一种内燃发电机组余热利用系统的制作方法

1.本实用新型属于余热利用技术领域，具体涉及一种内燃发电机组余热利用系统。


背景技术：

2.对于内燃发电机组来讲，利用燃气、燃油等一次能源作为燃料用于发电的效率通常在30-40%左右，还有近一半的热量通常是通过高温烟气、缸套水、中冷水向外散热，不仅造成能源的大量浪费，而且加重了环境污染，另外，向外散热的过程中还需要消耗电能、水源等其他能源。所以，回收这部分余热进行再利用是一项变废为宝的节能工程，提高了能源的综合利用率，达到节能降耗的目的。目前，针对内燃发电机组的余热资源利用形式，一种是利用高温烟气或者缸套水余热用于发电（orc），该种形式的余热利用率低，投资成本高，而且系统复杂，运行稳定性差，目前在国内推广存在一定的局限性；另外一种是利用高温烟气或者缸套水余热直接通过换热器换取热水，该种形式的余热利用效率也不高，而且可能会影响内燃发电机组的正常运行。所以，针对现有内燃机余热利用形式，寻求新的技术路线，进一步提高内燃发电机组的综合能源利用率，提升项目品质。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种内燃发电机组余热利用系统，高效地利用内燃发电机组的高温烟气、缸套水、中冷水等余热资源，用于生产热水或蒸汽，最大限度地提高了内燃发电机组的综合能源利用率,达到节能降耗的目的，减轻环境污染，有利于保护环境。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：
5.本实用新型的一种内燃发电机组余热利用系统，包括内燃发电机组、缸套水系统、中冷水系统、高温烟气系统、高温热水管道、低温水管道和水罐，所述水罐包括热水罐和冷水罐；所述内燃发电机组分别与缸套水系统、中冷水系统和高温烟气系统连接，为其提供缸套水、中冷水和高温烟气余热资源；所述缸套水系统和高温烟气系统分别通过高温热水管道与热水罐连接，所述缸套水系统和高温烟气系统分别通过低温水管道与冷水罐连接，所述中冷水系统分别与低温水管道和冷水罐连接。
6.进一步地，所述高温热水管道包括高温热水主管、高温热水支管一和高温热水支管二，所述高温热水支管一和高温热水支管二分别与高温热水主管连接，所述高温热水主管与热水罐连接。
7.进一步地，所述低温水管道包括低温水主管、低温水支管一和低温水支管二，所述低温水支管一和低温水支管二分别与低温水主管连接，所述低温水主管与冷水罐连接。
8.进一步地，所述缸套水系统包括缸套水出水管、缸套水进水管、缸套水散热器和缸套水换热器，
9.所述内燃发电机组通过缸套水出水管、缸套水进水管分别与缸套水换热器一次侧和缸套水散热器连接，所述缸套水换热器二次侧通过水管分别与高温热水支管二和低温水
支管二连接。
10.进一步地，所述中冷水系统包括中冷水出水管、中冷水进水管、中冷水散热器和中冷水换热器，所述内燃发电机组通过中冷水出水管、中冷水进水管分别与中冷水换热器一次侧和中冷水散热器连接，所述中冷水换热器二次侧通过水管分别与低温水管道和冷水罐连接。
11.进一步地，所述高温烟气系统包括烟气调节系统，所述烟气调节系统包括烟管、烟气调节阀门和烟囱一，所述烟管与内燃发电机组的烟气出口连接，所述烟管的出口与烟气调节阀门的入口连接，所述烟气调节阀门的出口与烟囱一连接。
12.进一步地，所述高温烟气系统还包括余热锅炉、节能器和烟囱二，所述余热锅炉的烟气入口与烟气调节阀门的出口连接，所述余热锅炉的烟气出口与节能器的烟气入口连接，所述节能器的烟气出口与烟囱二连接；所述余热锅炉的热水出口与高温热水支管一连接，所述低温水支管一与节能器的进水口连接，所述节能器的出水口与余热锅炉的进水口连接。
13.进一步地，该系统还包括水处理设备，所述水处理设备通过水管与冷水罐连接。
14.进一步地，所述热水罐和低温水主管通过再循环管连接。
15.进一步地，所述热水罐连接有热水输送管道。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
17.1、本实用新型的内燃发电机组余热利用系统高效、充分地利用内燃发电机组的高温烟气、缸套水、中冷水等余热资源，用于生产可供工厂或生活使用的热水或蒸汽，最大限度地提高了内燃发电机组的综合能源利用率。
18.2、本实用新型的缸套水系统、中冷水系统、高温烟气系统将内燃发电机组的缸套水、中冷水和高温烟气与低温水管道中的低温水进行换热，换热后得到的高温热水储存在热水罐中，通过这种水冷的方式对内燃发电机组进行降温，替代了现有技术中内燃发电机组自带的散热器，本实用新型耗能很小，散热器作为备用仅在余热资源使用过剩或者余热系统故障、检修期间用于紧急散热，降低甚至消除内燃发电机组散热需要消耗的水、电等能源，达到节能降耗的目的，降低生产成本，同时还能对余热进行回收利用，变废为宝，避免能源浪费，提高经济效益。
