CN213116460U - 一种用于高含氢量气体的燃气发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，属于燃气发电机组技术领域，包括：燃气发电机组，其包括燃气发动机和发电机，燃气发动机的输出轴和发电机的输入轴通过弹性联轴器同轴连接；燃料供给单元，其包括依次连接的气水分离器、燃气过滤器、防爆电磁阀、阻火阀、燃气阀和气体混合器，气体混合器连接有空气滤清器,气体混合器用于混合氢气和空气形成含氢混合气体；涡轮增压单元，涡轮增压单元包括设置于燃气发动机进气歧管的叶轮和燃气发动机排气歧管的涡轮，叶轮和涡轮同轴连接，气体混合器的出气口与涡轮增压单元的进气口连接。本燃气发电机组的燃料供给单元有效保障燃料供给单元的安全，提高了燃气发动机工作的稳定性和可靠性。

Description

一种用于高含氢量气体的燃气发电机组

技术领域

本申请涉及燃气发动机组技术领域，特别涉及一种用于高含氢量气体的燃气发电机组。

背景技术

氢气是一种清洁、高效的燃料最大的优点就是不排放温室气体，其完全燃烧只产生水，所以对环境没有任何污染，这对于解决全球气候变化问题具有非常重要的意义。将氢气将按一定比例混入天然气或空气得到一种燃料，是新型动力燃料它既具有氢气燃烧速率快，着火极限宽，是可再生能源的特点，又具有天然气体积热值高，储量丰富，排放低等优势。

传统的燃气发动机通过碳氢化合物和空气中的氧在发动机气缸内燃烧并将燃烧产生的热能转化成机械能，排放出CO2以及有害的污染物。而氢燃料发动机是通过氢气和氧的燃烧，把燃烧产生的热能转化成机械能，排放物是水，因此可称之为“最干净”的发动机。发动机以纯氢为燃料时，能达到温室气体零排放，为保护环境，减少城市中的大气污染，以氢气为燃料的发动机受到越来越多的关注。

但是氢气作为燃气发动机的燃料时，由于氢的分子量小，容易从狭小的缝隙中逸出，发动机结构复杂，与外部管路及部件的连接点多，容易发生泄漏。氢燃料发动机中燃料泄漏到大气，不仅不利于环境保护，还容易发生火灾的严重问题。

发明内容

本申请实施例提供一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，以解决现有技术中氢燃料发动机中燃料泄漏到大气，不仅不利于环境保护，还容易发生火灾的严重问题。

本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，包括：

燃气发电机组，所述燃气发电机组包括燃气发动机和发电机，所述燃气发动机的输出轴和发电机的输入轴通过弹性联轴器同轴连接；

燃料供给单元，所述燃料供给单元包括依次连接的气水分离器、燃气过滤器、防爆电磁阀、阻火阀、燃气阀和气体混合器，所述气体混合器连接有空气滤清器,所述气体混合器用于混合氢气和空气形成含氢混合气体；

涡轮增压单元，所述涡轮增压单元包括设置于燃气发动机的进气歧管的叶轮和燃气发动机的排气歧管的涡轮，所述叶轮和涡轮同轴连接，所述气体混合器的出气口与涡轮增压单元的进气口连接。

在一些实施例中，所述气体混合器为文丘里管。

在一些实施例中，所述含氢混合气体的氢气含量≥45％(体积)。

在一些实施例中，所述燃气发电机组还包括双回路冷却单元，所述双回路冷却单元包括发动机冷却回路和中冷冷却回路，所述发动机冷却回路用于冷却润滑油、燃气发电机机体、气缸和涡轮增压单元，所述中冷冷却回路用于冷却进入气缸的含氢混合气体，所述中冷冷却回路位于涡轮增压单元的出气口和进气歧管之间。

在一些实施例中，所述燃气发电机组还包括防爆震控制单元，所述防爆震控制单元包括爆震传感器和点火控制器，所述爆震传感器布置在燃气发动机的缸体两侧，所述爆震传感器用于测量燃气发动机每缸的振动能量，所述爆震传感器和点火控制器电连接，爆震传感器信号传送到点火控制器，由点火控制器改变点火正时来降低爆震的强度。

在一些实施例中，所述燃气发电机组还包括余热利用单元，所述余热利用单元包括依次连接的电动三通阀、热交换器、三通管和消音器，所述电动三通阀的入口与燃气发动机的废气排出口连接。

在一些实施例中，所述热交换器包括壳体和位于壳体内的换热管，所述壳体上还设有废气入口和废气出口，所述换热管位于废气入口和废气出口之间，所述换热管包括入水口和出水口，所述入水口与水源连接，所述出水口与热水储罐连接。

