一种热电联产系统技术领域
本发明涉及热电联产技术领域，尤其涉及一种热电联产系统。
背景技术
燃气轮机和燃气内燃机作为热源机在热电联产系统中较为广泛的应用，在发电效
率方面，燃气内燃机通常高于燃气轮机，且初投资较低，但是，燃气内燃机在运转时，其内部
由于气缸套、气缸盖、活塞和气门等机件直接与高温燃气接触而被加热，机件温度很高，这
不仅会导致机件强度降低，而且还可能产生很大的热应力，使机件损坏；高温还会破坏气缸
壁上的润滑油膜，使润滑油氧化变质，以致活塞、活塞环和气缸套严重磨损、咬伤或粘着，因
此，为了保障燃气内燃机正常、可靠的运转，通常采用冷却水对燃气内燃机中的缸套、润滑
油冷却散热，但缸套冷却水和润滑油冷却水余热回收较困难，不可避免地造成了能源的浪
费。
发明内容
本发明提供了一种热电联产系统，采用燃气内燃机作为热源机，并且解决了燃气
内燃机低温余热的回收问题，提高了燃气热电联产能源综合利用效率。
本发明提供了一种热电联产系统，该热电联产系统包括，燃气内燃机以及用于给
燃气内燃机散热的冷却装置，还包括有机朗肯循环装置，所述冷却装置与所述有机朗肯循
环装置中的蒸发器连通并给所述蒸发器供热。
上述实施例中，燃气内燃机作为热源机，并且通过冷却装置给燃气内燃机散热冷
却，冷却装置将从燃气内燃机中吸收的热量传递到蒸发器中用于有机朗肯循环装置产生电
能，提高了燃气热电联产能源的综合利用率。
优选的，还包括第一换热器，所述第一换热器中设有第一换热管和第二换热管，所
述第一换热管与所述冷却装置连通并形成第一循环通路，所述第二换热管与所述蒸发器连
通并形成第二循环通路，还包括与所述蒸发器并联设置的末端用户。末端用户与蒸发器并
联设置，这使得冷却装置从燃气内燃机中吸收的热量除了提供给蒸发器用于有机朗肯循环
装置发电之外，还可以提供给末端用户，用于满足末端用户的供热负荷。
优选的，所述第一换热管的两端分别连通有分液器和第一集液器，其中，所述分液
器上设有第一出口和第二出口，所述第一出口与所述蒸发器连通，所述第二出口与所述末
端用户连通；所述第一集液器上设有第一进口和第二进口，所述第一进口与所述蒸发器连
通，所述第二进口与所述末端用户连通。分液器能够调节提供给蒸发器与末端用户的热量
值，从而根据不同的需要实现热量在两者之间的合理分配。
优选的，所述冷却装置包括用于给所述燃气内燃机中的缸套散热的第一冷却器以
及用于给所述燃气内燃机中的润滑油散热的第二冷却器，且所述第一冷却器与所述第二冷
却器通过管路串联连接。第一冷却器和第二冷却器一方面给燃气内燃机内的缸套、润滑油
散热冷却，保障燃气内燃机的正常工作，另一方面将从燃气内燃机的缸套以及润滑油中吸
收的热量传递到第一换热器中用于发电或供热，解决了燃气内燃机的低温余热回收问题，
节约了能源。
优选的，所述有机朗肯循环装置还包括膨胀机、冷凝器以及第一工质循环泵，其
中，所述蒸发器通过管路与所述膨胀机连通，所述膨胀机通过管路与所述冷凝器连通，所述
冷凝器通过管路与所述第一工质循环泵连通，所述第一工质循环泵通过管路与所述蒸发器
连通，且所述膨胀机上还连接有发电机。
优选的，所述有机朗肯循环装置还包括抽汽回热器，所述抽汽回热器设于所述冷
凝器与所述第一工质循环泵之间的管路上，且所述抽汽回热器还与所述膨胀机连通。抽汽
回热器对进入蒸发器的有机工质进行预加热，使得有机工质在蒸发器中能够快速汽化为蒸
汽，进入下一个循环中推动膨胀机做功，提高了产电效率。
优选的，所述抽汽回热器与所述冷凝器之间还设有第二工质循环泵。第二工质循
环泵加快了有机工质的循环速率，从而提高了产电效率。
优选的，还包括烟气余热回收装置，所述烟气余热回收装置包括与所述燃气内燃
机连通的余热锅炉，所述余热锅炉分别通过进汽管路和第一回流管路与汽轮机连通并形成
循环通路，且所述汽轮机上还连通有用于给所述末端用户供热的第二换热器，所述第二换
热器通过第二回流管路与所述余热锅炉连通。余热锅炉利用高温烟气给锅炉中的水加热使
水汽化为蒸汽并进入汽轮机中用于发电，其中，汽轮机抽汽或背压排汽用于满足末端用户
的供热负荷。
优选的，所述余热锅炉还连通有第二集液器，所述第一回流管路和所述第二回流
