CN211739973U - 一种三相式瓦斯发电余热利用机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三相式瓦斯发电余热利用机组，包括瓦斯发电机组缸套冷却单元、瓦斯发电机组烟气单元以及三相换热器，所述三相换热器内相互独立设有缸套冷却介质换热通路、烟气换热通路、用户侧热载体换热通路，所述瓦斯发电机组缸套冷却单元包括发电机气缸、缸套冷却机构、缸套冷却介质内循环泵以及内循环冷却系统补液定压装置，所述冷却介质循环管路与缸套冷却介质换热通路相连通，所述瓦斯发电机组烟气单元包括发电机进气机构、发电机烟气管、烟气排出管。本实用新型采用分品位梯级分流传热，同时将瓦斯发电机组的缸套冷却水余热和烟气余热依次传递给用户侧载热介质，可实现余热资源的高效利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿瓦斯发电机组余热回收技术领域，特别是涉及一种三相式瓦斯发电余热利用机组。
背景技术
节能与环保是当代全球关注的重要课题，我国是最大的发展中国家，人均能源占有量很匮乏，节约能源并为后代保护资源势在必行。余热资源是指具有一定温度的排气、排液和高温待冷却的物料所包含的热能，目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收利用的那部分能量，主要有烟气余热、冷却介质余热、废气废水余热等。余热资源不仅取决于能量本身的品位，还取决于生产发展情况和科学技术水平。
煤矿瓦斯发电机组余热主要有三部分，其一是中冷水余热，其余热品位较低(≤50℃)，余热量占比较小(≤5％)，不适合采用传热技术开发利用；其二是瓦斯发电机缸套冷却介质，其余热品位在80℃以上，可直接采用传热技术利用；其三是瓦斯发电机组高温烟气余热(≥450℃)，更适合采用传热技术回收利用。回收的热量可用于煤矿自身的生产和生活用热，如洗澡用水(水温约40℃)、进风井口防冻供热(进风温度≥2℃)与建筑采暖供热需求(室内温度≥18℃)等。
目前，煤矿瓦斯发电机组缸套冷却介质余热采用水-水板式换热器回收利用，而烟气余热多采用烟气蒸汽锅炉方式回收利用后，再通过汽-水换热器才能制备成热水热源。上述回收方式存在如下几个问题：需设置两套换热装置，系统复杂；烟气余热锅炉烟气出口温度一般控制在150℃以上，余热利用不充分；烟气余热蒸汽仍需二次换热，换热损失较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种三相式瓦斯发电余热利用机组，在充分研究和掌握瓦斯发电机组余热产生机理与规律的基础上，利用多相变传热原理，采用分品位梯级分流传热将瓦斯发电机组的缸套冷却水余热和烟气余热依次传递给用户侧载热介质，可用于防冻、采暖和洗浴等，从而实现余热资源的高效利用。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种三相式瓦斯发电余热利用机组，包括瓦斯发电机组缸套冷却单元、瓦斯发电机组烟气单元以及三相换热器，所述三相换热器上设有缸套冷却介质入口管、缸套冷却介质出口管、烟气入口管、烟气出口管、用户侧热载体入口管及用户侧热载体出口管，所述三相换热器内相互独立设有与缸套冷却介质入口管和缸套冷却介质出口管相连的缸套冷却介质换热通路、与烟气入口管和烟气出口管相连的烟气换热通路、与用户侧热载体入口管和用户侧热载体出口管相连的用户侧热载体换热通路，所述瓦斯发电机组缸套冷却单元包括发电机气缸、缸套冷却机构、与所述缸套冷却机构相连的缸套冷却介质内循环泵以及设置在冷却介质循环管路上的内循环冷却系统补液定压装置，所述冷却介质循环管路与缸套冷却介质换热通路相连通，所述瓦斯发电机组烟气单元包括发电机进气机构、与所述烟气入口管相连的发电机烟气管、与所述烟气出口管相连的烟气排出管。
优选地，所述烟气换热通路内底部设有烟气凝露水排水管。
优选地，所述烟气换热通路内设有锌块。
优选地，所述用户侧热载体换热通路上交错设有隔板。
优选地，所述用户侧热载体换热通路中的用户侧热载体依次与流经缸套冷却介质换热通路、烟气换热通路中的缸套冷却介质、烟气换热。