在一些实施例中，所述换热管的入水口设有水塔，所述水塔与换热管的入水口通过供水管道连接，所述供水管道上设有水泵。

在一些实施例中，所述电动三通阀与三通管之间连接有旁通管，所述三通管与热交换器之间设有止回阀。

在一些实施例中，所述燃气发动机和发电机的底部设有基座，所述燃气发动机和发电机可拆卸连接在基座的顶部，所述基座为工字钢或槽钢焊接而成。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，由于本申请的燃气发电机组设有燃料供给单元和涡轮增压单元。其中，燃料供给单元包括依次连接的气水分离器、燃气过滤器、防爆电磁阀、阻火阀、燃气阀和气体混合器，气体混合器连接有空气滤清器,气体混合器用于混合氢气和空气形成含氢混合气体。涡轮增压单元包括设置于燃气发电机组进气歧管的叶轮和燃气发电机组排气歧管的涡轮，叶轮和涡轮同轴连接，气体混合器的出气口与涡轮增压单元的进气口连接。

因此，本燃气发电机组的燃料供给单元将新鲜空气经过空气滤清器过滤后到达气体混合器，高含氢量气体通过气水分离器、燃气过滤器、防爆电磁阀、阻火阀、燃气阀到达气体混合器，有效保障燃料供给单元的安全，提高了燃气发动机工作的稳定性和可靠性。到达进气歧管的高含氢混合气体通过涡轮增压单元被压缩送到燃气发动机气缸内。通过涡轮增压单元增压，可获得更高的功率，同时降低了有害物质的排放。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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为本申请实施例的结构示意图。

附图标记：

1-燃气发动机，2-基座，3-弹性联轴器，4-发电机，5-废气排出口，6-消音器，7-双回路冷却单元，8-涡轮增压单元，9-气体混合器，10-气水分离器，11-空气滤清器，12-燃气过滤器，13-防爆电磁阀，14-燃气。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其能解决现有技术中氢燃料发动机中燃料泄漏到大气，不仅不利于环境保护，还容易发生火灾的严重问题。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，包括：

燃气发电机组，该燃气发电机组包括燃气发动机1和发电机4，燃气发动机1的输出轴和发电机4的输入轴通过弹性联轴器3同轴连接。在燃气发动机1和发电机4的底部设有基座2，燃气发动机1和发电机4可拆卸连接在基座2的顶部，基座2为工字钢和槽钢焊接而成。

燃料供给单元，该燃料供给单元包括依次连接的气水分离器10、燃气过滤器12、防爆电磁阀13、阻火阀、燃气阀14和气体混合器9，燃气阀14与气体混合器9的支管连接。气体混合器9连接有空气滤清器11,空气滤清器11与气体混合器9的主管连接，气体混合器9用于混合从气水分离器10、燃气过滤器12、防爆电磁阀13、阻火阀、燃气阀14进入的氢气和空气滤清器11进入的空气形成含氢混合气体，含氢混合气体的氢气含量≥45％(体积)。

涡轮增压单元8，涡轮增压单元8包括设置于燃气发动机1进气歧管的叶轮和燃气发动机1排气歧管的涡轮，叶轮和涡轮同轴连接，气体混合器9的出气口与涡轮增压单元8的进气口连接。

本燃气发电机组的燃料供给单元将新鲜空气经过空气滤清器11过滤后到达气体混合器9，高含氢量气体通过气水分离器10、燃气过滤器12、防爆电磁阀13、阻火阀、燃气阀14到达气体混合器9，有效保障燃料供给单元的安全，提高了燃气发动机1工作的稳定性和可靠性。到达进气歧管的高含氢混合气体通过涡轮增压单元8被压缩送到燃气发动机1的气缸内。通过涡轮增压单元8增压，可获得更高的功率，同时降低了有害物质的排放。

在一些可选实施例中，本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，该燃气发电机组的气体混合器9为文丘里管。文丘里管具有一个适于流动的收缩段与一个逐渐扩大的扩散段。采用这种设计型式，使流体的压力损失极其微小，因此燃气发动机1气缸中的充气损失也极小。流体在最窄部位的流速最大，通过环状间隙所产生的负压，将燃气从外侧沿径向混合到核心气流之中。这种混合方式的优点在于即使所吸入的混合气变化量较大，燃气和空气的流量比也几乎能保持恒定，且仅在很短的时间内略微偏离空燃比范围，即燃气发动机1能够可靠运转并节省燃料。

在一些可选实施例中，参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，该燃气发电机组还包括双回路冷却单元7，双回路冷却单元7包括发动机冷却回路和中冷冷却回路，发动机冷却回路用于冷却燃气发动机1的润滑油、燃气发电机1的机体、气缸和涡轮增压单元8。

中冷冷却回路用于冷却进入气缸的含氢混合气体，中冷冷却回路位于涡轮增压单元8的出气口和进气歧管之间。中冷后的含氢混合气体分别经A、B列进气歧管进入燃气发动机1的各气缸点燃做功，燃气发动机1控制系统通过调节节气门来调节燃气发电机组的功率与转速输出，使燃气发电机组能高效稳定可靠地运行。

