回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法和裝置的製作方法

2023-05-13 18:37:41

專利名稱：回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法和裝置，屬於生 物質能利用技術領域。
背景技術：
沼氣發電主要分為三部分， 一是制沼，二是利用沼氣內然機組發電， 三是內燃機的餘熱利用。沼氣發電機的餘熱利用又分為兩部分， 一是排煙的餘熱利 用，二是發電機自身冷卻熱量的利用。由於受到發電機組自身的限制，其中，發電
機自身冷卻熱量主要是產生8(TC左右的熱水。發電機的排煙溫度一般在450°C 500
。C左右，這部分排煙餘熱的利用主要有三種方式
(1) 熱水型。利用發電機的餘熱可以產生9(TC甚至更高溫度的熱水。這種形式 在需要供暖的北方地區可以使用。
(2) 煙氣型。利用煙氣的餘熱配合吸收式制冷機組，可以提供冷源負荷。
(3) 蒸汽型。利用煙氣的餘熱可以產生飽和蒸汽或者過熱蒸汽，但是沼氣發電 機組的容量普遍較小，蒸汽的產量較小。例如， 一臺1MW的沼氣發電機組，可產生 0.6MPa, lt/h的飽和蒸汽。如果產生過熱蒸汽，蒸汽的產量便小於lt/h。顯然，這 種小流量的蒸汽帶動蒸汽輪機發電是不適合的。
目前，我國集約化養殖廠一般建在農村比較偏遠的地方，養殖場周圍沒有熱、 汽用戶，冷源用戶也非常少，沼氣發電廠一般都建在養殖場的附近。因此，上述三 種回收沼氣發電排煙餘熱的方式並不是最佳的餘熱利用方式。

發明內容
本發明的目的在於提供一種回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法和裝置。本發
明利用沼氣內燃機的排煙餘熱產生蒸汽，然後迸入螺杆膨脹動力機膨脹做功發電， 所產生的電力可與沼氣內燃機所發的電力合併上網。
本發明是這樣實現的 一種回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法為沼氣內燃機 發電後的排煙進入餘熱鍋爐，與水進行換熱，降溫後的煙氣排出；水吸熱後產生的
蒸汽進入螺杆膨脹動力機和發電機進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器，冷凝後的 水進入餘熱鍋爐循環使用。前述冷凝器中的循環冷卻水吸收熱量後溫度升高， 一部分循環水進入制沼系統 中的發酵罐，為發酵罐提供熱量，餘下的循環水進入冷卻塔冷卻；從發酵罐出來的 循環水和從冷卻塔出來的冷卻水匯合，進入冷凝器作為循環冷卻水循環使用。
經過餘熱鍋爐降溫後的煙氣通過煙囪排出。
餘熱鍋爐中的水吸熱後產生的蒸汽為過熱蒸汽或者飽和蒸汽。 所述過熱蒸汽或者飽和蒸汽的壓力範圍為0. 3MPa 1. 5MPa，溫度範圍為135°C 350 。C。
採用前述方法回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，包括沼氣內燃機、餘熱鍋爐、 冷凝器、螺杆膨脹動力機和發電機，沼氣內燃機、餘熱鍋爐、螺杆膨脹動力機與冷 凝器之間通過管道依次相連接，且冷凝器與餘熱鍋爐之間經回流管相連，發電機與 螺杆膨脹動力機之間為軸連接。
所述裝置還包括制沼系統中的發酵罐和冷卻塔，發酵罐和冷卻塔均通過管道與 冷凝器並聯形成迴路。該裝置最好還包括煙囪，餘熱鍋爐與煙囪通過管道相連接。
以上所述的螺杆膨脹動力機為雙螺杆膨脹動力機或單螺杆膨脹動力機。
與現有技術相比，本發明利用沼氣內燃機發電後的排煙餘熱產生蒸汽，然後進 入低品味的熱能動力機一螺杆膨脹動力機膨脹做功發電，將低品味熱能直接轉換為 電能，所產生的電力可與沼氣內燃機所發的電力合併上網。本發明技術容易實施， 可操作性強，不受沼氣發電廠位置偏遠的影響，可直接將熱能轉換為電能並向外輸 送，有效地克服了傳統排煙餘熱利用方式的局限性。


-
圖1是本發明回收利用沼氣發電排煙餘熱一種實施方式的裝置示意圖。
具體實施例方式
