分布式能源系统排热回收装置的设计

韵麟每褥蔑在燃气分布式能源系统，特别是在燃气内燃机系统中，内燃机的排热回收不仅对系统的经济性，而且还对系统的可靠性、耐久性、安全性和维护管理有很大的影响。分布式能源系统中使用了多种类型的热回收装置，不同类型的热回收装置应用范围不同，使用条件不同，材质不同，热回收效率不同，热回收装置的选择对回收效率有很大的影响。以下介绍热回收器的种类，设计参数和设计过程。１热回收器的种类燃气分布式能源系统分为燃气内燃机方式，燃气轮机方式和燃料电池方式等三类。燃气内燃机的排热为烟气排热、水套冷却水排热。排热利用的方式有热水、蒸汽等方式。燃气轮机的排热为烟气排热，排热利用方式为蒸汽、烟气吸收式制冷。表１为两种燃气分布式能源系统排热的种类和利用形态。表１分布式能源系统排热热水水套冷却水燃气内燃机烟气排热低压蒸汽高压蒸汽烟气热水高压蒸汽燃气轮机烟气烟气吸收式制冷机热水换热器热回收装置排气锅炉烟气吸收式制冷机排气热水换热器排气锅炉空冷冷却器冷却塔排气旁通排热回收方式利用排热回收装置多余热量排出装置度、流量和热量、排烟温度和排烟量等。以上参数与燃气轮机、燃气内燃机的规格型号有关，与生产厂家有关。表２为燃气内燃机的排热参数，该表是从有关产品样本中有选择地摘录了几项，详细数据请查相关厂家的样本。从表２可知，燃气内燃机水套冷却水的设计参数约为３５／４５℃，流量与燃气内燃机的规格、型号有从表ｌ可知，分布式能源系统中的热回收装置有水～水换热器、１氐比燕汽发生器、排气锅炉、烟气吸收式制冷机、排气热水换热器和放热换热器等。项目额定发电量，ｋｗ表２燃气内燃机的排热参数热水热水蒸汽３０６３２０１４ｌ１８２８０～９０８０～９０２７．６８３～８８８８２４．３０．７８３５～４５３２．８３８１３５～４２２５２０３３５～４５８８．２１０２５７５～９０８０～９０５５．Ｏ９５９热水热水蒸汽９３０５２２５３１７８～８８８８４４．９０．７８３５～５５．７２５６０２热水热水蒸汽２７７５２４７６６７４１５５４８０～８８８０～８８２６６．２８０～８５８０～８５ｉ１６．ＯＯ．７８５热水回收热量，ｋｗ蒸汽回收热量，ｋＷ２排热回收装置的设计参数２．１（－一次侧）设计参数俳热侧【一次侧Ｊ设计爹数鬯拮热水回收热量，蒸汽回收热量，热水出口温度，热水流量，蒸汽压力，水套冷却水温…”””。。。出口温度，℃热最高出口温度，℃水流量，ｍ３／ｈ蒸汽压力，ＭＰａ水温度，℃流量，ｍ３／ｈ热量，ｋＷ３０℃冷却塔出口１３２．３８７５蠢却水万方数据２００５．Ｎｏ．５・月刊９蚯ＮＥＮＧＹＵＨｕＡＮＢＡ。溺辫每黼稠关，当额定发电量为３００ｋＷ时，水套冷却水流量约为３２．８ｍ，／ｈ，热量约为３８ｌｋＷ。排气热水换热器的出口温度约８０～９０℃，额定发电量为３００ｋＷｈ时，热水流量约为２７．６ｍ３／ｈ。２．２热回收装置利用侧（二次侧）设计参数２．２．１排热梯级利用时的设计参数图ｌ表示燃气内燃机排热的梯级利用（之一），排热图３燃气内燃机发电和生活热水系统流程利用装置的流程水套冷却水一水套冷却换热装置一排气换热器一吸收式制冷机一采暖用换热器一生活热水换热器一放热用换热器一水套冷却换热器。水套换热器二次侧设计参数约为３４／４４℃；排气换热器二次侧设计参数约为８０／９０℃；吸收式制冷机一次侧设计参数约为９０／８０℃；采暖用换热器一次侧设计参数约为８０／６５℃；生活热水用换热器一次侧设计参数约为６５／５０℃；放热用换热器一次侧设计参数约为５０／３４℃。