热电联产机组热能回收系统的制作方法
发布时间：2026-03-29 22:12:11| 浏览次数：
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本专利针对燃气内燃机热能回收效率低、尾气污染高的问题，提出一种集成多级换热与催化处理的回收系统。通过控制阀组联动多级换热器（第一、第二换热器）实现循环液高效热能回收，并利用氧化催化器与选择性催化还原器协同处理尾气，精准匹配不同催化剂温度需求，实现污染物深度净化与能量最大化回收，兼顾低排放与高效率目标。
本实用新型涉及热点联产的技术领域，尤其是指一种热电联产机组热能回收系统。
燃气热电联产系统是一种新型的能源系统，主要是利用天然气、沼气或煤层气等可燃气体燃烧做功发电，并将燃烧后的余热进行回收，以用来制冷、供暖、生产热水或蒸汽。与常规能源供应系统相比，具有综合效率高、节能环保、安全可靠、经济性良好等优点。
燃气内燃机是燃气热电联产系统的主要动力装置之一。为了提高燃气内燃机的输出动力，大多采用废气涡轮增压器进行进气增压，即燃气内燃机为涡轮增压型燃气内燃机。针对涡轮增压型燃气内燃机热电联产系统的余热的利用，主要是供暖和生产热水。
目前，大多的余热回收方案中只是回收燃气内燃机的内燃机缸套的热量和经过废气涡轮增压器后的烟气的部分热量，而经过废气涡轮增压器增压的可燃气体的热量并没有得到回收利用，且为了保证内燃机正常运行，还需要增加散热设备将这部分能量散掉，这就造成部分能量的浪费和能量的消耗，进而降低了能源利用率。
为了克服上述问题，现有中国发明专利（107605618A）公开了一种具有热能回收系统的热电联产机组，包括：发电系统、进气系统、排气系统和热能回收系统；其中，进气系统与发电系统的进气口相连接，以向发电系统输送可燃气体；排气系统与发电系统的出气口相连接，以将发电系统产生的烟气排出；热能回收系统分别与发电系统、进气系统和排气系统相连接，以分别回收发电系统的热量、可燃气体的热量和烟气的热量。上述虽然有利于提高热量的回收，但是由于烟气直接排出，导致不符合环境排放要求。
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中烟气直接排放导致污染的问题，从而提供一种避免烟气直接排放，使其排放符合国家规定的热电联产机组热能回收系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种热电联产机组热能回收系统，包括燃气内燃机、热能回收系统、排气处理系统，所述热能回收系统包括内循环水泵、冷却器、位于所述燃气内燃机中的缸套、控制阀组、第一换热器、第二换热器，其中所述内循环水泵通过所述冷却器与所述缸套相连，所述缸套通过所述控制阀组与所述第一换热器相连，所述第一换热器与所述内循环水泵相连，且所述第一换热器与所述第二换热器相连；所述排气处理系统包括第三换热器、尾气处理器、所述第二换热器，其中所述燃气内燃机的排气口通过所述第三换热器与所述尾气处理器相连，所述第三换热器中设有多个换热组件，且所述换热组件与所述控制阀组的对应阀门相连，所述尾气处理器与所述第二换热器相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述控制阀组PG电子官方网的阀门的数量多于所述换热组件的数量。
在本实用新型的一个实施例中，所述热能回收系统还包括温控三通阀，所述控制阀组通过所述温控三通阀与所述内循环水泵相连。
在本实用新型的一个实施例中，还包括发电机，且所述发电机与所述燃气内燃机相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述尾气处理器包括第一催化器以及第二催化器，所述第三换热器与所述第一催化器相连，所述第一催化器通过所述第二催化器与所述第二换热器相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述第一催化器是氧化催化器，所述第二催化器是选择性催化还原器。
本实用新型所述的热电联产机组热能回收系统，通过所述第一换热器可实现小温差换热即只输出热量和大温差换热，在提供热量的同时输出热工质，其工艺设计可满足不同的热利用形式即供暖和生产热水；所述第二换热器根据回收能量效率要求回收烟气能量，对排气能量进行分级能量回收提高能源综合效率，所述第三换热器根据不同后处理器的要求进行回收烟气能量；根据不同后处理器的使用温度要求实时调节烟气温度，能适应不同的排气后处理系统降低燃气内燃机排气污染物，包括氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
说明书附图标记说明：10-燃气内燃机，10A-缸套，11-内循环水泵，12-冷却器，13A-第一换热器，13B-第二换热器，13C-第三换热器，14-控制阀组，15-尾气处理器，15A-第一催化器，15B-第二催化器，16-消音器，17-温控三通阀，18-发电机。
如图1所示，本实施例提供一种热电联产机组热能回收系统，包括燃气内燃机10、热能回收系统、排气处理系统，所述热能回收系统包括内循环水泵11、冷却器12、位于所述燃气内燃机中的缸套10A、控制阀组14、第一换热器13A、第二换热器13B，其中所述内循环水泵11通过所述冷却器12与所述缸套10A相连，所述缸套10A通过所述控制阀组14与所述第一换热器13A相连，所述第一换热器13A与所述内循环水泵11相连，且所述第一换热器13A与所述第二换热器13B相连；所述排气处理系统包括第三换热器13C、尾气处理器15、所述第二换热器13B，其中所述燃气内燃机10的排气口通过所述第三换热器13C与所述尾气处理器相连，所述第三换热器13C中设有多个换热组件，且所述换热组件与所述控制阀组14的对应阀门相连，所述尾气处理器15与所述第二换热器13B相连。
