RU75223U1

RU75223U1 - AUTONOMOUS COGENERATION POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU75223U1
Application number: RU2008110126/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Яковлевич Вагин; Евгений Борисович Солнцев; Андрей Геннадьевич Воеводин
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2008-07-27

Abstract

Решение относится к области теплоэнергетики - утилизации теплоты уходящих газов двигателей внутреннего сгорания, работающих в составе мини-ТЭЦ и предназначено для выработки электрической и тепловой энергии. Предложена компоновка контура утилизации тепла КГУ из двух контуров: низкотемпературного и высокотемпературного со своими теплообменниками, насосами и клапанами. Определенное подключение трубопроводов контуров обеспечивает повышение надежности работы энергоустановки, ее ресурса и КПД. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.The solution relates to the field of heat power engineering - utilization of the heat of the exhaust gases of internal combustion engines operating as part of a mini-CHP plant and is intended to generate electric and thermal energy. The layout of the KGU heat recovery circuit from two circuits: low-temperature and high-temperature with its heat exchangers, pumps and valves, is proposed. A certain connection of the pipelines of the circuits provides increased reliability of the power plant, its resource and efficiency. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Решение относится к области теплоэнергетики (утилизации теплоты уходящих газов двигателей внутреннего сгорания, работающих в составе мини-ТЭЦ) и предназначено для выработки электрической и тепловой энергии.The solution relates to the field of power engineering (utilization of the heat of the exhaust gases of internal combustion engines operating as part of a mini-CHP plant) and is intended to generate electric and thermal energy.

Известна подобная автономная когенерационная энергоустановка, описанная в патенте РФ №2162535, F02G 5/02, F02G 1/043, F02B 65/00, опуб. 2001.01.27, принятая в качестве прототипа.A similar autonomous cogeneration power plant is known, described in RF patent No. 2162535, F02G 5/02, F02G 1/043, F02B 65/00, publ. 2001.01.27, adopted as a prototype.

Энергоустановка включает двигатель с электрогенератором, паровой котел-утилизатор (парогенератор), водогрейный котел-утилизатор (теплообменник-утилизатор низкотемпературных отработанных газов двигателя), пароводяной насос-подогреватель и контур утилизации тепла с циркуляционным насосом.The power plant includes an engine with an electric generator, a steam recovery boiler (steam generator), a hot water recovery boiler (heat exchanger-utilizer of low-temperature engine exhaust gases), a steam-water heating pump, and a heat recovery circuit with a circulation pump.

Недостаток прототипа заключается в том, что система утилизации содержит один контур, что, хотя и приводит к снижению количества теплообменников и насосов, но требует потребления значительного количества воды высокого качества с низкой жесткостью как для заполнения системы, так и для ее подпитки вследствие утечек и продувок парогенератора, постоянного контроля ее состава, очистки от загрязнений, неизбежных при эксплуатации трубопроводов. Невыполнение указанных требований приведет к снижению ресурса оборудования и надежности работы энергоустановки. Также при этом невозможна утилизация теплоты масла двигателя и требуется дополнительный масляный радиатор, что снижает ее КПД.The disadvantage of the prototype is that the recycling system contains one circuit, which, although it leads to a decrease in the number of heat exchangers and pumps, but requires the consumption of a significant amount of high-quality water with low rigidity both to fill the system and to recharge it due to leaks and purges steam generator, continuous monitoring of its composition, cleaning from contaminants that are inevitable during operation of pipelines. Failure to comply with these requirements will lead to a decrease in the resource of equipment and the reliability of the power plant. Also, it is impossible to utilize the heat of engine oil and requires an additional oil cooler, which reduces its efficiency.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - совершенствование когенерационной энергоустановки.The task at hand is the improvement of a cogeneration power plant.

Технический результат - повышение надежности и ресурса работы энергоустановки, а также снижение эксплуатационных затрат, за счет использования в контуре внешнего теплоснабжения воды более низкого качества по жесткости и увеличение КПД за счет утилизации тепла контура охлаждения масла двигателя.The technical result is an increase in the reliability and service life of the power plant, as well as a reduction in operating costs due to the use of lower quality water in the external heat supply circuit in terms of rigidity and an increase in efficiency due to heat recovery from the engine oil cooling circuit.