优选地，所述用户侧热载体换热通路中设有高低温区换热分隔板，所述高低温区换热分隔板将所述用户侧热载体换热通路分隔成相互连通的低温换热区和高温换热区，所述缸套冷却介质换热通路设置在所述低温换热区内，所述烟气换热通路设置在所述高温换热区内。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
1、本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组采用高温水-高温烟气-水三相同时且直接换热方式，降低了烟气排出温度，提高系统换热效率，余热利用更充分，换热设备占地面积小；
2、三相式瓦斯发电余热利用机组集瓦斯发电机组的缸套冷却介质余热回收和烟气余热回收两套系统为一体，大大简化回收装置和回收工艺流程，大幅度降低设备和工程的投资成本；
3、通过三相式瓦斯发电余热利用机组回收的余热可直接使用，无需设置二次换热设备，降低换热损失，从而进一步提升余热利用率；
4、本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组结构形式简单，使用寿命长，维护和维修成本低；
5、本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组无需消耗任何能源，无运行成本，经济效益高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为三相式瓦斯发电余热利用机组示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型利用多相变传热原理提供了一种三相式瓦斯发电余热利用机组，通过采用分品位梯级分流传热将瓦斯发电机组的缸套冷却水余热和烟气余热依次传递给用户侧载热介质，可用于防冻、采暖和洗浴等，从而实现余热资源的高效利用。如图1所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。
具体地，本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组包括瓦斯发电机组缸套冷却单元、瓦斯发电机组烟气单元以及三相换热器7，所述三相换热器7上设有缸套冷却介质入口管12、缸套冷却介质出口管11、烟气入口管13、烟气出口管14、用户侧热载体入口管9及用户侧热载体出口管8，所述三相换热器7内相互独立设有与缸套冷却介质入口管12和缸套冷却介质出口管11相连的缸套冷却介质换热通路、与烟气入口管13和烟气出口管14相连的烟气换热通路、与用户侧热载体入口管9和用户侧热载体出口管8相连的用户侧热载体换热通路。
如图1所示，所述瓦斯发电机组缸套冷却单元包括发电机气缸2、缸套冷却机构3、与所述缸套冷却机构3相连的缸套冷却介质内循环泵4以及设置在冷却介质循环管路上的内循环冷却系统补液定压装置5，所述冷却介质循环管路与缸套冷却介质换热通路相连通，所述瓦斯发电机组烟气单元包括发电机进气机构1、与所述烟气入口管13相连的发电机烟气管6、与所述烟气出口管14相连的烟气排出管10。
缸套冷却机构3通常为水冷或油冷散热装置，通过冷却介质的循环流动散热。优选地，所述烟气换热通路内底部设有烟气凝露水排水管，由于烟气温度降到了其凝露点以下，烟气换热通路内存在冷凝水需要排出。由于凝露水腐蚀性严重，本实用新型在所述烟气换热通路内设有锌块，可减缓金属腐蚀程度。
为降低流速强化换热，所述用户侧热载体换热通路上交错设有隔板。优选地，所述用户侧热载体换热通路中的用户侧热载体依次与流经缸套冷却介质换热通路、烟气换热通路中的缸套冷却介质、烟气换热。进一步，所述用户侧热载体换热通路中设有高低温区换热分隔板，所述高低温区换热分隔板将所述用户侧热载体换热通路分隔成相互连通的低温换热区和高温换热区，所述缸套冷却介质换热通路设置在所述低温换热区内，所述烟气换热通路设置在所述高温换热区内，以强化换热。
本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组的工作过程如下：
瓦斯发电机组的发电机缸套冷却介质经由三相换热器7上的缸套冷却介质出口管11和缸套冷却介质内循环泵4，进入缸套冷却机构3，通过此装置对瓦斯发电机组的发电机气缸2进行冷却后，通过三相换热器7上的缸套冷却介质入口管12进入三相换热器7，在此装置发生缸套冷却介质与用户侧热载体的传热过程后，完成瓦斯发电机组缸套冷却循环过程。
