内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统的制作方法

专利2024-10-08  12


本发明涉及内燃机发电机主厂房空气调节新风处理技术领域,更具体地说,特别涉及一种内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统。



背景技术:

在远离大陆的海岛上,电力供应主要依靠内燃机发电机组。内燃机发电机组安装于电站的主厂房内,主厂房为电站最重要的厂房。发电机组运行过程中,内燃机本体、发电机甚至中冷器等大量发热的设备被安装到封闭的主厂房内,非常容易使得厂房内温度的升高,而过高的主厂房内温度会影响发电机组的发电量,还会使发电机组的控制元器件发生故障,影响发电机组的正常运行。另外,在内燃机发电机组运行过程中,主厂房内由于外泄燃料、挥发机油以及烟气泄露产生的有害气体,也会对值班运行人员的身体健康带来极大的危害。因此,主厂房通风对于消除主厂房内的大量余热,减少主厂房内积聚的热量,满足内燃机发电机组高负载、长寿命、无公害稳定运行,以及,对于主厂房通风降低厂房内有害气体浓度,减少对值班运行人员健康的威胁,为值班运行人员提供良好的工作环境,就成为了必要条件。同时,主厂房通风在必要时还会为内燃机燃料的燃烧提供所需空气。

目前对主厂房降温主要采用强制进风措施,通过室外空气的强制对流,带走主厂房内热量。

由于海岛独特的地理位置,大气相对湿度常年高达80%,并且由于海风与海水的相互作用,使得空气中含有大量的盐雾。这种高温、高湿、高含盐量的大气环境,会加速设备金属部件的电化学腐蚀,使得设备关键部件,尤其像发电机线圈等无法进行被动防腐处理的接触类运动部件腐蚀,从而引起发电机组损坏,增加机组的运行维护成本,影响供电稳定性。

因此,对于发电机组控制元器件等精密电子零件而言,由于多种金属接触连接,同时这些金属元件又无法进行防腐处理,在这种高温、高湿、高含盐量的大气环境中极易发生电化学腐蚀,造成控制系统的运转失灵,进而影响发电机组系统稳定运行。



技术实现要素:

(一)技术问题

综上所述,如何提供一种内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,以解决现有内燃机发电系统中机房温度高、发电机线圈易腐蚀、燃料利用效率不高等技术问题,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提一种内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统。

该内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统包括:

内燃机动力单元,所述内燃机动力单元包括动力输出轴;

内燃机发电单元,所述内燃机发电单元包括动力输入轴,所述动力输入轴与所述动力输出轴动力连接、用于驱动所述内燃机发电机单元运转;

吸收式制冷机组,所述吸收式制冷机组利用所述内燃机动力单元产生的余热通过吸收式循环制得冷量;