Этот технический результат достигается тем, что в автономной когенерационной энергоустановке, включающей двигатель с электрогенератором, паровой котел-утилизатор, водогрейный котел-утилизатор, пароводяной насос-подогреватель и контур утилизации тепла когенерационной энергоустановки, контур утилизации тепла когенерационной энергоустановки состоит из контура внешнего теплоснабжения потребителей с циркуляционным насосом, соединенного с внутренним контуром This technical result is achieved in that in an autonomous cogeneration power plant including an engine with an electric generator, a steam recovery boiler, a hot water boiler, a steam-water heater pump and a heat recovery circuit of a cogeneration energy installation, a heat recovery circuit of a cogeneration energy installation consists of an external heat supply circuit of consumers with circulation pump connected to the internal circuit

когенерационной установки через бойлер внешнего теплоснабжения, вход которого соединен с водогрейным котлом-утилизатором, а выход - через циркуляционный насос с охладителем контура охлаждения масла двигателя, выход охладителя масла соединен через питательный насос с паровым котлом-утилизатором, а также с пароводяным насосом-подогревателем и охладителем контура охлаждения воды рубашки двигателя, выход охладителя воды рубашки двигателя соединен с выходом пароводяного насоса-подогревателя и со входом водогрейного котла-утилизатора, выход парового котла-утилизатора - со входом пароводяного насоса-подогревателя.cogeneration unit through an external heat supply boiler, the inlet of which is connected to a recovery boiler, and the output is through a circulation pump with a cooler for the engine oil cooling circuit, the output of the oil cooler is connected through a feed pump to a steam recovery boiler, and also to a steam-water heating pump and cooler of the cooling circuit of the water jacket of the engine, the output of the water cooler of the jacket of the engine is connected to the output of the steam-water pump-heater and to the input of the hot-water recovery boiler, in the course of the recovery boiler - with the input of the steam-pump-heater.

Предлагаемое техническое решение комплектации и компоновки автономной когенерационной установки позволяет использовать в контуре внешнего теплоснабжения потребителей нагретую воду, поступающую как на отопление, так и на горячее водоснабжение, существенно более низкого качества по жесткости, чем во внутреннем контуре когенерационной установки, что приводит к экономии денежных средств на водоподготовку, а в случае несоблюдения требуемого паровым котлом-утилизатором качества питательной воды - к повышению ресурса оборудования, надежности и экономичности работы энергоустановки, а также повышает КПД установки за счет утилизации тепла контура охлаждения масла двигателя.The proposed technical solution for the configuration and layout of an autonomous cogeneration unit allows the use of heated water in the external heat supply circuit for both heating and hot water supply, which is of significantly lower quality in hardness than in the internal circuit of a cogeneration plant, which leads to cost savings for water treatment, and in case of non-compliance with the quality of the feed water required by the steam recovery boiler - to increase the equipment resource, reliability spine and efficiency of the power unit and also improves installation efficiency by utilizing the heat of the engine oil cooling circuit.

Предлагаемая автономная когенерационная энергоустановка приведена на чертеже. Она содержит газопоршневой двигатель 1 с электрогенератором 2, охладитель масла 3, охладитель 4 воды рубашки двигателя 1, паровой котел-утилизатор 5 с питательным насосом 6, водогрейный котел-утилизатор 7, пароводяной насос-подогреватель 8 и циркуляционный насос 9, составляющих внутренний контур утилизации тепла когенерационной энергоустановки, образованный магистралями воды и пара, и бойлера внешнего теплоснабжения 10 с циркуляционным насосом 11, составляющих контур внешнего теплоснабжения потребителей.The proposed autonomous cogeneration power plant is shown in the drawing. It contains a gas piston engine 1 with an electric generator 2, an oil cooler 3, an engine jacket water cooler 4, a steam recovery boiler 5 with a feed pump 6, a hot water recovery boiler 7, a steam-water heating pump 8, and a circulation pump 9 that make up the internal recycling circuit heat from a cogeneration power plant formed by water and steam pipelines, and an external heat supply boiler 10 with a circulation pump 11, which make up the external heat supply circuit of consumers.

Во внутреннем контуре утилизации тепла энергоустановки вход бойлера внешнего теплоснабжения 10 соединен с выходом водогрейного котла-утилизатора 7, а выход - через циркуляционный насос 9 со входом охладителя 3 контура охлаждения масла двигателя, выход которого соединен через питательный насос 6 со входом парового котла-утилизатора 5, а также со входом пароводяного насоса-подогревателя 8 и входом охладителя 4 контура охлаждения воды рубашки двигателя 1, выход с последнего соединен с выходом пароводяного насоса-подогревателя 8 и входом водогрейного котла-утилизатора 7, выход парового котла-утилизатора 5 соединен со входом парового насоса-подогревателя 8.In the internal heat recovery circuit of the power plant, the input of the external heat supply boiler 10 is connected to the output of the recovery boiler 7, and the output is through the circulation pump 9 with the input of the cooler 3 of the engine oil cooling circuit, the output of which is connected through the feed pump 6 to the input of the recovery boiler 5 as well as with the input of the steam-water pump-heater 8 and the input of the cooler 4 of the water cooling circuit of the engine jacket 1, the output from the latter is connected to the output of the steam-water pump-heater 8 and the input of the water heater heat recovery boiler 7, the output of the steam recovery boiler 5 is connected to the input of the steam pump-heater 8.