19.3、本实用新型对高温烟气进行降温后再排入大气中，减轻了环境的污染，有利于保护环境。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例的内燃发电机组余热利用系统的工作原理图。
21.图中序号所代表的含义为：
22.1.内燃发电机组；
23.201.缸套水出水管，202.缸套水进水管，203.缸套水散热器，204.缸套水换热器，205.电动三通阀一，206.电动三通阀二；
24.301.中冷水出水管，302.中冷水进水管，303.中冷水散热器，304.中冷水换热器，305.电动三通阀三，306.电动三通阀四；
25.401.烟管，402.烟气调节阀门，403.烟囱一，404.余热锅炉，405.节能器，406.烟囱
二；
26.501.高温热水主管，502.高温热水支管一，503.高温热水支管二；
27.601.低温水主管，602.低温水支管一，603.低温水支管二；
28.7.热水罐，8.冷水罐，9.水处理设备，10.再循环管，11.热水输送管道。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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。
30.如图1所示，本实施例的内燃发电机组余热利用系统，包括内燃发电机组1、缸套水系统、中冷水系统、高温烟气系统、高温热水管道、低温水管道和水罐，所述水罐包括热水罐7和冷水罐8，水罐的数量可以根据制取热水量和温度进行设计；所述内燃发电机组1分别与缸套水系统、中冷水系统和高温烟气系统连接，为其提供缸套水、中冷水和高温烟气余热资源；所述缸套水系统和高温烟气系统分别通过高温热水管道与热水罐7连接，所述缸套水系统和高温烟气系统分别通过低温水管道与冷水罐8连接，所述中冷水系统分别与低温水管道和冷水罐8连接。
31.所述高温热水管道包括高温热水主管501、高温热水支管一502和高温热水支管二503，所述高温热水支管一502和高温热水支管二503分别与高温热水主管501连接，所述高温热水主管501与热水罐7连接；高温热水支管一502和高温热水支管二503内的高温热水通过高温热水主管501输送至热水罐7储存。
32.所述低温水管道包括低温水主管601、低温水支管一602和低温水支管二603，所述低温水支管一602和低温水支管二603分别与低温水主管601连接，所述低温水主管601与冷水罐8连接；冷水罐8中的低温水通过低温水主管601输送至低温水支管一602和低温水支管二603，进而流入缸套水系统和高温烟气系统进行换热。
33.所述缸套水系统包括缸套水出水管201、缸套水进水管202、缸套水散热器203和缸套水换热器204；缸套水散热器203为内燃发电机组1自带的散热器，作为备用，仅在缸套水余热使用过剩或者余热系统故障、检修期间用于紧急散热。所述内燃发电机组1一路通过缸套水出水管201依次与电动三通阀一205、缸套水换热器204一次侧和电动三通阀二206连接，电动三通阀二206通过缸套水进水管202与内燃发电机组1连接，另一路通过缸套水出水管201依次与电动三通阀一205、缸套水散热器203和电动三通阀二206连接，电动三通阀二206通过缸套水进水管202与内燃发电机组1连接，所述缸套水换热器204二次侧通过水管分别与高温热水支管二503和低温水支管二603连接。电动三通阀一205和电动三通阀二206用于调节缸套水进入缸套水换热器204一次侧或者缸套水散热器203。
34.所述中冷水系统包括中冷水出水管301、中冷水进水管302、中冷水散热器303和中冷水换热器304；中冷水散热器303为内燃发电机组1自带的散热器，作为备用，仅在中冷水余热使用过剩或者余热系统故障、检修期间用于紧急散热。所述内燃发电机组1一路通过中冷水出水管301依次与电动三通阀三305、中冷水换热器304一次侧和电动三通阀四306连接，电动三通阀四306通过中冷水进水管302与内燃发电机组1连接，另一路通过中冷水出水管301依次与电动三通阀三305、中冷水散热器303和电动三通阀四306连接，电动三通阀四
306通过中冷水进水管302与内燃发电机组1连接，所述中冷水换热器304二次侧通过水管分别与低温水管道和冷水罐8连接。电动三通阀三305和电动三通阀四306用于调节中冷水进入中冷水换热器304一次侧或者中冷水散热器303。
