[發(fā)明專利]一種基于甲醇的分布式內(nèi)燃機熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710320069.6
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN108869024A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閻維平;王華;趙子?xùn)|
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: F02B63/04
• 分類號: F02B63/04;F02G5/00;F24D3/00;F24D5/02
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本發(fā)明公開了一種基于甲醇的分布式內(nèi)燃機熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法，本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所用甲醇為液體燃料，便于儲存、運輸、使用，汽化潛熱比較大，含氧量高，有利于降低內(nèi)燃機NOx和碳煙的排放。甲醇在內(nèi)燃機中燃燒產(chǎn)生動力帶動發(fā)電機發(fā)電，同時將內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯油ㄈ氲綒?水換熱器中，在氣?水換熱器中高溫?zé)煔馀c缸套冷卻出水進行熱交換，加熱后的缸套冷卻出水進行供熱，在氣?水換熱器中換熱后的煙氣通入到暖風(fēng)器，在暖風(fēng)器中煙氣與發(fā)電機冷卻空氣進行熱交換，暖風(fēng)器加熱空氣產(chǎn)生的熱風(fēng)近距離供熱。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能源利用率高，裝置設(shè)備制造簡單，投資成本低、環(huán)境污染小，具有重要的推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及熱電聯(lián)供技術(shù)，尤其涉及一種基于甲醇的分布式內(nèi)燃機熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展、經(jīng)濟的繁榮以及人口的增長，能源的需求量持續(xù)增長。中國能源總量嚴重短缺，人均資源占有量更加缺乏。節(jié)能和環(huán)保是當(dāng)今能源利用的主題，而在人類生活中，存在能源利用較低和污染嚴重的現(xiàn)象。因而尋找化石燃料替代燃料、提高能源利用率，具有重要的現(xiàn)實意義。

甲醇燃料是資源豐富的、燃燒清潔的、在熱電聯(lián)供技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，是大多數(shù)以天然氣為能源的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的替代燃料。甲醇為液體燃料，自燃溫度較高(470℃左右)，相對于天然氣燃料便于儲存、運輸、使用。甲醇的生產(chǎn)資源很廣泛，煤炭、天然氣、重油、焦爐氣、生物質(zhì)都可以。我國的煤炭資源較為豐富，煤制甲醇技術(shù)較為成熟，生產(chǎn)成本低，并且環(huán)境效益好，所以我國煤制甲醇的甲醇產(chǎn)能很大，遠遠超過需求，其推廣可大大降低燃料成本，所以市場競爭力最強。

甲醇作為超低排放的燃料在內(nèi)燃機上已經(jīng)得到應(yīng)用，甲醇燃料揮發(fā)性好，很容易與空氣形成均質(zhì)混合氣。甲醇的汽化潛熱比較大，在形成混合氣的同時吸收很多熱量，致使最高燃燒溫度得到限制，因而會抑制NOx的產(chǎn)生。相比于天然氣燃料，甲醇燃料燃燒溫度較低，有利于降低NOx排放。同時，甲醇的含氧量非常高，含氧量為50％，有“自供氧效應(yīng)”，這有利于降低內(nèi)燃機碳煙排放。甲醇用于內(nèi)燃機發(fā)電可解決電力遠距離輸送不足的問題，減少污染物排放，并且可以利用甲醇燃料替代部分化石燃料，緩解化石燃料的供需矛盾。

分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)是實現(xiàn)能源梯級利用的總能系統(tǒng)，對不同品味的能量實現(xiàn)綜合梯級利用，就地滿足用戶的熱、電需求，降低遠距離供能的傳輸損失，極大的提高了能源利用效率。目前，燃氣輪機和內(nèi)燃機是熱電聯(lián)供系統(tǒng)采用的主要設(shè)備，內(nèi)燃發(fā)電機組因技術(shù)成熟、價格低廉和運行穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。內(nèi)燃機排煙余熱被煙氣換熱器利用，用于供熱，缸套冷卻水余熱被缸套冷卻水換熱器利用，用于生活熱水。但是內(nèi)燃機排煙余熱、缸套冷卻水余熱仍未高效利用，發(fā)電機廢熱大多數(shù)被冷卻空氣帶走，未被利用，從而未最大程度彰顯熱電聯(lián)供系統(tǒng)的高能效特性。

當(dāng)前已有很多熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法的研究，但基本沒有以甲醇燃料為能源的熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。大多數(shù)以天然氣為能源的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，如中國發(fā)明專利(CN200510032846.4)公開了一種天然氣冷熱電聯(lián)供的煙氣低溫端熱利用系統(tǒng)及其操作方法，生物質(zhì)氣為能源的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，如中國發(fā)明專利(CN201520133669.8)公開了基于生物質(zhì)氣的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，以太陽能為主要能源的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，如中國發(fā)明專利(CN201510095269.7)公開了一種太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種基于甲醇的分布式內(nèi)燃機熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法，其主要的設(shè)計思路就是利用潔凈能源甲醇，驅(qū)動內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)電；深度回收煙氣余熱，高效回收低品質(zhì)缸套冷卻水余熱，利用發(fā)電機冷卻空氣熱量，達到對內(nèi)燃機余熱的合理高效利用。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：