一种内燃机中冷器循环水余热回收装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种内燃机中冷器循环水余热回收装置，涉及内燃机余热回收领域。该装置包括与内燃机中冷器连接的冷却塔系统和高温水源热泵系统，两者并联运行、互为备用，用于冷却内燃机中冷器循环水。正常情况下，高温水源热泵机组从内燃机中冷器循环水中提取热能，经热泵机组内部循环后，制取较高温度的热水向用户供热；当热泵机组出现故障或者用户无更多用热需求时，热泵机组停止运行，此时冷却塔系统工作，对内燃机中冷器的循环水进行冷却散热。本实用新型专利技术通过将高温水源热泵与内燃机为原动机的分布式能源进行集成，能够显著提高分布式能源的利用效率，节约能源，节省工程造价，提高系统散热的安全可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种内燃机中冷器循环水余热回收装置
本技术涉及内燃机余热回收领域，尤其涉及一种内燃机中冷器循环水余热回收装置。
技术介绍
随着能源和环境问题日益突出，如何提高能源利用效率，最大程度降低能耗使用过程中对环境的污染是亟待解决的难题。天然气分布式能源技术以其污染排放量低、能源利用效率高等特点受到广泛关注。近年来，国家和各地都不断出台政策，支持天然气分布式能源的发展。天然气分布式能源技术是以天然气为燃料，以微燃机、燃气轮机或者燃气内燃机为原动机驱动发电机组发电，然后将原动机排出的高温烟气通过余热利用设备进行回收利用，从而实现对能源的梯级利用。由于燃气内燃机发展比较早,技术相对成熟,设备造价比较低，因此内燃机在天然气分布式能源中应用比较广泛。对于内燃机。其可供回收的余热除烟气高温携带的余热外，还包括缸套水余热和中冷器余热。以内燃机为原动机的分布式能源系统的工作原理为：利用天然气燃烧产生的高温烟气在内燃机中做功，将一部分热能转换为高品位的电能向外输送。利用热回收技术，将燃气内燃机中的润滑油、中冷器、缸套水和排放烟气中的热量充分回收利用。可将余热回收设备与溴化锂吸收式制冷机集成。用于夏季制冷，也可将回收的余热可用于冬季采暖、提供生活热水。根据调研，内燃机的高温排烟约450～500℃，利用换热器或者溴化锂吸收式制冷机组，可对该部分热量回收，可回收的余热约占总可用余热的50.8％。内燃机缸套水回路系统进出口水温为90/95℃左右中，可利用换热进行回收，可回收的余热约占总可回收余热的30.6％。另外，内燃机的中冷器循环水系统也有一部分余热，中冷器排水温度为45℃，进水温度为40℃，这部分余热约占可回收余热的18.6％。目前，安装有内燃机的分布式能源项目中，由于中冷器水循环系统中的水温较低，很难对该部分余热进行实际利用，除部分项目中作为生活热水使用外，大多通过冷却塔进行散热。虽然通过冷却塔散热满足了中冷器循环水系统进出口水温的要求，但冷却塔运行也要消耗一定的电能。另外，这部分余热未能回收，也造成能源的较大浪费。如果采取一定的技术回收该部分余热，不仅能满足用户的更多用热需求，还能使分布式能源的效率得到显著提高。对于天然气分布式能源项目，用户通过对内燃机的余热进行回收，用于制冷或者制热。如果分布式能源无法满足用户的用热需求时，还需要设置电锅炉或燃气锅炉制取热水。利用电加热方法系统简单，但运行成本较高。同时，电加热时电负荷较大，需要安装较大功率的变压器以及支付一笔不小的电力增容费。虽然相对电加热方法，利用燃气锅炉来制取热水，运行成本有所降低。但锅炉系统的缺点也十分明显：锅炉热效率较低，同时需要配置燃气供应系统，还要设专用的燃气锅炉房，为防止燃气泄漏带来的安全问题，燃气锅炉房的电气设备都选用防爆产品等。另外，锅炉属于压力容器，每年还要对锅炉进行年检，无论运行管理还是系统设计都十分复杂。水源热泵技术是以恒温水为介质，通过热泵机组将水中不可直接利用的低品位热量提取出来，变成可供利用的高品位能源。水源热泵可用于供冷也能用于制热，用于供冷时，其效率约5.0左右，制热时，制热效率约4.0左右。由于其较高的供能效率，节能效果明显，得到了广泛应用。高温热泵是水源热泵技术的创新与改进，它是将工业企业排放的中低温度废水中的热量通过高温热泵进行收集，转换成≤150℃的水或高温蒸汽，用于工业工艺或供暖使用，可直接替代传统燃煤锅炉，是实现工业节能、降耗提效的最佳选择。内燃机中冷器排水温度通常为45℃左右，水温恒定。如果将高温水源热泵与内燃机为原动机的分布式能源进行集成，实现供能系统的耦合，利用内燃机的中冷器循环水作为高温水源热泵的低温热源，通过消耗一定的电能，高温水源热泵机组提取循环水中的余热，就可以产生温度不低于80℃的高品位热水，然后向用户供热。不仅实现了对内燃机余热的回收、效率较高，还可获得较高的经济效益。