在一些可选实施例中，本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，该燃气发电机组还包括防爆震控制单元，防爆震控制单元包括爆震传感器和点火控制器，爆震传感器布置在燃气发动机1的缸体两侧，爆震传感器用于测量燃气发动机1每缸的振动能量，爆震传感器和点火控制器电连接，爆震传感器信号传送到点火控制器，由点火控制器改变点火正时来降低爆震的强度。

爆震传感器测量燃气发动机1每缸的振动能量，此振动能量会成比例的对应到爆震水平。通过对比标定来判断此时刻爆震强度级别，并用模拟量输出。该模拟信号传送到点火控制器，由点火控制器改变点火正时来降低爆震的强度。如果改变点火正时不能达到爆震允许强度，点火控制器会输出降低负荷的信号或者输出停机信号，使燃气发动机1降低负荷或停止运行。防爆震控制单元使燃气发电机组稳定运行，避免严重的爆震现象出现。

在一些可选实施例中，参见图1所示，本申请实施例提供了一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，该燃气发电机组还包括余热利用单元，余热利用单元包括依次连接的电动三通阀、热交换器、三通管和消音器6，电动三通阀的入口与燃气发动机1的废气排出口5连接。电动三通阀与三通管之间连接有旁通管，三通管与热交换器之间设有止回阀。

热交换器包括壳体和位于壳体内的换热管，壳体上还设有废气入口和废气出口，换热管位于废气入口和废气出口之间，换热管包括入水口和出水口，入水口与水源连接，出水口与热水储罐连接。换热管的入水口设有水塔，水塔与换热管的入水口通过供水管道连接，供水管道上设有水泵。

高温废气由燃气发动机1的废气排出口2排出，经电动三通阀到热交换器和消声器6低温排出。常温水由热交换器的入水口进入，热交换器与高温废气进行热交换，达到用户要求设定温度被送到热水储水罐，而后被送往用户处。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于，包括：

燃气发电机组，所述燃气发电机组包括燃气发动机(1)和发电机(4)，所述燃气发动机(1)的输出轴和发电机(4)的输入轴通过弹性联轴器(3)同轴连接；

燃料供给单元，所述燃料供给单元包括依次连接的气水分离器(10)、燃气过滤器(12)、防爆电磁阀(13)、阻火阀、燃气阀(14)和气体混合器(9)，所述气体混合器(9)连接有空气滤清器(11),所述气体混合器(9)用于混合氢气和空气形成含氢混合气体；

涡轮增压单元(8)，所述涡轮增压单元(8)包括设置于燃气发动机(1)的进气歧管的叶轮和燃气发动机(1)的排气歧管的涡轮，所述叶轮和涡轮同轴连接，所述气体混合器(9)的出气口与涡轮增压单元(8)的进气口连接。

2.如权利要求1所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述气体混合器(9)为文丘里管。

3.如权利要求1所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述燃气发电机组还包括双回路冷却单元(7)，所述双回路冷却单元(7)包括发动机冷却回路和中冷冷却回路，所述发动机冷却回路用于冷却润滑油、燃气发电机机体、气缸和涡轮增压单元(8)，所述中冷冷却回路用于冷却进入气缸的含氢混合气体，所述中冷冷却回路位于涡轮增压单元(8)的出气口和进气歧管之间。

4.如权利要求1所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述燃气发电机组还包括防爆震控制单元，所述防爆震控制单元包括爆震传感器和点火控制器，所述爆震传感器布置在燃气发动机(1)的缸体两侧，所述爆震传感器用于测量燃气发动机(1)每缸的振动能量，所述爆震传感器和点火控制器电连接，爆震传感器信号传送到点火控制器，由点火控制器改变点火正时来降低爆震的强度。

5.如权利要求1所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述燃气发电机组还包括余热利用单元，所述余热利用单元包括依次连接的电动三通阀、热交换器、三通管和消音器(6)，所述电动三通阀的入口与燃气发动机(1)的废气排出口(5)连接。

6.如权利要求5所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述热交换器包括壳体和位于壳体内的换热管，所述壳体上还设有废气入口和废气出口，所述换热管位于废气入口和废气出口之间，所述换热管包括入水口和出水口，所述入水口与水源连接，所述出水口与热水储罐连接。

7.如权利要求6所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述换热管的入水口设有水塔，所述水塔与换热管的入水口通过供水管道连接，所述供水管道上设有水泵。

8.如权利要求5所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述电动三通阀与三通管之间连接有旁通管，所述三通管与热交换器之间设有止回阀。

9.如权利要求1所述的一种用于高含氢量气体的燃气发电机组，其特征在于：

所述燃气发动机(1)和发电机(4)的底部设有基座(2)，所述燃气发动机(1)和发电机(4)可拆卸连接在基座(2)的顶部，所述基座(2)为工字钢或槽钢焊接而成。

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