一种基于斯特林发动机的热电联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于斯特林发动机的热电联产系统，涉及热电联产系统技术领域，用于提高基于斯特林发动机的热电联产系统的烟气换热效率及使用寿命，且基于斯特林发动机的热电联产系统本身附带存储热水的功能。该热电联产系统包括烟气换热装置、斯特林发动机及补燃系统，所述烟气换热装置包括热交换装置和水箱，所述热交换装置至少有一部分浸于水中，所述热交换装置分别与斯特林发动机的排烟口、补燃系统的排烟口连通，所述热交换装置上设置有烟气出口。本发明专利技术用于向用户提供热能和电能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于斯特林发动机的热电联产系统
本专利技术涉及热电联产
，尤其涉及一种基于斯特林发动机的热电联产系统。
技术介绍
热电联产系统是一种集制热(包括供暖和供热水等)和发电过程一体化的系统，该系统具有能源利用效率高，碳化物和有害气体排放少等特点。目前，热电联产系统的核心动力装置一般有斯特林发动机、燃料电池、燃气热泵等。现有的基于斯特林发动机的热电联产系统包括具有燃烧室的补燃系统和斯特林发动机，斯特林发动机与补燃系统连接，斯特林发动机产生的高温烟气能进入补燃系统的燃烧室中；在补燃系统的燃烧室外壁环绕有一螺旋状的水流管道，用于对斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气进行换热。现有的热电联产系统在运行时，斯特林发动机产生的高温烟气进入到补燃系统的燃烧室中，与补燃系统产生的高温烟气在燃烧室内混合，并通过燃烧室侧壁上的孔向外侧扩散；由于水流管道为螺旋状，相邻两圈管道之间存在间隙，从燃烧室扩散出来的高温烟气则会在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，从而使水流管道中的水成为热水。为了提高烟气的换热效率，往往采用较小管径的水流管道，以加大水流管道中水的流动阻力，延长烟气与水的热交换时间，但由于水在加热过程中容易产生水垢，形成的水垢容易堵塞较小管径的水流管道，降低了烟气的换热效率。另外，由于斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气均是在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，若水流管道相邻两圈管道之间的间隙设置过大，高温烟气穿过该间隙时，速度过快，换热效率较低，因此，需要将水流管道相邻两圈管道之间的间隙设置得较小，以降低高温烟气穿过的速度，提高换热效率，但由于烟气中含有较多的颗粒物，易出现颗粒物堵塞相邻两圈管道之间的间隙的问题，造成排烟不畅，降低了高温烟气换热效率及热电联产系统的使用寿命。再者，现有的基于斯特林发动机的热电联产系统，要想实现上述热水的储存，以便于随时取用，需在系统外连接一个用于蓄热水的水箱，结构复杂。因此，现有的基于斯特林发动机的热电联产系统的设置不合理，需要提出一种新的基于斯特林发动机的热电联产系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于斯特林发动机的热电联产系统，用于提高基于斯特林发动机的热电联产系统的烟气换热效率及使用寿命，且基于斯特林发动机的热电联产系统本身附带存储热水功能。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种基于斯特林发动机的热电联产系统，包括烟气换热装置、斯特林发动机及补燃系统，所述烟气换热装置包括热交换装置和水箱，所述热交换装置至少有一部分浸于水中，所述热交换装置分别与所述斯特林发动机的排烟口、所述补燃系统的排烟口连通，且所述热交换装置上设置有烟气出口。本专利技术提供的基于斯特林发动机的热电联产系统，对热电联产系统中烟气换热装置的结构进行了改进，设置了水箱及热交换装置，斯特林发动机和补燃系统产生的高温烟气是通过热交换装置与水箱中的水进行换热，本专利技术提供的技术方案与现有技术相比，取消了螺旋环绕在补燃系统的燃烧室外壁上的水流管道，避免了水垢堵塞水流管道的问题，且由于高温烟气不再是在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，避免了烟气中颗粒物堵塞相邻两圈管道之间的间隙的问题，提高了基于斯特林发动机的热电联产系统的换热效率及使用寿命。另外，由于设置了水箱，换热后产生的热水可以直接储存在水箱中，使得本专利技术提供的基于斯特林发动机的热电联产系统本身附带存储热水功能，无需在基于斯特林发动机的热电联产系统外再连接用于存储热水的水箱，便于用户随时取用热水。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例所提供的基于斯特林发动机的热电联产系统的结构示意图。