技术领域
[0001] 本
发明涉及热电联产技术领域，具体而言，涉及一种蒸汽热水两用型热电联产机组。
背景技术
[0002] 燃气热电联产系统是一种新型的
能源系统，主要是利用
天然气、沼气或
煤层气等可燃气体的燃烧做功来发电，并将燃烧后的余热进行回收，用来制冷、供暖、生产热水或蒸汽。
[0003] 目前，针对以燃气
内燃机为主要动
力的燃气热电联产系统方案中大多存在以下问题：1、热量输出不可变或变动有限，燃气内燃机功率输出一定时，其余热回收的热量固定，
梯级回收其
热能时只是排气热量可变回收，热量输出变化较小；2、机组匹配不合理，当用热无法满足需求时往往增加
锅炉进行补偿，使得系统变动复杂，且排放较高。
[0004] 中国
专利公开号：CN 105275616 A公开了一种热
水电联产系统，包括：
燃气轮机子系统、
余热锅炉、蒸
汽轮机、低温多效
蒸发器及发
电机组；所述燃气轮机子系统与所述
发电机组连接，所述燃气轮机子系统将煤气进行燃烧产生高温烟气，并将所述高温烟气中的热能转换为机械能后驱动所述发电机组进行发电。
[0005] 但上述方案中，燃气轮机子系统的与余热锅炉连接，用于将混合煤气进行燃烧产生的烟气输入余热锅炉，从而获得蒸汽，该技术方案并不能使输出的热量可变或大范围变动，进而不能最大限度的满足用户的需求。
发明内容
[0006] 鉴于此，本发明提出了一种蒸汽热水两用型热电联产机组，旨在解决目前热电联产机组输出的热量不可变的问题。
[0007] 本发明提出了一种蒸汽热水两用型热电联产机组，该机组包括：发电系统、锅炉和锅炉进气系统；其中，锅炉的进气口分别与发电系统的出气口和锅炉进气系统的出气口可开断地相连接，以接收发电系统输出的烟气和锅炉进气系统输出的可燃气体；锅炉的进液口用于接收外
循环水，通过调节锅炉与发电系统的开断程度，和/或调节锅炉与锅炉进气系统的开断程度，以调节进入锅炉的烟气热量和燃气热量，进而与外循环水进行热量交换并使锅炉的第一出口输出具有不同品位的热水或具有不同品位的蒸汽。
[0008] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，锅炉进气系统包括：第一燃气混合器、第一节气
门、二级
增压器
压气机和切断
阀；其中，第一燃气混合器的出气口和锅炉的进气口依次连接有二级
增压器压气机、第一节气门和切断阀。
[0009] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，锅炉进气系统还包括：
燃烧器，其第一进气口与发电系统的出气口相连接，燃烧器的第二进气口与切断阀相连接，燃烧器的出气口与锅炉的进气口相连接。
[0010] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，发电系统包括：发电机组、发电进气系统和发电排气系统；其中，发电机组的进气口与发电进气系统的进气口相连接，以接收发电进气系统输出的可燃气体；发电机组的出气口通过发电排气系统与锅炉的进气口相连接，以将发电机组排出的烟气输送至锅炉。
[0011] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，发电排气系统包括：一级增压器
涡轮机、第一排气三通阀和二级增压器
涡轮机；其中，发电机组的出气口通过一级增压器涡轮机与第一排气三通阀的进气口相连接，第一排气三通阀的第一出气口与二级增压器涡轮机的进气口相连接，二级增压器涡轮机的出气口与锅炉的进气口相连接。
[0012] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，发电排气系统还包括：第二排气三通阀，其进气口与第一排气三通阀的第一出气口相连接，第二排气三通阀的第一出气口与二级增压器涡轮机的进气口相连接，第二排气三通阀的第二出气口通过第一输送管路与锅炉的进气口相连接；二级增压器涡轮机的出气口与第一输送管路相连接。