因此，本领域的技术人员致力于对内燃机余热回收利用进行研究，通过对能源的综合利用，进一步提高分布式能源的能源效率。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述局限性，本技术所要解决的技术问题是如何对内燃机中冷器余热进行回收，实现能源的综合利用，以提高能源利用效率和经济效益。为实现上述目的，本技术提供了一种内燃机中冷器循环水余热回收装置及相应的余热回收方法，具体地，本技术提供的技术方案如下：一种内燃机中冷器循环水余热回收装置，包括与内燃机中冷器连接的冷却塔系统和高温水源热泵系统，冷却塔系统和高温水源热泵系统并联运行、互为备用，用于冷却内燃机中冷器循环水。进一步地，高温水源热泵系统包括内燃机中冷器冷却水循环、高温水源热泵机组内部循环、用户侧供水循环，内燃机中冷器冷却水循环用于冷却内燃机中冷器循环水，高温水源热泵机组内部循环用于将内燃机中冷器循环水热量传递至用户侧循环水，用户侧供水循环用于向用户侧提供高温热水。进一步地，内燃机中冷器冷却水循环包括高温水源热泵机组、第一循环水泵，其工作过程为：将内燃机中冷器循环水的出水作为高温水源热泵机组的热源侧，引入到高温水源热泵机组的冷凝器，冷凝器从热源侧循环水吸热，将循环水温降至内燃机中冷器进水温度，然后通过第一循环水泵将循环水送回至内燃机中冷器内，进行内燃机的吸热和再次循环。进一步地，高温水源热泵机组内部循环包括高温水源热泵机组内的冷凝器、压缩机、蒸发器、节流阀，其工作过程为：高温水源热泵内的工质在冷凝器内吸热后变为低压高温蒸汽，经压缩机压缩后，变为高温高压蒸汽，在蒸发器内被用户侧循环水吸收，降为高压低温液体，然后通过节流阀节流后，工质变为低温低压蒸汽，重新进入冷凝器与热源侧循环水换热。进一步地，用户侧供水循环包括高温水源热泵机组、换热器、第二循环水泵，其工作过程为：用户侧的循环水系统经高温水源热泵机组的蒸发器加热后，水温升高变为高温热水，在换热器中供用户侧使用和冷凝后，再通过第二循环水泵重新送回到高温水源热泵机组进行循环换热。进一步地，用户侧供水循环中的换热器为水-水换热器，其类型可以是板式换热器、管壳式换热器或管式换热器的一种。进一步地，向用户侧提供的高温热水的温度高于80℃，高温水源热泵系统的制热效率高于4.0。一种使用上述内燃机中冷器循环水余热回收装置进行余热回收的方法，具体为：正常情况下，高温水源热泵机组从内燃机中冷器循环水中提取热能，经高温水源热泵机组内部循环后，制取较高温度的热水向用户供热；当高温水源热泵机组出现故障或者用户无更多用热需求时，高温水源热泵机组停止运行，此时冷却塔系统工作，对内燃机中冷器的循环水进行冷却散热。与现有技术相比，本技术提供的技术方案具有如下有益的技术效果：1、提高能源利用效率原内燃机中冷器水循环冷却系统中，中冷器水系统的低品质余热无法利用，被浪费掉，同时还需要运行冷却塔进行散热，消耗一定的电能。本技术中，通过高温水源热泵系统，将中冷器水低温余热完全利用，并可向用户提供80℃以上的高温热水，不仅实现了内燃机余热回收，而且水的品质显著提高。通过实施本申请中的技术方案，可将分布式能源效率提高10％左右。2、提升节能效果高温水源热泵工作时，消耗一定的电能，但其制热效率达到4.0以上，即每消耗1kW的电，可制取4kW的热量。传统加热方式(如锅炉加热或者电加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机中冷器循环水余热回收装置，其特征在于，包括与内燃机中冷器连接的冷却塔系统和高温水源热泵系统，所述冷却塔系统和高温水源热泵系统并联运行、互为备用，用于冷却内燃机中冷器循环水。

【技术特征摘要】
1.一种内燃机中冷器循环水余热回收装置，其特征在于，包括与内燃机中冷器连接的冷却塔系统和高温水源热泵系统，所述冷却塔系统和高温水源热泵系统并联运行、互为备用，用于冷却内燃机中冷器循环水。2.如权利要求1所述的内燃机中冷器循环水余热回收装置，其特征在于，所述高温水源热泵系统包括内燃机中冷器冷却水循环、高温水源热泵机组内部循环、用户侧供水循环，所述内燃机中冷器冷却水循环用于冷却内燃机中冷器循环水，所述高温水源热泵机组内部循环用于将内燃机中冷器循环水热量传递至用户侧循环水，所述用户侧供水循环用于向用户侧提供高温热水。3.如权利要求2所述的内燃机中冷器循环水余热回收装置，其特征在于，所述内燃机中冷器冷却水循...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁国文，豆连旺，
申请(专利权)人：上海燃气工程设计研究有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31