管路分别通过所述第二集液器与所述余热锅炉连通。
优选的，还包括分汽缸，所述分汽缸设于所述余热锅炉与所述汽轮机之间的进汽
管路上，且所述分汽缸还与所述第二换热器连通。末端用户供热负荷较大时，余热锅炉中的
一部分蒸汽能够通过分汽缸直接进入第二换热器中用于供热。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热电联产系统的结构示意图。
附图标记：
1-燃气内燃机 2-第一冷却器 3-第二冷却器 4-蒸发器
5-第一换热器 51-第一换热管 52-第二换热管
6-末端用户 7-分液器 8-第一集液器 9-膨胀机 10-冷凝器
11-第一工质循环泵 12-抽汽回热器 13-第二工质循环泵 14-余热锅炉
15-汽轮机 16-第二换热器 17-第二集液器 18-分汽缸
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一
步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有
其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种热电联产系统，该热电联产系统包括，燃气内燃机以及
用于给燃气内燃机散热的冷却装置，还包括有机朗肯循环装置，冷却装置与有机朗肯循环
装置中的蒸发器连通并给蒸发器供热。
上述实施例中，燃气内燃机作为热源机，并且通过冷却装置给燃气内燃机散热冷
却，冷却装置通过管路与有机朗肯循环装置中的蒸发器连通并形成循环通路，冷却装置将
从燃气内燃机中吸收的热量传递到蒸发器中用于有机朗肯循环装置产生电能，提高了燃气
热电联产能源的综合利用率。
为了方便理解本发明实施例提供的热电联产系统的结构以及工作原理，下面结合
附图对其进行详细地描述。
参考图1，本发明实施例提供的热电联产系统包括，燃气内燃机1、冷却装置、有机
朗肯循环装置以及烟气余热回收装置。
其中，冷却装置用于给燃气内燃机1散热冷却，燃气内燃机1在运作时，其内部由于
气缸套、气缸盖、活塞和气门等机件直接与高温燃气接触而被加热，机件温度很高，这不仅
会导致机件强度降低，而且还可能产生很大的热应力，使机件损坏；高温还会破坏气缸壁上
的润滑油膜，使润滑油氧化变质，以致活塞、活塞环和气缸套严重磨损、咬伤或粘着。为了保
证燃气内燃机1正常、可靠的运转，在一个优选方案中，冷却装置包括用于给燃气内燃机1中
的缸套散热的第一冷却器2和用于给润滑油散热的第二冷却器3，且第一冷却器2与第二冷
却器3之间通过管路串联连接。
另外，冷却装置与有机朗肯循环装置中的蒸发器4连通并给蒸发器4供热，冷却装
置将从燃气内燃机1中吸收的热量传递到蒸发器4中用于有机朗肯循环装置产生电能，解决
了燃气内燃机1的低温余热回收问题。在具体连接时，该热电联产系统还包括第一换热器5，
第一换热器5设于冷却装置与蒸发器4之间，第一换热器5中设有第一换热管51和第二换热
管52，第一换热管51与冷却装置连通并形成第一循环通路，具体的，第一换热管51的一端与
第一冷却器2连通，另一端与第二冷却器3连通，第一换热管51与第一冷却器2以及第二冷却
器3之间相互连通形成第一循环通路；第二换热管52与蒸发器4连通并形成第二循环通路，
还包括与蒸发器4并联设置的末端用户6，末端用户6与第二换热管52形成第三循环通路，第
一换热管51和第二换热管52在第一换热器5中发生热交换并将冷却装置将从燃气内燃机1
中吸收的热量用于有机朗肯循环装置产生电能或用于满足末端用户6的供热负荷。
为了能够实现在不同工况下第二循环通路和第三循环通路中热量的合理分配，在
一个优选方案中，第二换热管52的一端连通有分液器7，其中，分液器7上设有第一出口和第
二出口，第一出口与蒸发器4连通，第二出口与末端用户6连通；相应的，第二换热管52的另
一端还设有第一集液器8，第一集液器8上设有第一进口和第二进口，第一进口与蒸发器4连
通，第二进口与末端用户6连通。冷却装置从燃气内燃机1中吸收的热量通过第一循环通路
传递到第一换热管51中，第一换热管51和第二换热管52在第一换热器5中发生热交换，并且