[0013] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组，还包括：热能回收系统，其分别与发电机组、发电进气系统和锅炉的进液口相连接，并且，热能回收系统还用于接收外循环水，以及回收发电机组热量和发电进气系统输出的可燃气体的热量，进而使回收的热量与外循环水进行热量交换，并将外循环水输送至锅炉。
[0014] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，热能回收系统包括：一级中冷器、二级中冷器、机油冷却器和换热器；其中，一级中冷器的出液口通过机油冷却器与内燃机
缸套的进液口相连接，内燃机缸套的出液口与换热器的第一进液口相连接，换热器的第一出液口通过第一流量调节阀与一级中冷器的进液口相连接；换热器的第二出液口与锅炉的进液口相连接，以将外循环水输送至锅炉；二级中冷器设置于发电进气系统，二级中冷器的进液口用于接收外循环水，二级中冷器的出液口与换热器的第二进液口相连接，以将外循环水输送至换热器。
[0015] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，热能回收系统还包括：三通阀，其第一进液口与内燃机缸套的出液口相连接，三通阀的第二进液口与换热器的第一出液口相连接，三通阀的出液口通过第一流量调节阀与一级中冷器的进液口相连接。
[0016] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，发电进气系统包括：第二燃气混合器、一级增压器压气机和第二节气门；其中，第二燃气混合器的出气口和一级中冷器的进气口之间依次连接有一级增压器压气机和第二节气门，一级中冷器的出气口与二级中冷器的进气口相连接，二级中冷器的出气口与发电机组的进气口相连接。
[0017] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，发电机组包括：
原动机和发电机；其中，原动机的进气口与发电进气系统的出气口相连接，原动机的出气口通过发电排气系统与锅炉的进气口相连接，内燃机缸套置于原动机内；原动机的输出端与发电机的输入端相连接。
[0018] 进一步地，上述蒸汽热水两用型热电联产机组中，原动机为燃气内燃机、燃气轮机或斯特林机。
[0019] 与
现有技术相比，本发明中，由于锅炉的进气口分别与发电系统的出气口和锅炉进气系统的出气口为可开断地相连接，通过调节锅炉与发电系统的开断程度，和/或调节锅炉与锅炉进气系统的开断程度，即可调节进入锅炉的烟气热量和燃气热量的多少，使外循环水获得不同的热量，从而使锅炉输出具有不同品位的热水或具有不同品位的蒸汽，进而可以通过较大范围的热量调节，来满足不同用户不同阶段的用热需求。
[0020] 特别是，通过改变原动机烟气热量的回收程度可以小范围改变蒸汽或热水的输出量；通过改变锅炉输出热量可以大范围改变蒸汽或热水的输出量；利用二级增压器的增压和原动机的排气余热来预热进入燃气锅炉可燃气体，可以提高可燃气体的燃烧效率，且可以降低NOx、CO和THC的排放；在原动机后增加二级增压器用于锅炉的进气，取消了锅炉鼓
风机，在实现
能量梯级合理利用的同时，还可以节约
电能。
附图说明
[0021] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0022] 图1为本发明
实施例提供的蒸汽热水两用型热电联产机组的结构示意图。
具体实施方式
[0023] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024] 参见图1，图中示出了本实施例提供的蒸汽热水两用型热电联产机组的优选结构。如图所示，该机组包括：发电系统1、锅炉2和锅炉进气系统3。
