[發明專利]一種內燃機中冷器循環水余熱回收裝置及方法

在審

• 申請號: 201810171047.2
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108489141A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 魯國文;豆連旺
• 申請（專利權）人: 上海燃氣工程設計研究有限公司
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種內燃機中冷器循環水余熱回收裝置及方法，涉及內燃機余熱回收領域。該裝置包括與內燃機中冷器連接的冷卻塔系統和高溫水源熱泵系統，兩者并聯運行、互為備用，用于冷卻內燃機中冷器循環水。正常情況下，高溫水源熱泵機組從內燃機中冷器循環水中提取熱能，經熱泵機組內部循環后，制取較高溫度的熱水向用戶供熱；當熱泵機組出現故障或者用戶無更多用熱需求時，熱泵機組停止運行，此時冷卻塔系統工作，對內燃機中冷器的循環水進行冷卻散熱。本發明通過將高溫水源熱泵與內燃機為原動機的分布式能源進行集成，能夠顯著提高分布式能源的利用效率，節約能源，節省工程造價，提高系統散熱的安全可靠性。

技術領域

本發明涉及內燃機余熱回收領域，尤其涉及一種內燃機中冷器循環水余熱回收裝置及方法。

背景技術

隨著能源和環境問題日益突出，如何提高能源利用效率，最大程度降低能耗使用過程中對環境的污染是亟待解決的難題。天然氣分布式能源技術以其污染排放量低、能源利用效率高等特點受到廣泛關注。近年來，國家和各地都不斷出臺政策，支持天然氣分布式能源的發展。

天然氣分布式能源技術是以天然氣為燃料，以微燃機、燃氣輪機或者燃氣內燃機為原動機驅動發電機組發電，然后將原動機排出的高溫煙氣通過余熱利用設備進行回收利用，從而實現對能源的梯級利用。由于燃氣內燃機發展比較早,技術相對成熟,設備造價比較低，因此內燃機在天然氣分布式能源中應用比較廣泛。對于內燃機。其可供回收的余熱除煙氣高溫攜帶的余熱外，還包括缸套水余熱和中冷器余熱。以內燃機為原動機的分布式能源系統的工作原理為：利用天然氣燃燒產生的高溫煙氣在內燃機中做功，將一部分熱能轉換為高品位的電能向外輸送。利用熱回收技術，將燃氣內燃機中的潤滑油、中冷器、缸套水和排放煙氣中的熱量充分回收利用。可將余熱回收設備與溴化鋰吸收式制冷機集成。用于夏季制冷，也可將回收的余熱可用于冬季采暖、提供生活熱水。

根據調研，內燃機的高溫排煙約450～500℃，利用換熱器或者溴化鋰吸收式制冷機組，可對該部分熱量回收，可回收的余熱約占總可用余熱的50.8％。內燃機缸套水回路系統進出口水溫為90/95℃左右中，可利用換熱進行回收，可回收的余熱約占總可回收余熱的30.6％。另外，內燃機的中冷器循環水系統也有一部分余熱，中冷器排水溫度為45℃，進水溫度為40℃，這部分余熱約占可回收余熱的18.6％。

目前，安裝有內燃機的分布式能源項目中，由于中冷器水循環系統中的水溫較低，很難對該部分余熱進行實際利用，除部分項目中作為生活熱水使用外，大多通過冷卻塔進行散熱。

雖然通過冷卻塔散熱滿足了中冷器循環水系統進出口水溫的要求，但冷卻塔運行也要消耗一定的電能。另外，這部分余熱未能回收，也造成能源的較大浪費。如果采取一定的技術回收該部分余熱，不僅能滿足用戶的更多用熱需求，還能使分布式能源的效率得到顯著提高。

對于天然氣分布式能源項目，用戶通過對內燃機的余熱進行回收，用于制冷或者制熱。如果分布式能源無法滿足用戶的用熱需求時，還需要設置電鍋爐或燃氣鍋爐制取熱水。利用電加熱方法系統簡單，但運行成本較高。同時，電加熱時電負荷較大，需要安裝較大功率的變壓器以及支付一筆不小的電力增容費。雖然相對電加熱方法，利用燃氣鍋爐來制取熱水，運行成本有所降低。但鍋爐系統的缺點也十分明顯：鍋爐熱效率較低，同時需要配置燃氣供應系統，還要設專用的燃氣鍋爐房，為防止燃氣泄漏帶來的安全問題，燃氣鍋爐房的電氣設備都選用防爆產品等。另外，鍋爐屬于壓力容器，每年還要對鍋爐進行年檢，無論運行管理還是系統設計都十分復雜。

水源熱泵技術是以恒溫水為介質，通過熱泵機組將水中不可直接利用的低品位熱量提取出來，變成可供利用的高品位能源。水源熱泵可用于供冷也能用于制熱，用于供冷時，其效率約5.0左右，制熱時，制熱效率約4.0左右。由于其較高的供能效率，節能效果明顯，得到了廣泛應用。高溫熱泵是水源熱泵技術的創新與改進，它是將工業企業排放的中低溫度廢水中的熱量通過高溫熱泵進行收集，轉換成≤150℃的水或高溫蒸汽，用于工業工藝或供暖使用，可直接替代傳統燃煤鍋爐，是實現工業節能、降耗提效的最佳選擇。