附图标记：1-水箱；2-斯特林发动机；3-补燃系统；4-进水口；5-出水口；6-第一热交换管道；7-第二热交换管道；8-第三热交换管道；9-冷却管路；10-循环水泵。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供一种基于斯特林发动机的热电联产系统，包括烟气换热装置、斯特林发动机2及补燃系统3，烟气换热装置包括热交换装置和水箱1，热交换装置至少有一部分浸于水中，热交换装置分别与斯特林发动机2的排烟口、补燃系统3的排烟口连通，且热交换装置上设置有烟气出口。具体实施时，斯特林发动机2和补燃系统3产生的高温烟气均通过热交换装置的烟气入口进入到热交换装置中，与水箱1中的水进行换热，经过换热后形成的低温烟气通过热交换装置的烟气出口排出水箱1。与现有技术相比，本专利技术实施例提供的技术方案取消了螺旋环绕在补燃系统的燃烧室外侧的水流管道，而在烟气换热装置中设置水箱1，将热交换装置至少一部分浸于水箱1的水中，从而实现高温烟气的换热，由于水是放置在水箱1内，因此，避免了水垢堵塞水流管道的问题，进而可以提高基于斯特林发动机的热电联产系统的烟气换热效率。且由于高温烟气不是在水流管道相邻两圈管道之间的间隙处与水流管道中的水进行换热，而是在热交换装置内与水箱1中的水进行换热，热交换装置内的高温烟气通道较现有技术中的水流管道相邻两圈管道之间的间隙，要大二十倍以上，避免了烟气中颗粒物堵塞水流管道相邻两圈管道之间的间隙的问题，提高了基于斯特林发动机的热电联产系统的烟气换热效率及使用寿命。另外，由于设置了水箱1，换热后产生的热水可以直接储存在水箱1中，使得本专利技术提供的基于斯特林发动机的热电联产系统本身具有存储热水的功能。热交换装置可部分浸于水中，当然，为了提高热交换装置与水箱1中的水之间的换热面积，热交换装置可全部浸于水中。在后续描述中，如无特别说明，提及的热交换装置全部浸于水中。为方便水进入和排出水箱1，在水箱1上设置有进水口4和出水口5。在烟气换热过程中，水箱1中的水会被热交换装置中的高温烟气加热，由于热水的比重比冷水的比重轻，使得水箱1中上层的水的温度较高，下层的水温度较低，水箱1中水流方向为由下往上运动，为方便水箱1中冷水的注入及热水的排出，将出水口5设置在进水口4的上方，具体地，将出水口5设置在水箱1的上部位置，进水口4设置在水箱1的下部位置。此外，考虑到本专利技术实施例中烟气换热装置是针对斯特林发动机2和补燃系统3的高温烟气的回收利用，且由于斯特林发动机2的重量远超过补燃系统3的重量，因此，将补燃系统3设置在烟气换热装置的上方，斯特林发动机2设置在烟气换热装置的下方。具体地，如图1所示，热交换装置包括第一热交换管道6、第二热交换管道7和第三热交换管道8，第一热交换管道6的烟气入口与补燃系统3的排烟口连通，第二热交换管道7的烟气入口与斯特林发动机2的排烟口连通，第一热交换管道6的烟气出口与第二热交换管道7的烟气出相连接，第三热交换管道8的烟气入口连接在在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于斯特林发动机的热电联产系统，其特征在于，所述基于斯特林发动机的热电联产系统包括烟气换热装置、斯特林发动机及补燃系统，所述烟气换热装置包括热交换装置和水箱，所述热交换装置至少有一部分浸于水中，所述热交换装置分别与所述斯特林发动机的排烟口、所述补燃系统的排烟口连通，所述热交换装置上设置有烟气出口。

【技术特征摘要】
1.一种基于斯特林发动机的热电联产系统，其特征在于，所述基于斯特林发动机的热电联产系统包括烟气换热装置、斯特林发动机及补燃系统，所述烟气换热装置包括热交换装置和水箱，所述热交换装置至少有一部分浸于水中，所述热交换装置分别与所述斯特林发动机的排烟口、所述补燃系统的排烟口连通，所述热交换装置上设置有烟气出口；所述热交换装置包括第一热交换管道、第二热交换管道和第三热交换管道；所述第一热交换管道的烟气入口与补燃系统的排烟口连通，所述第二热交换管道的烟气入口与斯特林发动机的排烟口连通；所述第一热交换管道的烟气出口与所述第二热交换管道的烟气出口相连接，第三热交换管道的烟气入口连接在第一热交换管道与第二热交换管道的接合处；所述第一热交换管道、所述第二热交换管道和所述第三热交换管道均设置在所述水箱的内部，且所述第二热交换管道的下部外壁设置有隔热层。2.根据权利要求1所述的基于斯特林发动机的热电联产系统，其特征在于，所述水箱上设置有进水口和出水口，所述出水口设置在进水口的上方。3.根据权利要求1所述的基于斯特林...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，王宇，高建忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13