本發明的實施例l:回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法為沼氣內燃機3發電後 的排煙進入餘熱鍋爐4，與水進行換熱，煙氣溫度降低，降溫後的煙氣通過煙囪5排 出；水吸熱後產生的飽和蒸汽(壓力0.7MPa 1. lMPa，溫度200。C 28(TC)進入螺 杆膨脹動力機6和發電機7進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器8，冷凝後的水進入 餘熱鍋爐4循環使用。冷凝器8中的循環冷卻水吸收排汽凝結放出的熱量後溫度升 高， 一部分循環水進入制沼系統1中的發酵罐2，為發酵罐2提供熱量，另一部分循 環水進入冷卻塔9冷卻；在發酵罐2釋放熱量後的循環水和從冷卻塔9出來的冷卻水匯合，進入冷凝器8作為循環冷卻水循環使用。
按照上述方法回收利用沼氣發電排煙餘熱所用的裝置(見圖1)，包括制沼系統 l中的發酵罐2、沼氣內燃機3、餘熱鍋爐4、煙囪5、螺杆膨脹動力機6、發電機7、 冷凝器8和冷卻塔9。沼氣內燃機3、餘熱鍋爐4、螺杆膨脹動力機6與冷凝器8之 間通過管道依次相連接，且冷凝器8與餘熱鍋爐4之間經回流管相連，發電機7與 螺杆膨脹動力機6之間為軸連接。發酵罐2和冷卻塔9均通過管道與冷凝器8並聯 形成迴路。餘熱鍋爐4與煙囪5通過管道相連接。所用的螺杆膨脹動力機6為雙螺 杆膨脹動力機。
本發明的實施例2:回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法為沼氣內燃機3發電後 的排煙進入餘熱鍋爐4，與水進行換熱，煙氣溫度降低，降溫後的煙氣排入大氣；水 吸熱後產生的過熱蒸汽(壓力1. lMPa 1.5MPa，溫度280°C 350°C )進入螺杆膨脹 動力機6和發電機7進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器8，冷凝後的水進入餘熱鍋 爐4循環使用。冷凝器8中的循環冷卻水吸收排汽凝結放出的熱量後溫度升高，一 部分循環水進入制沼系統l中的發酵罐2，為發酵罐2提供熱量，餘下的循環水進入 冷卻塔9冷卻；在發酵罐2釋放熱量後的循環水和從冷卻塔9出來的冷卻水匯合， 進入冷凝器8作為循環冷卻水循環使用。
按照上述方法回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，包括制沼系統1中的發酵罐2、 沼氣內燃機3、餘熱鍋爐4、螺杆膨脹動力機6、發電機7、冷凝器8和冷卻塔9。沼 氣內燃機3、餘熱鍋爐4、螺杆膨脹動力機6與冷凝器8之間通過管道依次相連接， 且冷凝器8與餘熱鍋爐4之間經回流管相連，發電機7與螺杆膨脹動力機6之間為 軸連接。發酵罐2和冷卻塔9均通過管道與冷凝器8並聯形成迴路。所用的螺杆膨 脹動力機6為單螺杆膨脹動力機。
實施例3:回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法為沼氣內燃機3發電後的排煙進 入餘熱鍋爐4，與水進行換熱，煙氣溫度降低，降溫後的煙氣排入大氣；水吸熱後產 生的飽和蒸汽(壓力0.3MPa 1.0MPa，溫度135°C 250°C)進入螺杆膨脹動力機6 和發電機7進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器8，冷凝後的水進入餘熱鍋爐4循環 使用。
按照上述方法回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，包括沼氣內燃機3、餘熱鍋爐 4、螺杆膨脹動力機6、發電機7和冷凝器8，沼氣內燃機3、餘熱鍋爐4、螺杆膨脹動力機6與冷凝器8之間通過管道依次相連接，且冷凝器8與餘熱鍋爐4之間經回 流管相連，發電機7與螺杆膨脹動力機6之間為軸連接。所述的螺杆膨脹動力機6 為雙螺杆膨脹動力機。
權利要求