本实施例所述热电联产机组热能回收系统，包括燃气内燃机10、热能回收系统、排气处理系统，所述热能回收系统包括内循环水泵11、冷却器12、位于所述燃气内燃机10中的缸套10A、控制阀组14、第一换热器13A、第二换热器13B，其中所述内循环水泵11通过所述冷却器12与所述缸套10A相连，所述内循环水泵11可以带动所述燃气内燃机10内的内循环液流动，且所述内循环液的流动能量是直接通过齿轮带动所述内循环水泵11产生，从而保证所述燃气内燃机10运行时内循环液一直处于流动状态，所述冷却器12以及所述缸套10A中的热量可以用来回收，所述缸套10A通过所述控制阀组14与所述第一换热器13A相连，可使从所述缸套10A排出的液体直接流向所述第一换热器13A，通过所述第一换热器13A可以回收排出液体的热量，所述第一换热器13A与所述内循环水泵11相连，从而可以保证进入所述燃气内燃机10的内循环液的温度符合要求，所述第一换热器13A与所述第二换热器13B相连，从而有利于为外界提供热量；所述排气处理系统包括第三换热器13C、尾气处理器15、所述第二换热器13B，其中所述燃气内燃机10的排气口通过所述第三换热器13C与所述尾气处理器15相连，所述第三换热器13A中设有多个换热组件，且所述换热组件与所述控制阀组14的对应阀门相连，根据所述换热组件的数量以及所述阀门的开合度就可以改变所述第三换热器13C的换热面积和循环液的流量，进而改变回收排气的能量和经过所述第三换热器13C后排气的温度，使从所述燃气内燃机10排出气体可以满足所述尾气处理器15的温度要求，所述尾气处理器15对换热后的排气物进行处理，主要用于降低排气中的氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物的含量和噪声,经过处理后的气体可以有效避免环境污染，符合法规规定的气体排放物的排放要求，所述尾气处理器15与所述第二换热器13B相连，通过所述第二换热器13B可以最大限度的回收排气能量以达到最高综合能源效率，所述第三换热器13C、尾气处理器15和第二换热器13B可以降低排气中的噪声，使排出的气体噪音符合法规的要求。
所述第一换热器13A与外循环供暖回水或冷水相连，当从所述燃气内燃机10排出的液体流入所述第一换热器13A时，与所述外循环供暖回水或冷水经过热量交换，从而有利于加热外循环供暖回水或者冷水。另外，由于从所述燃气内燃机10排出的液体既可以由所述第三换热器13C流入所述第一换热器13A内，又可以不经过所述第三换热器13C直接进入所述第一换热器13A内，因此，所述控制阀组的14阀门的数量多于所述换热组件的数量。所述排气处理系统还包括消音器16，所述第二换热器13B与所述消音器16相连，通过所述消音器16可以进一步降低排气中的噪声，使排出的气体噪音符合法规的要求。
所述热能回收系统还包括温控三通阀17，所述控制阀组14通过所述温控三通阀17与所述内循环水泵11相连，从而可以保证进入所述燃气内燃机10的内循环液的温度符合要求。所述第一换热器13A与所述温控三通阀17相连，从而可以保证经过换热后的液体进入所述燃气内燃机10后，使内循环液的温度符合要求。
所述热电联产机组热能回收系统还包括发电机18，且所述发电机18与所述燃气内燃机10相连。具体地，所述燃气内燃机10动力输出端和所述发电机18的动力输入端连接,所述燃气内燃机10燃烧燃气和空气的混合气通过动力输出端连接所述发电机18对外输出电能。空气和燃气混合后进入所述燃气内燃机10燃烧作功带动所述发电机18发电输出电力，且燃烧后的尾气依次进入所述第三换热器13C、尾气处理器15、第二换热器13B、消音器17，最后直接排出。
所述尾气处理器15包括第一催化器15A以及第二催化器15B，所述第三换热器13C与所述第一催化器15A相连，所述第一催化器15A通过所述第二催化器15B与所述第二换热器13B相连。所述第一催化器15A是氧化催化器，用于降低排气中的一氧化碳、碳氢化合物并改善排气中一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物的比例，且所述氧化催化器的最优工作温度区间为150℃-350℃。所述第二催化器15B是选择性催化还原器，用于降低排气中氮氧化物，且所述选择性催化还原器采用铜基催化剂其最优工作温度区间为225-400℃、采用钒基催化剂其最优工作温度区间为250-400℃、采用铁基催化剂其最优工作温度区间为300-500℃。
本实施例中，所述燃气内燃机10不同负荷下其排气温度不同，其排气温度随着负荷增加而增加，其温度区间为400℃-650℃。根据所述燃气内燃机10不同负荷及不同催化剂类型，由所述选择性催化还原器和氧化催化器等后处理器温度需求实时改变所述第三换热器13C中组件的个数和所述控制阀组14中的阀门开合程度以满足温度需求和排放需求。
本方案中形成的热回收系统以热能输出形式的不同可分为两种类型即供暖型和生产热水型，用于回收热量的循环液（水或防冻液）经过所述内循环水泵11加压后依次经过所述冷却器12、缸套10A、第三换热器13C、控制阀组14、第一换热器13A和所述温控三通阀17，外循环提供的供暖回水或冷水依次通过所述第一换热器13A和第二换热器13B吸收热量后成为供暖供水或热水。由于排放法规和上述温度的限制不同，不同的热回收工艺使得热回收量不同，综合能源效率不同。本方案设计通过所述第三换热器13C和所述第二换热器13B对进气能量进行回收，所述第二换热器13B可根据需求设计换热面积最大限度的回收进气能量以达到最高综合能源效率；通过该工艺设计可实现供暖和生产热水两种模式。
本实施例中，所述内循环水泵11是机械水泵，所述冷却器12是机油冷却器。所述第一换热器13A是板式换热器。所述第二换热器13B和所述第三换热器13C是烟气换热器。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
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