图４设置预热槽的生活热水系统图１燃气内燃机排热的梯级利用（之一）图２表示燃气内燃机排热的梯级利用（之二），排热利用装置的流程水套冷却水一水套冷却换热器一排气换热器一吸收式制冷机一采暖用换热器一生活热水用换热器一放热用换热器一水套冷却换热器。图２与图１的不同之处是增加了直燃机，在吸收式制冷机和采暖用换热器供冷量和供热量不够时，启动直燃机。各类换热器的设计参数与图１的说明相似。设置预热槽的生活热水系统，设计参数如图所示。设置预热槽时能有效地利用排热，排热仅加预热槽，预热槽的设定温度比贮热槽高，给水用预热槽加热后送至贮热槽，这种方式能减少辅助锅炉的加热量。不设置预热槽时，利用排热加热给水，排热利用侧的设定温度比锅炉设定温度高。２．２．３采暖用换热器的设计参数（１）串联：图６表示采暖用换热器和直燃机串联布图２燃气内燃机排热的梯级利用（之二）置时的流程，此时，用排热预热直燃机的热水，提高了燃气分布式能源系统的效率，当排热量变化时，直燃当采暖方式为地板辐射采暖方式时，采暖用换热器一次侧设计参数为６０／５０℃。２．２．２生活热水用换热器的设计参数图３表示燃气内燃机发电和生活热水系统流程。图４表示设置预热槽的生活热水系统，图５表示不机亦能保证热水温度不变。（２）并联：图７表示采暖用换热器和直燃机并联时的流程，此时，采暖用换热器的设定温度比直燃机热水设定温度高（直燃机停止燃烧时热水的出口温度与采暖用换热器入口温度值相同）。图５不设置预热槽的生活热水鬻蘸藕鬻麟ｌ蘩鬻ｉｌ黛鬟鬻篱攀｜｜黍鋈蘸｜｜｜囊蘑囊鬣ｌ黼鬻黧麓缫麓黧黼震黧黼豢囊羹戮禳缓黧鬻鬻鬻豢万方数据ＪｌＥ恻ＧＹＵＨｕＡＮ８ＡｏＱ２００５．Ｎｏ．５・月拍期溺鹰鬻糕亡Ｇｌ＝５３５℃，ＧＧＰ＝０．３４９ｋｃａｌ／ｍ３・℃；ｋ２＝１５０℃，岛ｌ＝８７．４９℃，ｋ２＝９０℃。实际运行时，排气温度随燃气内燃机发电负荷的变化而改变，即排气换热器的出口温度也会随入口温度的变化而改变（见图９）。图６串联图９排气入口温度和出口温度的关系图１０表示换热器的选择顺序。图７并联３排热回收装置的计算方法以排气换热器为例。图８表示排气热回收器排气侧和利用侧的参数。排气温度的决定内燃机的特性负荷率的排气流量排气温度排热的用途蒸汽或热水温度等级换热器的形式热水用、蒸汽用三三工二图８排气换热器（全焊接板式烟气节能器）３．１热平衡式（１）排气侧ｑＴ＝ＧＧｒ。％‘（毛，一乇：）（２）冷却水侧ｑＴ＝ｌ’（ｋ，一岛２）３．２计算换热器的换热面积换热器的尺寸换热器的费用带省煤器二二［计算传热面积计算压力损失１。１。。’１１’１。１。。。。。。１１１。１。。。１。１。。。１。。。。。——符合内燃机的要求计算部分负荷的性能计算总回收热量丝鎏堡堡塑１ｑＴ瑙＿‘Ｍ叻瑙＿。ｉ她产式中：△‘＝七。一如：；‘ｎ【五ｉ△岛２ｋ２一ｋｌ；‘ｉ｝》不充分童分与耷）二二竺—～嘶分受正选定换热器面藩ｒ乒塑分ＧＧ，——排气的平均等压比热；Ｋ——换热器总传热系数；Ａ——换热面积。３．３排气换热器的设计参数按燃气内燃机的峰值负荷的排气参数进行设计。图１Ｏ换热器的选择顺序除此以外，排气的性质、温度、凝结水的ｐＨ值对换热器的材质，结构形式都有很大影响。■震鬻ｌ襄麟ｉｌ蘩蒸鬻鬃囊纛瓣ｌ嚣鬻蠹黧戮瀵鬟麟黼霾蘩黼ｉ赫懑蒸蘸麟慧麟蒸骥蒸鬻ｉ纂囊戮ｇ万方数据２００５．Ｎ０５・月刊９ＪＩＥＮＥＮＧＹｕＨｕＡＮ８Ａ。分布