回收利用沼气发电排烟余热的方法和装置.pdf

本发明公开了一种回收利用沼气发电排烟余热的方法和装置。该方法为沼气内燃机(3)发电后的排烟进入余热锅炉(4)，与水进行换热，降温后的烟气排出；水吸热后产生的蒸汽进入螺杆膨胀动力机(6)和发电机(7)进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器(8)，冷凝后的水进入余热锅炉(4)循环使用。与现有技术相比，本发明利用沼气发电后的排烟余热产生蒸汽，然后进入低品味的热能动力机—螺杆膨胀动力机膨胀做功发电，将低品味热能直接转换为电能，所产生的电力可与沼气内燃机所发的电力合并上网。本发明技术容易实施，可操作性强，不受沼气发电厂位置偏远的影响，可直接将热能转换为电能并向外输送，有效地克服了传统排烟余热利用方式的局限性。

1.  一种回收利用沼气发电排烟余热的方法，其特征在于：沼气内燃机(3)发电后的排烟进入余热锅炉(4)，与水进行换热，降温后的烟气排出；水吸热后产生的蒸汽进入螺杆膨胀动力机(6)和发电机(7)进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器(8)，冷凝后的水进入余热锅炉(4)循环使用。

2.  按照权利要求1所述回收利用沼气发电排烟余热的方法，其特征在于：冷凝器(8)中的循环冷却水吸收热量后温度升高，一部分循环水进入制沼系统(1)中的发酵罐(2)，为发酵罐(2)提供热量，余下的循环水进入冷却塔(9)冷却；从发酵罐(2)出来的循环水和从冷却塔(9)出来的冷却水汇合，进入冷凝器(8)作为循环冷却水循环使用。

3.  按照权利要求1或2所述回收利用沼气发电排烟余热的方法，其特征在于：经过余热锅炉(4)降温后的烟气通过烟囱(5)排出。

4.  按照权利要求1或2所述回收利用沼气发电排烟余热的方法，其特征在于：余热锅炉(4)中的水吸热后产生的蒸汽为过热蒸汽或者饱和蒸汽。

5.  按照权利要求4所述回收利用沼气发电排烟余热的方法，其特征在于：所述过热蒸汽或者饱和蒸汽的压力范围为0.3MPa～1.5MPa，温度范围为135℃～350℃。

6.  采用权利要求1-5中任一项所述方法回收利用沼气发电排烟余热的装置，包括沼气内燃机(3)、余热锅炉(4)和冷凝器(8)，其特征在于：还包括螺杆膨胀动力机(6)和发电机(7)，沼气内燃机(3)、余热锅炉(4)、螺杆膨胀动力机(6)与冷凝器(8)之间通过管道依次相连接，且冷凝器(8)与余热锅炉(4)之间经回流管相连，发电机(7)与螺杆膨胀动力机(6)之间为轴连接。

7.  按照权利要求6所述回收利用沼气发电排烟余热的装置，其特征在于：还包括制沼系统(1)中的发酵罐(2)和冷却塔(9)，发酵罐(2)和冷却塔(9)均通过管道与冷凝器(8)并联形成回路。

