气锅炉1内，内燃机的排气与热水循环管的热水实现热交换；在蒸发器2内，热水循环管的热水与工质循环管内的有机工质实现热交换；在预热器3内，内燃机的缸套热水与工质循环管内的有机工质实现热交换；在冷凝器4内，工质循环管内的有机工质与冷凝水管中的冷凝水实现热交换。

在蒸汽-热水循环中，低温热水经热水输送泵6至烟气锅炉1形成饱和蒸汽，在蒸发器2中将热量传递给发电工质侧，并被降温冷凝成低温热水后再次进入热水输送泵6继续循环。

在工质循环中，凝结后的工质经过工质循环泵7输送一部分进入蒸发器2被蒸汽加热从过冷态加热至饱和态蒸汽，进入有机透平5做功发电；另一部分至预热器3中回收缸套水能量后转变为有机饱和蒸汽补入有机透平5，做功后的工质在冷凝器4中转变为液态再次进入工质循环泵7继续循环。

在本实用新型中，布置了多个旁通管路和旁通阀，可以根据需求对排气、缸套水、循环热水和循环工质流通的管路进行切换。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims

1.一种内燃机余热补汽式发电系统，包括烟气锅炉(1)、蒸发器(2)，其特征在于，还包括预热器(3)、冷凝器(4)、有机透平(5)、热水输送泵(6)、工质输送泵(7)、高温烟气流入管(8)、高温烟气流出管(9)、第一热水循环管(10)、第二热水循环管(11)、缸套水流入管(12)、缸套水流出管(13)、第一工质循环管(14)、第二工质循环管(15)、第三工质循环管(16)、第四工质循环管(17)、第五工质循环管(18)、冷凝水流出管(19)、冷凝水流入管(20)、第一旁通管(21)、第二旁通管(22)、第三旁通管(23)、第四旁通管(24)、第五旁通管(25)、第六旁通管(26)、第七旁通管(27)、第八旁通管(28)、第九旁通管(29)、第十旁通管(30)、第十一旁通管(31)、第一旁通阀(32)、第二旁通阀(33)、第三旁通阀(34)、第四旁通阀(35)、第五旁通阀(36)、第六旁通阀(37)、第七旁通阀(38)、第八旁通阀(39)、第九旁通阀(40)、第十旁通阀(41)、第十一旁通阀(42)；高温烟气流入管(8)的两端分别与内燃机排气管、烟气锅炉(1)连接在一起，高温烟气流出管(9)与烟气锅炉(1)的排气口连接在一起，第一旁通管(21)的两端分别与高温烟气流入管(8)、高温烟气流出管(9)相连接，第一旁通阀(32)布置在第一旁通管(21)上；烟气锅炉(1)、第一热水循环管(10)、蒸发器(2)、第二热水循环管(11)依次连接在一起，热水输送泵(6)布置在第二热水循环管(11)上；第二旁通管(22)、第三旁通管(23)、第十旁通管(30)各自的一端连接在一起，第二旁通管(22)、第三旁通管(23)另一端分别与热水输送泵(6)前后的第二热水循环管(11)相连接，第十旁通管(30)的另一端与第一热水循环管(10)连接在一起，第二旁通阀(33)、第三旁通阀(34)分别布置在第二旁通管(22)、第三旁通管(23)上；缸套水流入管(12)、预热器(3)、缸套水流出管(13)依次连接在一起，缸套水流入管(12)、缸套水流出管(13)均与内燃机缸套水循环系统连接在一起，第四旁通管(24)的两端分别与缸套水流入管(12)、缸套水流出管(13)相连接，第四旁通阀(35)布置在第四旁通管(24)上；冷凝水流入管(20)、冷凝器(4)、冷凝水流出管(19)依次连接在一起，第六旁通管(26)的两端分别与冷凝水流出管(19)、冷凝水流入管(20)相连接，第六旁通阀(37)布置在第六旁通管(26)上；蒸发器(2)、第一工质循环管(14)、有机透平(5)、第二工质循环管(15)、冷凝器(4)依次连接在一起，第三工质循环管(16)的两端分别与预热器(3)、冷凝器(4)相连接，工质输送泵(7)布置在第三工质循环管(16)上，第四工质循环管(17)的一端与预热器(3)相连接，第四工质循环管(17)的另一端与有机透平(5)的补气口相连接，第十旁通阀(41)布置在第四工质循环管(17)上，第五工质循环管(18)的两端分别与蒸发器(2)、预热器(3)相连接，第十一旁通阀(42)布置在第五工质循环管(18)上；第五旁通管(25)的两端分别与第一工质循环管(14)、第二工质循环管(15)相连接，第五旁通阀(36)布置在第五旁通管(25)上；第七旁通管(27)、第八旁通管(28)、第九旁通管(29)各自的一端连接在一起，第七旁通管(27)、第八旁通管(28)的另一端分别与工质输送泵(7)前后的第三工质循环管(16)相连接，第九旁通阀(40)另一端与第二工质循环管(15)相连接，第十一旁通管(31)的两端分别与第四工质循环管(17)、第七旁通管(27)相连接。

2.根据权利要求1所述的内燃机余热补汽式发电系统，其特征在于所述第一旁通阀(32)、第二旁通阀(33)、第三旁通阀(34)、第四旁通阀(35)、第五旁通阀(36)、第六旁通阀(37)、第七旁通阀(38)、第八旁通阀(39)、第九旁通阀(40)、第十旁通阀(41)、第十一旁通阀(42)均为电磁阀。

3.根据权利要求1所述的内燃机余热补汽式发电系统，其特征在于所述有机透平(5)所用的有机工质为R245fa。