1.一種回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法，其特徵在於沼氣內燃機(3)發電後的排煙進入餘熱鍋爐(4)，與水進行換熱，降溫後的煙氣排出；水吸熱後產生的蒸汽進入螺杆膨脹動力機(6)和發電機(7)進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器(8)，冷凝後的水進入餘熱鍋爐(4)循環使用。
2. 按照權利要求1所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法，其特徵在於冷凝器(8)中的循環冷卻水吸收熱量後溫度升高， 一部分循環水進入制沼系統(1)中 的發酵罐(2),為發酵罐(2)提供熱量，餘下的循環水進入冷卻塔(9)冷卻；從 發酵罐(2)出來的循環水和從冷卻塔(9)出來的冷卻水匯合，進入冷凝器(8)作 為循環冷卻水循環使用。
3. 按照權利要求1或2所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法，其特徵在於經過餘熱鍋爐(4)降溫後的煙氣通過煙囪(5)排出。
4. 按照權利要求1或2所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法，其特徵在於 餘熱鍋爐(4)中的水吸熱後產生的蒸汽為過熱蒸汽或者飽和蒸汽。
5. 按照權利要求4所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法，其特徵在於所述 過熱蒸汽或者飽和蒸汽的壓力範圍為0. 3MPa 1. 5MPa，溫度範圍為135X: 35(TC。
6. 採用權利要求1-5中任一項所述方法回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，包 括沼氣內燃機(3)、餘熱鍋爐(4)和冷凝器(8)，其特徵在於還包括螺杆膨脹動 力機(6)和發電機(7)，沼氣內燃機(3)、餘熱鍋爐(4)、螺杆膨脹動力機(6) 與冷凝器(8)之間通過管道依次相連接，且冷凝器(8)與餘熱鍋爐(4)之間經回 流管相連，發電機(7)與螺杆膨脹動力機(6)之間為軸連接。
7. 按照權利要求6所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，其特徵在於還包 括制沼系統(1)中的發酵罐(2)和冷卻塔(9)，發酵罐(2)和冷卻塔(9)均通 過管道與冷凝器(8)並聯形成迴路。
8. 按照權利要求6或7所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，其特徵在於 還包括煙囪(5)，餘熱鍋爐(4)與煙囪(5)通過管道相連接。
9. 按照權利要求6或7所述回收利用沼氣發電排煙餘熱的裝置，其特徵在於.-所述的螺杆膨脹動力機(6)為雙螺杆膨脹動力機或單螺杆膨脹動力機。
全文摘要
本發明公開了一種回收利用沼氣發電排煙餘熱的方法和裝置。該方法為沼氣內燃機(3)發電後的排煙進入餘熱鍋爐(4)，與水進行換熱，降溫後的煙氣排出；水吸熱後產生的蒸汽進入螺杆膨脹動力機(6)和發電機(7)進行膨脹做功發電，排汽進入冷凝器(8)，冷凝後的水進入餘熱鍋爐(4)循環使用。與現有技術相比，本發明利用沼氣發電後的排煙餘熱產生蒸汽，然後進入低品味的熱能動力機—螺杆膨脹動力機膨脹做功發電，將低品味熱能直接轉換為電能，所產生的電力可與沼氣內燃機所發的電力合併上網。本發明技術容易實施，可操作性強，不受沼氣發電廠位置偏遠的影響，可直接將熱能轉換為電能並向外輸送，有效地克服了傳統排煙餘熱利用方式的局限性。
文檔編號F01K23/06GK101586513SQ20091007603
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月5日 優先權日2009年1月5日
發明者宿建峰, 李和平, 貟小銀, 邱河梅 申請人:中國華電工程(集團)有限公司;北京中光電力設備公司