吸收式除湿脱盐机组,所述吸收式除湿脱盐机组利用所述内燃机动力单元的烟气余热和缸套水余热作为热源,利用所述吸收式制冷机组所制得冷量作为冷源对新风进行降温、除湿以及脱盐。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,还包括:动力单元余热利用回路,所述动力单元余热利用回路包括有用于输送烟气的烟气利用管路以及用于输送缸套水的缸套水利用管路;冷量利用回路,所述冷量利用回路利用所述吸收式制冷机组产生的冷量作用于循环冷水,所述循环冷水一部分作为冷源送入所述吸收式除湿脱盐机组,一部分用于冷却机房室内空气;冷却水回路,所述冷却水回路用于为所述吸收式制冷机组提供循环冷却水;送风回路,所述送风回路利用所述吸收式除湿脱盐机组获得降温除湿脱盐送风后,一部分用于所述内燃机发电单元冷却降温,另一部用于所述内燃机动力单元燃烧进气。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述动力单元余热利用回路包括:介质回路、所述烟气利用管路以及所述缸套水利用管路。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述介质回路沿介质流动方向依次包括:烟水换热器,所述烟水换热器与所述吸收式制冷机组烟气出口连接,利用所述内燃机动力单元排烟低温余热加热所述介质;水水换热器,所述水水换热器与所述内燃机动力单元缸套水循环管路连接,利用所述内燃机动力单元缸套水余热加热所述介质;第一循环泵,所述第一循环泵用于为所述动力单元余热利用回路中的介质提供动力。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述烟气利用管路中,所述内燃机动力单元排出的高温烟气依次经过所述吸收式制冷机组和所述烟水换热器后排入室外大气环境中。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述缸套水利用管路中,所述内燃机动力单元散热通过缸套水带出机体,通过所述水水换热器放热降温后返回至所述内燃机动力单元。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述缸套水利用管路中还包括第四循环泵,用于为所述动力单元缸套水循环提供动力。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述冷量利用回路沿介质流动方向依次包括:第三循环泵,所述第三循环泵用于为所述冷量利用回路中的介质提供动力;末端冷却器,所述末端冷却器用于利用多余的冷量降低室内空气温度。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述冷却水回路沿介质流动方向依次包括:冷却塔,所述冷却塔用于将所述吸收式制冷机组低温排热排放到室外大气环境中;第二循环泵,所述第二循环泵用于为冷却水回路介质循环提供动力。

优选地,在本发明所提供的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统中,所述送风回路沿送风流动方向经过送风机后,分别进入所述内燃机动力单元进气装置和所述内燃机发电单元。

(三)有益效果

(1)本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,充分利用内燃机发电过程中内燃机动力单元所产生的余热,通过吸收式制冷机组合吸收式除湿脱盐机组,实现空气的降温、除湿以及脱盐,提高了能源利用率;

(2)本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,能够获得低温低湿低盐雾的新风送风,新风送风可用于内燃机发电单元的冷却,能够有效缓解转子、线圈等部件因盐雾沉积所引起的局部腐蚀,提高了机组的安全稳定运行;

(3)本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,其所获得的低温低湿低盐雾送风还可以降低内燃机动力单元燃烧所需进气温度,提高内燃机发电机组的出力;

(4)本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,系统构成合理,新风处理工艺流程简单,系统构成技术与设备成熟,具有极大的推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例中内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统的结构示意图。

在图1中,部件名称与附图编号的对应关系为:

内燃机动力单元1、内燃机发电单元2、烟气利用管路3、缸套水利用管路4、烟水换热器5、水水换热器6、第一循环泵7、吸收式制冷机组8、冷却塔9、吸收式除湿脱盐机组10、第二循环泵11、送风机12、末端冷却器13、第三循环泵14、第四循环泵15。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1,图1为本发明实施例中内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统的结构示意图。

本发明提供了一种内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,该内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统(下面简称为降温系统)能够充分利用内燃机发电过程中动力单元所产生的余热,通过吸收式制冷机组合吸收式除湿脱盐机组,实现空气的降温、除湿以及脱盐,以达到减少发电机组盐雾沉积,降低设备腐蚀风险,降低燃烧进气温度,提高发电机组出力,提高能源利用率的目的。

在本发明中,该内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统包括有:内燃机动力单元1、内燃机发电单元2、烟气利用管路3、缸套水利用管路4、烟水换热器5、水水换热器6、第一循环泵7、吸收式制冷机组8、冷却塔9、吸收式除湿脱盐机组10、第二循环泵11、送风机12、末端冷却器13、第三循环泵14、第四循环泵15以及用于实现气体或者液体输送的管路及配件。

