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新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法技术方案

阅读:4 留言:0更新日期:2018-04-22 02:01
本发明专利技术公开了新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法,内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量驱动有机朗肯循环发电系统循环发电;内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量除了驱动有机朗肯循环发电系统循环发电以外,剩余的能量分为两个分支:第一个分支和第二个分支;第一个分支用于驱动氨吸收式制冷子循环系统循环制冷;第二个分支、内燃机缸套水和有机朗肯循环发电系统均给供热系统提供热量。它具有将有机朗肯循环和氨水动力循环及供热装置进行耦合集成,增加循环做功量、制冷量以及供热量,提升联供系统效率的优点。

【技术实现步骤摘要】
新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法
本专利技术涉及一种新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法。
技术介绍
能源产业是国家经济发展的基础产业,是人类生存和发展的重要物质基础。在当代社会的高速发展中,正大量的消耗煤炭、石油等化石能源。但是,化石能源不可再生,且随着消耗量的不断增加,化石能源已逐渐成为一种稀缺能源,开发和使用化石能源的成本日益飞涨。面对日趋严峻的环境以及能源问题,实现对内燃机排气余热的充分利用日益受到广泛关注。内燃机燃料燃烧未利用的热量中,排气所占比例最多,且其能量品位较高,若能有效利用这部分热量,将大幅提高内燃机效率,产生巨大的经济效益和环境效益。另外,内燃机缸套冷却水出口温度一般低于100℃,这部分能量品味较低,但数量较大,随着缸套水排出的余热量占输入燃料的30%~40%,可以用于提供热量或者驱动除湿装置及吸收式热泵。有机朗肯循环系统(organicRankinecycle,ORC)采用低沸点有机物作为运行工质,其较传统的动力循环在与中低温热源匹配方面更具优势,故已成为余热利用的有效方式之一。在不同的热源条件下,选用不同的有机朗肯循环结构以及运行工质对提升系统的热力性能有着重要意义。近年来,有机朗肯循环系统在内燃机余热利用方面受到相关研究者的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题,提供一种新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法,它具有将有机朗肯循环和氨水动力循环及供热装置进行耦合集成,增加循环做功量、制冷量以及供热量,提升联供系统效率的优点。为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:新型内燃机余热利用冷热电联供系统,包括:有机朗肯循环发电系统、氨吸收式制冷子循环系统以及供热系统,内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量驱动有机朗肯循环发电系统发电;内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量除了驱动有机朗肯循环发电系统发电以外,剩余的能量分为两个分支:第一分支和第二分支,其中第一分支用于驱动氨吸收式制冷子循环系统循环制冷,第二分支用于给供热系统提供热量;内燃机缸套水给供热系统提供热量,有机朗肯循环发电系统给供热系统提供热量。所述有机朗肯循环发电系统,包括:第二透平T2,第二透平T2的输入端与余热锅炉HRVG的第一输出端连接,第二透平T2的输出端与第一换热器HE1的第一输入端连接,第一换热器HE1的第一输出端与第一回热器R1的第一输入端连接,第一回热器R1的第一输出端与第一冷凝器Con1的输入端连接,第一冷凝器Con1的输出端通过第一泵P1与第一回热器R1的第二输入端连接,第一回热器R1的第二输出端与余热锅炉HRVG的第一输入端连接,构成一个循环。