[0025] 其中，锅炉2的进气口21分别与发电系统1的出气口和锅炉进气系统3的出气口可开断地相连接，以接收发电系统1输出的烟气和锅炉进气系统3输出的可燃气体。锅炉2的进液口22可以接收外循环水，通过单独调节锅炉2与发电系统1的开断程度，或单独调节锅炉2与锅炉进气系统3的开断程度，或同时调节锅炉2与发电系统1、锅炉2与锅炉进气系统3的开断程度，来调节进入锅炉2的烟气热量和燃气热量，进而使进入锅炉2的热量与外循环水进行热量交换，从而使锅炉2的第一出口23输出具有不同品位的热水或输出具有不同品位的蒸汽。
[0026] 与现有技术相比，本实施例中，由于锅炉2的进气口21分别与发电系统1的出气口和锅炉进气系统3的出气口为可开断地相连接，通过调节锅炉2与发电系统1的开断程度，和/或调节锅炉2与锅炉进气系统3的开断程度，即可调节进入锅炉2的烟气热量和燃气热量的多少，使外循环水获得不同的热量，从而使锅炉2输出具有不同品位的热水或具有不同品位的蒸汽，进而可以通过较大范围的热量调节，来满足不同用户不同阶段的用热需求。
[0027] 上述实施例中，锅炉进气系统3可以包括：第一燃气混合器31、第一节气门32、二级增压器压气机33和切断阀34；其中，第一燃气混合器31的第一进气口312可以通入空气，第一燃气混合器31的第二进气口313可以通入燃气，空气和燃气在第一燃气混合器31中混合形成燃气混合气，即可燃气体。第一燃气混合器31的出气口311和锅炉2的进气口21之间依次连接有二级增压器压气机33、第一节气门32和切断阀34。通过调节切断阀34，可以调节进入锅炉2的燃气的热量，进而使外循环水获得不同的热量。具体实施时，第一节气门32可以为第一
电子节气门。
[0028] 上述实施例中，锅炉进气系统3还可以包括：燃烧器35。燃烧器35的第一进气口351可以与发电系统1的出气口相连接，燃烧器35的第二出气口352可以与切断阀34相连接，燃烧器35的出气口353可以与锅炉2的进气口21相连接，即发电系统1输出的烟气和锅炉进气系统3输出的可燃气体在进入锅炉2之前先经过燃烧器35。在燃烧器35内，发电系统1排出的高温烟气可对可燃气体进行预热，以提高可燃气体的燃烧效率。此外，由于高温烟气没有直接排入大气中，而是用来预热可燃气体，进而降低NOx、CO和THC排放，从而保护了环境。
[0029] 空气与经过第一燃气
控制阀36的燃气通过第一燃气混合器31形成燃气混合气，即形成可燃气体，可燃气体通过二级增压器压气机33增压并伴随升温后依次通过第一节气门32、切断阀34和燃烧器35进入锅炉2，进而形成了锅炉2的主进气系统。
[0030] 上述实施例中，发电系统1可以包括：发电机组11、发电进气系统12和发电排气系统13。其中，发电机组11的进气口与发电进气系统12的出气口相连接，以接收发电进气系统12输出的可燃气体；发电机组11的出气口通过发电排气系统13与锅炉2的进气口21相连接，以将发电机组11排出的烟气输送至锅炉2。
[0031] 发电排气系统13可以包括：一级增压器涡轮机131、第一排气三通阀132和二级增压器涡轮机133。其中，发电机组11的出气口通过一级增压器涡轮机131与第一排气三通阀132的进气口1321相连接，第一排气三通阀132的第一出气口1322与二级增压器涡轮机133的进气口1331相连接，二级增压器涡轮机133的出气口1332与锅炉2的进气口21相连接。
[0032] 发电排气系统13还可以包括：第二排气三通阀134，其进气口1341与第一排气三通阀132的第一出气口1322相连接，第二排气三通阀134的第一出气口1342与二级增压器涡轮机133的进气口1331相连接，第二排气三通阀134的第二出气口1343通过输送管路5与锅炉2的进气口21相连接，二级增压器涡轮机133的出气口1332与输送管路5相连接。即在第一排气三通阀132的第一出气口1322与二级增压器涡轮机133的进气口1331之间增设了第二排气三通阀134。具体实施时，输送管路5的第一端(图1所示的上端)可以与第二排气三通阀134的第二出气口1343相连接，输送管路5的第二端(图1所示的下端)可以与燃烧器35的第一进气口351相连接。