8.  按照权利要求6或7所述回收利用沼气发电排烟余热的装置，其特征在于：还包括烟囱(5)，余热锅炉(4)与烟囱(5)通过管道相连接。

9.  按照权利要求6或7所述回收利用沼气发电排烟余热的装置，其特征在于：所述的螺杆膨胀动力机(6)为双螺杆膨胀动力机或单螺杆膨胀动力机。

回收利用沼气发电排烟余热的方法和装置
技术领域：
本发明涉及一种回收利用沼气发电排烟余热的方法和装置，属于生物质能利用技术领域。
背景技术：
沼气发电主要分为三部分，一是制沼，二是利用沼气内然机组发电，三是内燃机的余热利用。沼气发电机的余热利用又分为两部分，一是排烟的余热利用，二是发电机自身冷却热量的利用。由于受到发电机组自身的限制，其中，发电机自身冷却热量主要是产生80℃左右的热水。发电机的排烟温度一般在450℃～500℃左右，这部分排烟余热的利用主要有三种方式：
(1)热水型。利用发电机的余热可以产生90℃甚至更高温度的热水。这种形式在需要供暖的北方地区可以使用。
(2)烟气型。利用烟气的余热配合吸收式制冷机组，可以提供冷源负荷。
(3)蒸汽型。利用烟气的余热可以产生饱和蒸汽或者过热蒸汽，但是沼气发电机组的容量普遍较小，蒸汽的产量较小。例如，一台1MW的沼气发电机组，可产生0.6MPa，1t/h的饱和蒸汽。如果产生过热蒸汽，蒸汽的产量便小于1t/h。显然，这种小流量的蒸汽带动蒸汽轮机发电是不适合的。
目前，我国集约化养殖厂一般建在农村比较偏远的地方，养殖场周围没有热、汽用户，冷源用户也非常少，沼气发电厂一般都建在养殖场的附近。因此，上述三种回收沼气发电排烟余热的方式并不是最佳的余热利用方式。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种回收利用沼气发电排烟余热的方法和装置。本发明利用沼气内燃机的排烟余热产生蒸汽，然后进入螺杆膨胀动力机膨胀做功发电，所产生的电力可与沼气内燃机所发的电力合并上网。
本发明是这样实现的：一种回收利用沼气发电排烟余热的方法为：沼气内燃机发电后的排烟进入余热锅炉，与水进行换热，降温后的烟气排出；水吸热后产生的蒸汽进入螺杆膨胀动力机和发电机进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器，冷凝后的水进入余热锅炉循环使用。
前述冷凝器中的循环冷却水吸收热量后温度升高，一部分循环水进入制沼系统中的发酵罐，为发酵罐提供热量，余下的循环水进入冷却塔冷却；从发酵罐出来的循环水和从冷却塔出来的冷却水汇合，进入冷凝器作为循环冷却水循环使用。
经过余热锅炉降温后的烟气通过烟囱排出。
余热锅炉中的水吸热后产生的蒸汽为过热蒸汽或者饱和蒸汽。
所述过热蒸汽或者饱和蒸汽的压力范围为0.3MPa～1.5MPa，温度范围为135℃～350℃。
采用前述方法回收利用沼气发电排烟余热的装置，包括沼气内燃机、余热锅炉、冷凝器、螺杆膨胀动力机和发电机，沼气内燃机、余热锅炉、螺杆膨胀动力机与冷凝器之间通过管道依次相连接，且冷凝器与余热锅炉之间经回流管相连，发电机与螺杆膨胀动力机之间为轴连接。
所述装置还包括制沼系统中的发酵罐和冷却塔，发酵罐和冷却塔均通过管道与冷凝器并联形成回路。该装置最好还包括烟囱，余热锅炉与烟囱通过管道相连接。
以上所述的螺杆膨胀动力机为双螺杆膨胀动力机或单螺杆膨胀动力机。
与现有技术相比，本发明利用沼气内燃机发电后的排烟余热产生蒸汽，然后进入低品味的热能动力机一螺杆膨胀动力机膨胀做功发电，将低品味热能直接转换为电能，所产生的电力可与沼气内燃机所发的电力合并上网。本发明技术容易实施，可操作性强，不受沼气发电厂位置偏远的影响，可直接将热能转换为电能并向外输送，有效地克服了传统排烟余热利用方式的局限性。
附图说明：
图1是本发明回收利用沼气发电排烟余热一种实施方式的装置示意图。
具体实施方式：
本发明的实施例1：回收利用沼气发电排烟余热的方法为：沼气内燃机3发电后的排烟进入余热锅炉4，与水进行换热，烟气温度降低，降温后的烟气通过烟囱5排出；水吸热后产生的饱和蒸汽(压力0.7MPa～1.1MPa，温度200℃～280℃)进入螺杆膨胀动力机6和发电机7进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器8，冷凝后的水进入余热锅炉4循环使用。冷凝器8中的循环冷却水吸收排汽凝结放出的热量后温度升高，一部分循环水进入制沼系统1中的发酵罐2，为发酵罐2提供热量，另一部分循环水进入冷却塔9冷却；在发酵罐2释放热量后的循环水和从冷却塔9出来的冷却水汇合，进入冷凝器8作为循环冷却水循环使用。
按照上述方法回收利用沼气发电排烟余热所用的装置(见图1)，包括制沼系统1中的发酵罐2、沼气内燃机3、余热锅炉4、烟囱5、螺杆膨胀动力机6、发电机7、冷凝器8和冷却塔9。沼气内燃机3、余热锅炉4、螺杆膨胀动力机6与冷凝器8之间通过管道依次相连接，且冷凝器8与余热锅炉4之间经回流管相连，发电机7与螺杆膨胀动力机6之间为轴连接。发酵罐2和冷却塔9均通过管道与冷凝器8并联形成回路。余热锅炉4与烟囱5通过管道相连接。所用的螺杆膨胀动力机6为双螺杆膨胀动力机。
本发明的实施例2：回收利用沼气发电排烟余热的方法为：沼气内燃机3发电后的排烟进入余热锅炉4，与水进行换热，烟气温度降低，降温后的烟气排入大气；水吸热后产生的过热蒸汽(压力1.1MPa～1.5MPa，温度280℃～350℃)进入螺杆膨胀动力机6和发电机7进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器8，冷凝后的水进入余热锅炉4循环使用。冷凝器8中的循环冷却水吸收排汽凝结放出的热量后温度升高，一部分循环水进入制沼系统1中的发酵罐2，为发酵罐2提供热量，余下的循环水进入冷却塔9冷却；在发酵罐2释放热量后的循环水和从冷却塔9出来的冷却水汇合，进入冷凝器8作为循环冷却水循环使用。
按照上述方法回收利用沼气发电排烟余热的装置，包括制沼系统1中的发酵罐2、沼气内燃机3、余热锅炉4、螺杆膨胀动力机6、发电机7、冷凝器8和冷却塔9。沼气内燃机3、余热锅炉4、螺杆膨胀动力机6与冷凝器8之间通过管道依次相连接，且冷凝器8与余热锅炉4之间经回流管相连，发电机7与螺杆膨胀动力机6之间为轴连接。发酵罐2和冷却塔9均通过管道与冷凝器8并联形成回路。所用的螺杆膨胀动力机6为单螺杆膨胀动力机。
实施例3：回收利用沼气发电排烟余热的方法为：沼气内燃机3发电后的排烟进入余热锅炉4，与水进行换热，烟气温度降低，降温后的烟气排入大气；水吸热后产生的饱和蒸汽(压力0.3MPa～1.0MPa，温度135℃～250℃)进入螺杆膨胀动力机6和发电机7进行膨胀做功发电，排汽进入冷凝器8，冷凝后的水进入余热锅炉4循环使用。
按照上述方法回收利用沼气发电排烟余热的装置，包括沼气内燃机3、余热锅炉4、螺杆膨胀动力机6、发电机7和冷凝器8，沼气内燃机3、余热锅炉4、螺杆膨胀动力机6与冷凝器8之间通过管道依次相连接，且冷凝器8与余热锅炉4之间经回流管相连，发电机7与螺杆膨胀动力机6之间为轴连接。所述的螺杆膨胀动力机6为双螺杆膨胀动力机。