35.所述高温烟气系统包括烟气调节系统、余热锅炉404、节能器405和烟囱二406，所述烟气调节系统包括烟管401、烟气调节阀门402和烟囱一403，所述烟管401与内燃发电机组1的烟气出口连接，所述烟管401的出口与烟气调节阀门402的入口连接，所述烟气调节阀门402的出口分别与烟囱一403和余热锅炉404的烟气入口连接，所述余热锅炉404的烟气出口与节能器405的烟气入口连接，所述节能器405的烟气出口与烟囱二406连接；所述余热锅炉404的热水出口与高温热水支管一502连接，所述低温水支管一602与节能器405的进水口连接，所述节能器405的出水口与余热锅炉404的进水口连接。
36.优选的，该系统还包括水处理设备9、再循环管10和热水输送管道11。所述水处理设备9通过水管与冷水罐8连接，对待进入冷水罐8的低温水进行预处理；所述热水罐7和低温水主管601通过再循环管10连接，当热水罐7中的热水温度达不到设计温度要求时，通过再循环管10实现内循环加热直至满足设计温度的要求。所述热水罐7连接有热水输送管道11，可以通过运输车或者管道运输的方式供应给用户。
37.工作原理如下：
38.1、内燃发电机组燃烧发电：利用燃气与一定比例的空气压入多个气缸内，燃烧后产生的热力推动带有曲柄连杆机构的火花塞往复转动，多个曲柄连杆机构将机械动能传递给发动机，使发动机按照设定的转速将动能传递给同轴上的发电机转子，转子转动切割定子间产生的磁力线，从而输出稳定的电能，同时产生余热，包括高温烟气、缸套水、中冷水等余热资源。
39.2、高温烟气余热利用：内燃发电机组1的排烟温度在500℃左右，利用余热锅炉404回收利用该部分热量，根据高温热水需求量调节烟气调节阀门402控制进入余热锅炉404的烟气量，生产出满足要求的高温热水，当余热锅炉404不运行时，通过调节烟气调节阀门402由烟囱一403排出；余热锅炉404利用后的低温烟气温度仍然有将近200℃，不适宜直接排入大气，低温水通过低温水支管一602送入节能器405，低温烟气进入节能器405中加热低温水，进一步回收余热锅炉404的排烟热量，最后由烟囱二406排出。
40.3、缸套水余热利用：内燃发电机组1出口的缸套水温度一般在80～110℃左右，利用缸套水换热器204回收该部分热量，缸套水流经缸套水换热器204一次侧时，加热二次侧的低温水，输出的高温热水通过高温热水管道输送至热水罐7，缸套水的温度降低至内燃发电机组1设计回水温度，通过缸套水进水管202输送至内燃发电机组1，形成缸套水热量的循环利用。一般余热利用系统在设计工况下运行，可以充分利用缸套水余热，缸套水散热器203仅作为备用，当缸套水余热使用过剩或者余热系统故障、检修期间，通过调节电动三通阀一205和电动三通阀二206，开启缸套水散热器203用于紧急散热。
41.4、中冷水余热利用：内燃发电机组1出口的中冷水温度一般在40～60℃左右，利用中冷水换热器304回收该部分热量，用于预热低温水。中冷水流经中冷水换热器304一次侧时，加热二次侧的低温水，输出的温水通过管道输送回冷水罐8，中冷水的温度降低至内燃发电机组1设计回水温度，通过中冷水进水管302输送至内燃发电机组1，形成中冷水热量的循环利用。一般余热利用系统在设计工况下运行，可以充分利用中冷水余热，中冷水散热器
303仅作为备用，当中冷水余热使用过剩或者余热系统故障、检修期间，通过调节电动三通阀三305和电动三通阀四306，开启中冷水散热器303用于紧急散热。
42.5、高温热水循环过程：余热锅炉404生产出的高温热水以及缸套水换热器204二次侧换取的高温热水通过高温热水管道送至热水罐7，热水罐7和低温水主管601通过再循环管10连接，当热水罐7中的热水温度达不到设计温度要求时，通过再循环管10实现内循环加热直至满足设计温度的要求。
43.6、补水过程：经过水处理设备9处理后的低温水通过管道输送至冷水罐8，然后通过低温水管道分别输送至余热锅炉404进水口、缸套水换热器204二次侧和中冷水换热器304二次侧进行加热。
44.本实用新型的内燃发电机组余热利用系统充分利用了内燃发电机组的高温烟气、缸套水、中冷水等余热资源，避免浪费能源，提高能源利用率，同时通过该系统实现内燃发电机组的散热，相比现有的散热设备，能耗更低，降低了生产成本。再者，烟气经过降温后排出，减轻了环境污染。
45.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的
ꢀ“
一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
46.最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。