[0033] 发电机组11排出的高温烟气依次经过一级增压器涡轮机131、第一排气三通阀132、第二排气三通阀134和二级增压器涡轮机133，作为进气进入燃烧器35和锅炉2，进而形成了锅炉2的次进气系统，同时也是发电机组11的排气系统。通过在发电系统1后增加二级增压器，以对锅炉2的进气进行升压和升温，取消了锅炉2鼓风机，在实现能量梯级合理利用的同时，还可以节约电能。
[0034] 本实施例提供的蒸汽热水两用型热电联产机组的热能输出可变的工作原理为：
[0035] 1、当不回收发电机组11排出的高温烟气的热量时，第一燃气控制阀36和切断阀34关闭，调节第一排气三通阀132使来自发电系统1的高温烟气直接通过第一排气三通阀132的第二出气口1323排至大气中。
[0036] 2、当回收部分发电机组11排出的高温烟气的热量时，第一燃气控制阀36和切断阀34关闭，根据需要回收热量的多少来调节第一排气三通阀132，使发电机组11排出的高温烟气部分或全部进入锅炉2；此时调节第二排气三通阀134，使通过第二调节排气三通阀的烟气不经过二级增压器涡轮机133，直接经燃烧器35进入锅炉2，锅炉2内形成的低温烟气通过锅炉2的第二出口24排出。
[0037] 3、当上述两种热量太小均不能满足用户需求时，开启锅炉2，此时调节第一排气三通阀132，使来自发电机组11排出的高温烟气的热量全部通往锅炉2，通过调节第一燃气控制阀36、第一节气门32和第二排气三通阀134来调节进入燃烧器35的燃气及可燃气体的量，进而调节进入锅炉2的热量，以满足用户对热量的需求。
[0038] 上述实施例中，还可以包括：热能回收系统4，其分别与发电机组11、发电进气系统12和锅炉2的进液口22相连接。热能回收系统4可以接收外循环水，以及回收发电机组11热量和发电进气系统12输出的可燃气体的热量，进而使回收的热量与外循环水进行热量交换，并将外循环水输送至锅炉2。
[0039] 本实施例中，在外循环水进入锅炉2之前，外循环水先与热能回收系统4所回收的热量进行热量交换，使外循环水获得一定的热量，即升高一定的
温度，然后外循环水在再进入锅炉2内，以再次进行升温，这样就提高了锅炉2输出的热水或蒸汽的的温度，扩大了热量输出范围。
[0040] 上述实施例中，热能回收系统4可以包括：一级中冷器41、二级中冷器42、机油冷却器43、三通阀46和换热器44。其中，一级中冷器41的出液口411通过机油冷却器43与内燃机缸套113的进液口1131相连接，内燃机缸套113的出液口1132分别与三通阀46的第一进液口461和换热器44的第一进液口441相连接，换热器44的第一出液口442与三通阀46的第二进液口462相连接，三通阀46的出液口463依次通过内循环水
泵47和第一流量调节阀45与一级中冷器41的进液口412相连接。二级中冷器42设置于发电进气系统12，二级中冷器42的进液口421可以接收外循环水，二级中冷器42的出液口422与换热器44的第二进液口444相连接，以将外循环水输送至换热器44。换热器44的第二出液口443与锅炉2的进液口22相连接，以将外循环水输送至锅炉2。具体实施时，换热器44可以为
板式换热器，三通阀46可以为温控三通阀。二级中冷器42的进液口421可以依次连接有外循环水泵48和第二流量调节阀49。
[0041] 用于回收热量的循环液，例如水或防冻液，经过内循环水泵47加压后依次经过第一流量调节阀45、一级中冷器41、机油冷却器43、内燃机缸套113和板式换热器44，通过板式换热器44将回收的热量传递给外循环水；经过板式换热器44的循环液与另外一路未经过板式换热器44的循环液在三通阀46处汇合成一路，并进入内循环水泵47；外循环水依次经过第二流量调节阀49、外循环水泵48、二级中冷器42、板式换热器44和锅炉2，通过利用二级中冷器42回收的热量、板式换热器44回收的热量和锅炉2中的热量来生产热水或蒸汽。