具体地,内燃机动力单元通过烟气利用管路3以及缸套水利用管路4向外输出高温烟气以及高温缸套水。烟气利用管路3与吸收式制冷机组8连接,烟气利用管路3输出的高温烟气所蕴含的热能可以作为吸收式制冷机组8运行的能量。经过吸收式制冷机组8输出后的烟气还具有一定的余热,与吸收式制冷机组8连接有烟水换热器5,通过烟水换热器5再次对烟气进行利用,最大限度地将烟气中的余热进行吸收。烟水换热器5通过第一循环泵7与水水换热器6进行连接,能够向水水换热器6提供一定量的热水。水水换热器6与内燃机动力单元1的缸套连接,能够通过缸套水利用管路4将高温缸套水引出,通过水水换热器6能够利用缸套水的热量产生大量的热水供给给吸收式除湿脱盐机组10(吸收式除湿脱盐机组10通过管路与水水换热器6连接)使用。吸收式制冷机组8通过第三循环泵14与末端冷却器13连接并形成回路,可以实现冷量分流,为室温调节提供冷量。吸收式制冷机组8、冷却塔9以及第二循环泵11还能够形成冷却水循环回路。吸收式制冷机组8与吸收式除湿脱盐机组10连接,能够向吸收式除湿脱盐机组10提供冷量。吸收式除湿脱盐机组10通过送风机12连接有两条支路,一条与内燃机动力单元1连接,另一条与内燃机发电单元2连接,可以向内燃机动力单元1和内燃机发电单元2提供洁净的降温除湿脱盐新风。

如图1所示,在本发明中,该内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统包括:

1、内燃机动力单元

由内燃机动力单元进行燃料燃烧,从而将生物质能转换成热能。

2、内燃机发电单元

内燃机发电单元具有动力输入轴,动力输入轴与内燃机动力单元的动力输出轴同轴相连,由内燃机动力单元带动内燃机发电单元运转,由内燃机发电单元将动能转换成电能,从而产生电能并输出。

3、吸收式制冷机组

吸收式制冷机组利用内燃机动力单元(内燃机动力单元进行生物质燃烧,因此会产生大量的热能逃逸,例如随烟气流失的热能)的烟气余热通过吸收式循环制得冷量。

4、吸收式除湿脱盐机组

吸收式除湿脱盐机组利用内燃机动力单元的烟气余热和缸套水余热作为热源,利用吸收式制冷机组所制得冷量作为冷源,通过吸收式循环,对新风进行降温,新风中的水汽凝结成水滴,从而达到除湿的效果,在水汽凝结过程中,空气中的盐分会吸收到水滴中,从而达到脱盐的效果。

处理后的送风具有两个主要的应用途径:1、用于内燃机发电单元的冷却,可减少转子和线圈的盐雾沉积;2、用于燃烧进气冷却,可提高发电机组出力。

通过上述结构设计,本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统能够达到如下有益效果:

1、本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,充分利用内燃机发电过程中内燃机动力单元所产生的余热,通过吸收式制冷机组合吸收式除湿脱盐机组,实现空气的降温、除湿以及脱盐,提高了能源利用率;

2、本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,能够获得低温低湿低盐雾的新风送风,新风送风可用于内燃机发电单元的冷却,能够有效缓解转子、线圈等部件因盐雾沉积所引起的局部腐蚀,提高了机组的安全稳定运行;

3、本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,其所获得的低温低湿低盐雾送风还可以降低内燃机动力单元燃烧所需进气温度,提高内燃机发电机组的出力;

4、本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统,系统构成合理,新风处理工艺流程简单,系统构成技术与设备成熟,具有极大的推广价值。

基于上述设计构思,在本发明的一个具体实施方式中,内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统还包括内燃机动力单元余热利用回路。内燃机动力单元余热利用回路利用内燃机动力单元缸套水余热和烟气低温余热加热循环水产生高温热水,再利用该高温热水作为热源送入吸收式除湿脱盐机组。

具体地,内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统还包括冷量利用回路,冷量利用回路利用吸收式制冷机组产生的冷量作用于循环冷水,该循环冷水一部分作为冷源送入吸收式除湿脱盐机组,一部分用于冷却机房室内空气。

具体地,内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统还包括冷却水回路,该冷却水回路用于为吸收式制冷机组提供循环冷却水。