瓦斯气体经由瓦斯发电机组的发电机进气机构1进入，推动瓦斯发电机组发动机气缸2做功后，产生的烟气经由发电机烟气管6，从三相换热器7上的所述烟气入口管13进入三相换热器7，在此装置发生烟气与用户侧热载体的传热过程后，烟气从三相换热器7上的烟气出口管14经由烟气排出管10排出，完成瓦斯发电机组烟气降温过程。
用户侧热载体从用户侧热载体入口管9进入三相换热器7，在此装置依次发生与缸套冷却介质和烟气的传热过程后，经由用户侧热载体出口管8流出，完成用户侧热载体取热过程。
本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组采用高温水-高温烟气-水三相同时且直接换热方式，降低了烟气排出温度，提高系统换热效率，余热利用更充分，换热设备占地面积小；三相式瓦斯发电余热利用机组集瓦斯发电机组的缸套冷却介质余热回收和烟气余热回收两套系统为一体，大大简化回收装置和回收工艺流程，大幅度降低设备和工程的投资成本；通过三相式瓦斯发电余热利用机组回收的余热可直接使用，无需设置二次换热设备，降低换热损失，从而进一步提升余热利用率；本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组结构形式简单，使用寿命长，维护和维修成本低；本实用新型的三相式瓦斯发电余热利用机组无需消耗任何能源，无运行成本，经济效益高。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (6)
1.一种三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：包括瓦斯发电机组缸套冷却单元、瓦斯发电机组烟气单元以及三相换热器(7)，所述三相换热器(7)上设有缸套冷却介质入口管(12)、缸套冷却介质出口管(11)、烟气入口管(13)、烟气出口管(14)、用户侧热载体入口管(9)及用户侧热载体出口管(8)，所述三相换热器(7)内相互独立设有与缸套冷却介质入口管(12)和缸套冷却介质出口管(11)相连的缸套冷却介质换热通路、与烟气入口管(13)和烟气出口管(14)相连的烟气换热通路、与用户侧热载体入口管(9)和用户侧热载体出口管(8)相连的用户侧热载体换热通路，所述瓦斯发电机组缸套冷却单元包括发电机气缸(2)、缸套冷却机构(3)、与所述缸套冷却机构(3)相连的缸套冷却介质内循环泵(4)以及设置在冷却介质循环管路上的内循环冷却系统补液定压装置(5)，所述冷却介质循环管路与缸套冷却介质换热通路相连通，所述瓦斯发电机组烟气单元包括发电机进气机构(1)、与所述烟气入口管(13)相连的发电机烟气管(6)、与所述烟气出口管(14)相连的烟气排出管(10)。
2.根据权利要求1所述的三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：所述烟气换热通路内底部设有烟气凝露水排水管。
3.根据权利要求2所述的三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：所述烟气换热通路内设有锌块。
4.根据权利要求1所述的三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：所述用户侧热载体换热通路上交错设有隔板。
5.根据权利要求1所述的三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：所述用户侧热载体换热通路中的用户侧热载体依次与流经缸套冷却介质换热通路、烟气换热通路中的缸套冷却介质、烟气换热。
6.根据权利要求5所述的三相式瓦斯发电余热利用机组，其特征在于：所述用户侧热载体换热通路中设有高低温区换热分隔板，所述高低温区换热分隔板将所述用户侧热载体换热通路分隔成相互连通的低温换热区和高温换热区，所述缸套冷却介质换热通路设置在所述低温换热区内，所述烟气换热通路设置在所述高温换热区内。
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