[0042] 上述实施例中，发电进气系统12可以包括：第二燃气混合器121、一级增压器压气机122和第二节气门123。其中，第二燃气混合器121的第一进气口1212可以通入空气，第二燃气混合器121的第二进气口1213可以通入燃气，空气和燃气在第二燃气混合器121中混合形成燃气混合气，即可燃气体。第二燃气混合器121的出气口1211和一级中冷器41的进气口413之间依次连接有一级增压器压气机122和第二节气门123，一级中冷器41的出气口414与二级中冷器42的进气口423相连接，二级中冷器42的出气口424与发电机组11的进气口相连接。
[0043] 当只有当发电机组11运行时，空气和经过第二燃气控制阀124的燃气通过第二燃气混合器121形成可燃气体，可燃气体通过一级增压器压气机122增压并伴随升温后，依次通过第二节气门123、一级中冷器41和二级中冷器42进入发电机组11，进而形成发电机组11的进气通道。
[0044] 由于发电进气系统12所输送的可燃气体会经过一级中冷器41和二级中冷器42，一级中冷器41内流通的循环液可以首先对可燃气体的热量进行回收，其次二级中冷器42内流通的外循环水再次对可燃气体的热量进行回收，从而实现了对可燃气体的热量的最大限度的回收。此外，由于可燃气体的温度在进入发电机组11前得到了有效控制，因此可以保证发电机组11的可靠正常运行，同时不需要另设
散热设备对可燃气体进行降温，也降低了一定的成本。
[0045] 上述实施例中，发电机组11可以包括：原动机111和发电机112。其中，原动机111的进气口1111与发电进气系统12的出气口相连接，即与二级中冷器42的出气口424相连接。原动机111的出气口1112通过发电排气系统13与锅炉2的进气口21相连接，即通过与一级增压器涡轮机131的进气口1311相连接，进而与锅炉2的进气口21相连接。内燃机缸套113置于原动机111内，原动机111的输出端可以与发电机112的输入端相连接。进入原动机111的可燃气体通过燃烧做功，以带动原动机111运转，原动机111再带动发电机112运转发电，以对外输出电能，这就形成了热电联产机组的电能输出通道。具体实施时，原动机11可以为燃气内燃机、燃气轮机或斯特林机。
[0046] 可以看出，无需增加锅炉2进行补偿，通过控制外循环水量、原动机111烟气回收量和锅炉2输出热量可以生产具有不同品位蒸汽或具有不同品位的热；通过改变原动机111烟气热量的回收程度可以小范围地改变蒸汽或热水的输出量，通过改变锅炉2输出热量可以大范围地改变蒸汽或热水的输出量；使结构变得简单，同时也减少了
排放量。
[0047] 综上，与现有技术相比，本实施例中，由于锅炉的进气口分别与发电系统的出气口和锅炉进气系统的出气口为可开断地相连接，通过调节锅炉与发电系统的开断程度，和/或调节锅炉与锅炉进气系统的开断程度，即可调节进入锅炉的烟气热量和燃气热量的多少，使外循环水获得不同的热量，从而使锅炉输出具有不同品位的热水或具有不同品位的蒸汽，进而可以通过较大范围的热量调节，来满足不同用户不同阶段的用热需求。
[0048] 特别是，通过改变原动机烟气热量的回收程度可以小范围改变蒸汽或热水的输出量；通过改变锅炉输出热量可以大范围改变蒸汽或热水的输出量；利用二级增压器的增压和原动机的排气余热来预热进入燃气锅炉可燃气体，可以提高可燃气体的燃烧效率，且可以降低NOx、CO和THC的排放；在原动机后增加二级增压器用于锅炉的进气，取消了锅炉鼓风机，在实现能量梯级合理利用的同时，还可以节约电能。
[0049] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些
修改和变型属于本发明
权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