所述有机朗肯循环发电系统,工作时,高温高压有机工质进入第二透平T2内膨胀做功,第二透平T2输出的低压乏气先经过第一换热器HE1与水换热后,再与第一回热器R1换热,然后进入第一冷凝器Con1中冷凝,冷凝后的液态工质通过第一泵P1加压后再进入第一回热器R1进行预热,预热后的有机工质进入余热锅炉HRVG中,被内燃机高温排气加热为高温高压气体之后,再次进入第二透平T2内膨胀做功,进入下一个工作循环。所述氨吸收式制冷子循环系统,包括:蒸汽发生器G,所述蒸汽发生器G的第一输入端与余热锅炉HRVG的第二输出端连接,所述蒸汽发生器G的第一输入端与所述蒸汽发生器G的第一输出端连接,所述蒸汽发生器G的第二输出端与精馏塔Rec的输入端连接,所述蒸汽发生器的第三输出端与第二回热器R2的第一输入端连接,精馏塔Rec的第一输出端与蒸汽发生器G的第二输入端连接,所述第二回热器R2的第二输出端与蒸汽发生器G的第三输入端连接;精馏塔Rec的第二输出端与第二冷凝器Con2的输入端连接,第二冷凝器Con2的输出端与通过第二膨胀阀V2与蒸发器Eva的输入端连接,蒸发器Eva的输出端与吸收器Abs的第一输入端连接,吸收器Abs的第二输入端通过第一膨胀阀V1与第二回热器R2的第一输出端连接,吸收器Abs的第一输出端通过第二泵P2与第二回热器R2的第二输入端连接,吸收器Abs的第二输出端与第二冷凝器Con2的输入端连接。所述氨吸收式制冷子循环系统,工作时,从吸收器Abs出来的工作液经过第二泵P2加压后进入第二回热器R2换热,然后在蒸汽发生器G中被内燃机的排烟加热,经过蒸汽发生器G加热所产生的饱和蒸气进入精馏塔Rec内进行精馏,塔顶得到高浓度的氨饱和蒸气,塔底得到低浓度的氨饱和溶液;精馏器Rec塔底出来的低浓度的氨饱和溶液与从蒸汽发生器排出的低浓度的氨饱和溶液在蒸汽发生器G中混合后,先经过第二回热器R2进行换热,然后经过第一膨胀阀V1节流后,进入吸收器Abs内;精馏塔Rec塔顶出口的高浓度的氨饱和蒸气进入第二冷凝器Con2,被第二冷凝器Con2冷凝成饱和溶液,饱和溶液经过第二膨胀阀节V2流后,进入蒸发器Eva内蒸发制冷,蒸发器Eva出口的氨蒸汽进入吸收器Abs内被低浓度的氨饱和溶液吸收,从而完成一个循环过程。所述供热系统,包括:第一换热器HE1、第二换热器HE2和第三换热器HE3,第三换热器HE3的第一输入端与第一输出端与内燃机缸套水管道连接,第三换热器HE3的第一输入端与冷却水管道连接;第三换热器HE3的第二输出端与第二换热器HE2的第一输入端连接,第二换热器HE2的第一输出端与第一换热器HE1的第二输入端连接,第二换热器HE2的第二输入端与余热锅炉HRVG的第二输出端连接。第二换热器HE2的第二输出端与大气连接;第一换热器的第二输出端与待加热装置连接;所述供热系统,工作时,冷却水先经过第三换热器HE3与内燃机缸套的冷却水换热后,再进入第二换热器HE2与余热锅炉HRVG出来的高温气体换热后,最后进入第一换热器HE1与从第二透平T2出来的低压乏气进行换热,从而完成内燃机的热量回收,实现供热系统的供热。所述内燃机为涡轮增压式内燃机,内燃机入口与空气压缩机C相连,内燃机排气出口与第一透平T1连接,压缩机C和第一透平T1彼此连接,第一透平T与余热锅炉HRVG的第二输入端连接。新型内燃机余热利用冷热电联供系统的工作方法,包括:步骤(1):内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量驱动有机朗肯循环发电系统循环发电;步骤(2):内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量除了驱动有机朗肯循环发电系统循环发电以外,剩余的能量分为两个分支:第一个分支和第二个分支;第一个分支用于驱动氨吸收式制冷子循环系统循环制冷;步骤(3):第二个分支、内燃机缸套水和有机朗肯循环发电系统均给供热系统提供热量。所述步骤(1)的步骤为:高温高压有机工质进入第二透平T2内膨胀做功,第二透平T2输出的低压乏气先经过第一换热器HE1与水换热后,再与第一回热器R1换热,然后进入第一冷凝器Con1中冷凝,冷凝后的液态工质通过第一泵P1加压后再进入第一回热器R1进行预热,预热后的有机工质进入余热锅炉HRVG中,被内燃机高温排气加热为高温高压气体之后,再次进入第二透平T2内膨胀做功,进入下一个工作循环;所述步骤(2)的步骤为:从吸收器Abs出来的工作液经过第二泵P2加压后进入第二回热器R2换热,然后在蒸汽发生器G中被内燃机的排烟加热,经过蒸汽发生器G加热所产生的饱和蒸气进入精馏塔Rec内进行精馏,塔顶得到高浓度的氨本文档来自技高网...
新型内燃机余热利用冷热电联供系统及其工作方法