Во внешнем контуре теплоснабжения потребителей вход бойлера 10 через циркуляционный насос 11, также, как и его выход, соединен с системой теплоснабжения потребителей.In the external heat supply circuit of consumers, the input of the boiler 10 through the circulation pump 11, as well as its output, is connected to the heat supply system of consumers.

Энергоустановка работает следующим образом.Power installation works as follows.

Выхлопные газы двигателя 1 последовательно поступают в паровой 5 и водогрейный 7 утилизационные котлы, затем - в дымовую трубу.The exhaust gases of engine 1 are sequentially fed to steam 5 and hot water 7 recovery boilers, then to the chimney.

Функционирование внутреннего контура когенерационной установки заключается в следующем. Охлажденная в бойлере внешнего теплоснабжения 10 вода внутреннего контура циркуляционным насосом 9 подается в охладитель масла 3, где нагревается, отбирая часть теплоты масла двигателя. Затем она поступает параллельно на три объекта: охладитель 4 воды рубашки двигателя 1, пароводяной насос-подогреватель 8 и через питательный насос 6 на паровой котел-утилизатор 5. В охладителе 4 воды рубашки двигателя 1 вода контура энергоустановки подогревается за счет теплоты воды внутреннего контура охлаждения двигателя.The functioning of the internal circuit of the cogeneration plant is as follows. The water of the internal circuit cooled in the boiler of external heat supply 10 is circulated by a circulation pump 9 to the oil cooler 3, where it is heated, taking part of the heat of the engine oil. Then it comes in parallel to three objects: the water cooler 4 of the engine jacket water 1, the steam-water heater pump 8 and through the feed pump 6 to the steam recovery boiler 5. In the water cooler 4 of the engine jacket 1, the water of the power plant is heated by the heat of the water of the internal cooling circuit engine.

В паровом котле-утилизаторе 5 за счет теплоты выхлопных газов двигателя 1 вода превращается в пар, который подается на паровой насос-подогреватель 8. В паровом насосе-подогревателе 8 пар смешивается с водой от охладителя масла 3, сообщая последней как тепловую, так и механическую энергию, конденсируясь при этом.In the steam recovery boiler 5, due to the heat of the exhaust gases of the engine 1, water is converted into steam, which is supplied to the steam pump-heater 8. In the steam pump-heater 8, the steam is mixed with water from the oil cooler 3, informing the latter of both thermal and mechanical energy, condensing at the same time.

Смесь конденсата и воды уходит с парового насоса-подогревателя 8, смешивается с водой, поступающей от охладителя 4 рубашки двигателя 1 и поступает в водогрейный котел-утилизатор 7, где подогревается за счет теплоты выхлопных газов, и подается на бойлер внешнего теплоснабжения 10.The mixture of condensate and water leaves the steam pump-heater 8, mixes with the water coming from the cooler 4 of the jacket of the engine 1 and enters the hot water boiler-utilizer 7, where it is heated by the heat of the exhaust gases, and is supplied to the external heat supply boiler 10.

Контур внешнего теплоснабжения потребителей работает следующим образом. Обратная охлажденная вода от потребителей циркуляционным насосом 11 подается на бойлер внешнего теплоснабжения 10, где подогревается за счет теплоты воды внутреннего контура когенерационной установки, и поступает в сеть потребителей тепловой энергии.The external heat supply circuit of consumers is as follows. The return chilled water from consumers by the circulation pump 11 is supplied to the external heat supply boiler 10, where it is heated by the heat of the water of the internal circuit of the cogeneration unit, and enters the network of heat energy consumers.

Claims

An autonomous cogeneration power plant including an engine with an electric generator, a steam recovery boiler, a hot water boiler, a steam-water heating pump and a heat recovery circuit of a cogeneration energy installation, characterized in that the heat recovery circuit of the cogeneration energy installation consists of an external heat supply circuit of consumers with a circulation pump connected with an internal circuit of a cogeneration power plant through an external heat supply boiler, the input of which is connected to a water heater heat recovery boiler, and the output is through a circulation pump with a cooler for the engine oil cooling circuit, the output of the oil cooler is connected through a feed pump to a steam recovery boiler, as well as with a steam-water heating pump and a cooler for the cooling water circuit of the engine jacket, the output of the shirt water cooler the engine is connected to the output of the steam-water heating pump and to the input of the recovery boiler, the output from the recovery steam boiler to the input of the steam-heating pump.