具体地,内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统还包括送风回路,该送风回路利用吸收式除湿脱盐机组获得降温除湿脱盐送风后,一部分用于内燃机发电单元冷却降温,避免盐雾沉积,另一部分用于内燃机动力单元燃烧进气冷却。

进一步地,动力单元余热利用回路包括:介质回路、烟气利用管路、缸套水利用管路。介质回路用于回收利用内燃机动力单元余热,作为吸收式除湿脱盐机组驱动热源。

其中,介质回路沿介质流动方向依次包括:

1、烟水换热器,烟水换热器与吸收式制冷机组烟气出口连接,利用内燃机动力单元排烟低温余热加热介质;

2、水水换热器,水水换热器与内燃机动力单元缸套水循环管路连接,利用内燃机动力单元缸套水余热加热介质;

3、第一循环泵,第一循环泵用于为动力单元余热利用回路中的介质提供动力。

内燃机动力单元排出的高温烟气依次经过吸收式制冷机组和烟水换热器后排入室外大气环境中。

在缸套水利用管路中,内燃机动力单元散热通过缸套水带出机体,通过水水换热器放热降温后返回至内燃机动力单元。具体地,缸套水利用管路中还包括第四循环泵,用于为动力单元缸套水循环提供动力。

在本发明中,冷量利用回路沿介质流动方向依次包括:

1、第三循环泵,第三循环泵用于为冷量利用回路中的介质提供动力;

2、末端冷却器,末端冷却器用于利用多余的冷量降低室内空气温度。

在本发明中,冷却水回路沿介质流动方向依次包括:

1、冷却塔,冷却塔用于将吸收式制冷机组低温排热排放到室外大气环境中;

2、第二循环泵,第二循环泵用于为冷却水回路介质循环提供动力。

送风回路沿送风流动方向经过送风机后,分别进入内燃机动力单元进气装置和内燃机发电单元。依据以上描述,本领域技术人员应当对本发明实施例提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统有了清楚的认识。

以下以一具体实施例验证本发明提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统的有效性,其中:

选取型号cat3512柴油内燃机,其额定工况参数如下:内燃机输入燃料热值2656kw,额定发电量1020kw,烟气温度降至25℃热量1016kw,烟气温度降至177℃可回收热量537kw,缸套水热量616kw;机身辐射散热量115kw,发电机散热量62kw。

选取制冷机为吸收式制冷机,以烟气高温段(内燃机排烟温度至177℃)作为驱动热源,其性能系数cop为1.4,其对应制冷量为752kw。

选取除湿脱盐一体机,其空气处理量为100m3/min,入口新风参数为30℃,90%rh,送风参数为18℃,55%rh,除湿功率为110kw,其消耗热量为226kw,消耗冷量为122kw。

选取板式换热器,用于回收缸套水热量,换热量为616kw。

选取烟水换热器,用于回收排烟余热,换热量为96kw。

综上,系统输入热量为2656kw,发电量为1020kw,除湿功率110kw,净输出冷量630kw,净输出热量486kw,综合能源利用率为84.56%。

通过上述过程可以发现,本发明所提供的内燃机余热驱动主厂房新风降温除湿脱盐系统充分利用内燃机发电过程中动力单元余热,通过吸收式制冷机组合吸收式除湿脱盐机组,实现空气的降温除湿脱盐,以达到减少发电机组盐雾沉积,降低腐蚀风险,降低燃烧进气温度,提高发电机组出力,提高能源利用率的目的。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。


技术特征:

1.一种内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,包括:

内燃机动力单元(1),所述内燃机动力单元包括动力输出轴;

内燃机发电单元(2),所述内燃机发电单元包括动力输入轴,所述动力输入轴与所述动力输出轴动力连接、用于驱动所述内燃机发电机单元运转;

吸收式制冷机组(8),所述吸收式制冷机组利用所述内燃机动力单元产生的余热通过吸收式循环制得冷量;