通过分液器7的分流作用，其中一部分热量通过第二循环通路传递给有机朗肯循环装置用
于发电，一部分热量通过第三循环通路提供给末端用户6用于满足末端用户6的供热负荷，
在供暖工况下，冷却装置从燃气内燃机1中吸收的热量主要用于满足末端用户6的供热负
荷，有机朗肯循环装置则根据末端用户6的供热负荷特点在负荷低谷段工作发电；在非供暖
工况下，冷却装置从燃气内燃机1中吸收的热量则全部提供给有机朗肯循环装置用于发电。
有机朗肯循环装置除了蒸发器4以外还包括膨胀机9、冷凝器10、第一工质循环泵
11，具体的，蒸发器4通过管路与膨胀机9连通，膨胀机9通过管路与冷凝器10连通，冷凝器10
与第一工质循环泵11连通，第一工质循环泵11通过管路与蒸发器4连通形成有机朗肯循环
通路，且膨胀机9上还连接有发电机。有机朗肯循环通路中流动有低沸点的有机工质，如异
丁烷、正丁烷等，有机工质在蒸发器4中吸热并汽化生成具有一定压力和温度的蒸汽，有机
工质的蒸汽进入膨胀机9做功从而带动发电机发电，由膨胀机9排出的乏汽进入冷凝器10中
重新冷却为液体，并借助第一工质循环泵11回到蒸发器4，完成一个循环。在一个优选方案
中，在冷凝器10与第一工质循环泵11之间的管路上还设有抽汽回热器12，且抽汽回热器12
与膨胀机9连通，为了加快有机工质的循环速率，抽汽回热器12与冷凝器10之间还设有第二
工质循环泵13。有机工质的蒸汽在膨胀机9中做功后，由膨胀机9排出的乏汽一部分进入抽
汽回热器12中，另一部分进入冷凝器10放热重新液化，液化后的有机工质经第二工质循环
泵13进入抽汽回热器12中，并与抽汽回热器12中的乏汽汇合产生热交换，使得从抽汽回热
器12中流出具有一定温度的有机工质的液体，这部分液体借助第一工质循环泵11进入蒸发
器4后在蒸发器4中吸热并快速汽化为蒸汽，进入下一个循环中推动膨胀机9做功，提高了产
电效率。
燃气内燃机1在生产电力的同时，还产生500℃左右的高温烟气，该热电联产系统
利用烟气余热回收装置将这部分高温烟气中的热能转化为电能或用于满足末端用户6的供
热负荷。具体的，该烟气余热回收装置包括与燃气内燃机1连通的余热锅炉14，余热锅炉14
通过进汽管路和第一回流管路与汽轮机15连通并形成循环通路，燃气内燃机1生产电力过
程中产生的高温烟气进入余热锅炉14中使水汽化转化成高温高压的水蒸汽，水蒸汽由进汽
管路进入汽轮机15并推动汽轮机15转动从而带动发电机发电，由汽轮机15排出的乏汽冷凝
液化后经第一回流管路回到余热锅炉14中，完成一次循环。汽轮机15上连通有用于给末端
用户6供热的第二换热器16，第二换热器16通过第二回流管路与余热锅炉14连通，汽轮机15
抽汽或背压排汽进入第二换热器16中与末端用户6之间发生热交换，放热后通过第二回流
管路回到余热锅炉14中完成一次循环。
在一个优选方案中，余热锅炉14还连通有第二集液器17，第一回流管路和第二回
流管路分别通过第二集液器17与余热锅炉14连通，在余热锅炉14与汽轮机15之间的进汽管
路上还设有分汽缸18，且分汽缸18还与第二换热器16连通，在供暖工况下末端用户6供热负
荷较大时，通过分汽缸18将余热锅炉14产生的一部分蒸汽直接用于满足末端用户6的供热
负荷，并根据末端用户6供热负荷特点，使汽轮机15在负荷低谷段工作发电；在非供暖工况
下，余热锅炉14产生的蒸汽主要用于汽轮机15发电。
通过以上描述可以看出，本发明实施例中提供的热电联产系统采用燃气内燃机1
作为热源机，并通过第一冷却器2和第二冷却器3给燃气内燃机1中的缸套、润滑油散热冷
却，第一换热器5将第一冷却器2和第二冷却器3从燃气内燃机1中吸收的热量一部分用于满
足末端用户6的供热负荷，另一部分用于有机朗肯循环装置产生电能，并且通过分液器7实
现了热量在两者之间的合理分配，解决了燃气内燃机1的低温余热回收问题；另外，该热电
联产系统还通过烟气余热回收装置将燃气内燃机1产生的高温烟气中的热能转化为电能或
用于满足末端用户6的供热负荷，提高了能源的综合利用率。
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。