【技术保护点】
新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,包括:有机朗肯循环发电系统、氨吸收式制冷子循环系统以及供热系统,内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量驱动有机朗肯循环发电系统发电;内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量除了驱动有机朗肯循环发电系统发电以外,剩余的能量分为两个分支:第一分支和第二分支,其中第一分支用于驱动氨吸收式制冷子循环系统循环制冷,第二分支用于给供热系统提供热量;内燃机缸套水给供热系统提供热量,有机朗肯循环发电系统给供热系统提供热量。

【技术特征摘要】
1.新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,包括:有机朗肯循环发电系统、氨吸收式制冷子循环系统以及供热系统,内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量驱动有机朗肯循环发电系统发电;内燃机排烟经过余热锅炉HRVG释放能量除了驱动有机朗肯循环发电系统发电以外,剩余的能量分为两个分支:第一分支和第二分支,其中第一分支用于驱动氨吸收式制冷子循环系统循环制冷,第二分支用于给供热系统提供热量;内燃机缸套水给供热系统提供热量,有机朗肯循环发电系统给供热系统提供热量。2.如权利要求1所述的新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,所述有机朗肯循环发电系统,包括:第二透平T2,第二透平T2的输入端与余热锅炉HRVG的第一输出端连接,第二透平T2的输出端与第一换热器HE1的第一输入端连接,第一换热器HE1的第一输出端与第一回热器R1的第一输入端连接,第一回热器R1的第一输出端与第一冷凝器Con1的输入端连接,第一冷凝器Con1的输出端通过第一泵P1与第一回热器R1的第二输入端连接,第一回热器R1的第二输出端与余热锅炉HRVG的第一输入端连接,构成一个循环。3.如权利要求1所述的新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,所述有机朗肯循环发电系统,工作时,高温高压有机工质进入第二透平T2内膨胀做功,第二透平T2输出的低压乏气先经过第一换热器HE1与水换热后,再与第一回热器R1换热,然后进入第一冷凝器Con1中冷凝,冷凝后的液态工质通过第一泵P1加压后再进入第一回热器R1进行预热,预热后的有机工质进入余热锅炉HRVG中,被内燃机高温排气加热为高温高压气体之后,再次进入第二透平T2内膨胀做功,进入下一个工作循环。4.如权利要求1所述的新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,所述氨吸收式制冷子循环系统,包括:蒸汽发生器G,所述蒸汽发生器G的第一输入端与余热锅炉HRVG的第二输出端连接,所述蒸汽发生器G的第一输入端与所述蒸汽发生器G的第一输出端连接,所述蒸汽发生器G的第二输出端与精馏塔Rec的输入端连接,所述蒸汽发生器的第三输出端与第二回热器R2的第一输入端连接,精馏塔Rec的第一输出端与蒸汽发生器G的第二输入端连接,所述第二回热器R2的第二输出端与蒸汽发生器G的第三输入端连接;精馏塔Rec的第二输出端与第二冷凝器Con2的输入端连接,第二冷凝器Con2的输出端与通过第二膨胀阀V2与蒸发器Eva的输入端连接,蒸发器Eva的输出端与吸收器Abs的第一输入端连接,吸收器Abs的第二输入端通过第一膨胀阀V1与第二回热器R2的第一输出端连接,吸收器Abs的第一输出端通过第二泵P2与第二回热器R2的第二输入端连接,吸收器Abs的第二输出端与第二冷凝器Con2的输入端连接。5.如权利要求1所述的新型内燃机余热利用冷热电联供系统,其特征是,所述氨吸收式制冷子循环系统,工作时,从吸收器Abs出来的工作液经过第二泵P2加压后进入第二回热器R2换热,然后在蒸汽发生器G中被内燃机的排烟加热,经过蒸汽发生器G加热所产生的饱和蒸气进入精馏塔Rec内进行精馏,塔顶得到高浓度的氨饱和蒸气,塔底得到低浓度的氨饱和溶液;精馏器Rec塔底出来的低浓度的氨饱和溶液与从蒸汽发生器排出的低浓度的氨饱和溶液在蒸汽发生器G中混合后,先经过第二回热器R2进行换热,然后经过第一膨胀阀V1节流后,进入吸收器Abs内;精馏塔Rec塔顶出口的高浓度的氨饱和蒸气进入第二冷凝器Con2,被第二冷凝器Con2冷凝成饱和溶液,饱和溶液经过第二膨胀阀节V2流后,进...

【专利技术属性】
技术研发人员:于泽庭田民丽郭英伦殷纪强韩吉田
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
编号:201710964100
国别省市:山东,37

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