吸收式除湿脱盐机组(10),所述吸收式除湿脱盐机组利用所述内燃机动力单元的烟气余热和缸套水余热作为热源,利用所述吸收式制冷机组所制得冷量作为冷源对新风进行降温、除湿以及脱盐。

2.根据权利要求1所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,还包括:

动力单元余热利用回路,所述动力单元余热利用回路包括有用于输送烟气的烟气利用管路(3)以及用于输送缸套水的缸套水利用管路(4);

冷量利用回路,所述冷量利用回路利用所述吸收式制冷机组产生的冷量作用于循环冷水,所述循环冷水一部分作为冷源送入所述吸收式除湿脱盐机组,一部分用于冷却机房室内空气;

冷却水回路,所述冷却水回路用于为所述吸收式制冷机组提供循环冷却水;

送风回路,所述送风回路利用所述吸收式除湿脱盐机组获得降温除湿脱盐送风后,一部分用于所述内燃机发电单元冷却降温,另一部用于所述内燃机动力单元燃烧进气。

3.根据权利要求2所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述动力单元余热利用回路包括:介质回路、所述烟气利用管路(3)以及所述缸套水利用管路(4)。

4.根据权利要求3所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述介质回路沿介质流动方向依次包括:

烟水换热器(5),所述烟水换热器与所述吸收式制冷机组烟气出口连接,利用所述内燃机动力单元排烟低温余热加热所述介质;

水水换热器(6),所述水水换热器与所述内燃机动力单元缸套水循环管路连接,利用所述内燃机动力单元缸套水余热加热所述介质;

第一循环泵(7),所述第一循环泵用于为所述动力单元余热利用回路中的介质提供动力。

5.根据权利要求4所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述烟气利用管路中,所述内燃机动力单元排出的高温烟气依次经过所述吸收式制冷机组和所述烟水换热器后排入室外大气环境中。

6.根据权利要求4所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述缸套水利用管路中,所述内燃机动力单元散热通过缸套水带出机体,通过所述水水换热器放热降温后返回至所述内燃机动力单元。

7.根据权利要求6所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述缸套水利用管路中还包括第四循环泵(15),用于为所述动力单元缸套水循环提供动力。

8.根据权利要求2所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述冷量利用回路沿介质流动方向依次包括:

第三循环泵(14),所述第三循环泵用于为所述冷量利用回路中的介质提供动力;

末端冷却器(13),所述末端冷却器用于利用多余的冷量降低室内空气温度。

9.根据权利要求2所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述冷却水回路沿介质流动方向依次包括:

冷却塔(9),所述冷却塔用于将所述吸收式制冷机组低温排热排放到室外大气环境中;

第二循环泵(11),所述第二循环泵用于为冷却水回路介质循环提供动力。

10.根据权利要求2所述的内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,其特征在于,

所述送风回路沿送风流动方向经过送风机(12)后,分别进入所述内燃机动力单元进气装置和所述内燃机发电单元。

技术总结
一种内燃机动力余热驱动的机房新风降温除湿脱盐系统,包括:内燃机动力单元,内燃机动力单元包括动力输出轴;内燃机发电单元,内燃机发电单元包括动力输入轴,动力输入轴与动力输出轴动力连接、用于驱动内燃机发电机单元运转;收式制冷机组,吸收式制冷机组利用内燃机动力单元产生的余热通过吸收式循环制得冷量;吸收式除湿脱盐机组,吸收式除湿脱盐机组利用内燃机动力单元的烟气余热和缸套水余热作为热源,利用吸收式制冷机组所制得冷量作为冷源对新风进行降温、除湿以及脱盐。本发明充分利用内燃机发电过程中内燃机动力单元所产生的余热,通过吸收式制冷机组合吸收式除湿脱盐机组,实现空气的降温、除湿以及脱盐,提高了能源利用率。

技术研发人员:林曼妮;刘锋;陈建寿
受保护的技术使用者:海南天能电力有限公司
技术研发日:2020.12.18
技术公布日:2021.04.06

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