用于煤层气压缩机的燃气发动机的烟气余热回收装置 【技术领域】
本发明一般性地涉及煤层气工业中的节能技术，具体地涉及用于煤层气压缩机的燃气发动机的烟气余热回收装置。
背景技术
目前国内煤层气地面建设正处于先导性开发试验阶段，煤层气具有低渗、低压、低产的特点。煤层气井平均单井产气量为2000m3/d，远低于天然气井产量。由于产量低、压力低，煤层气田的开发与建设投资高，能耗高。多数煤层气田地处山区等自然环境较恶劣的地区，外供电条件不好，煤层气压缩机等需要采用燃气发动机驱动。然而，用于驱动煤层气压缩机的燃气发动机的高温位烟气余热通常都没有被利用，而是被直接排放，这造成了较大的能源浪费。
本领域现有技术中回收此类余热的方式目前都是在烟道上直接安装烟气换热器，利用余热冬季采暖。但是，这种余热回收方式在夏季余热无处利用时就必须将烟道上的换热器拆除，工作量大，管理操作非常不方便。
目前在现有技术中还没有专门适用于煤层气田特点的成熟的用于此类烟气余热回收的设备。
【发明内容】
因此，针对现有技术中的不足，有必要研究一种适应煤层气田开发特点，可应用于煤层气集气增压站或处理站燃气驱压缩机的烟气余热回收装置来解决上述问题，并且要保证在回收热能的同时投资要少，操作上要简单便捷，不但能够满足节能降耗的要求，而且能够最大限度地提高工程的总体经济效益。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于煤层气压缩机的燃气发动机的烟气余热回收装置，其包括：
烟气路径切换装置，所述烟气路径切换装置包括：带有烟气入口、第一烟气出口和第二烟气出口的烟气分流装置；设置在第一烟气出口处控制其通闭的第一通闭装置；和设置在第二烟气出口处控制其通闭的第二通闭装置；
第一烟气排放通路，其与所述第一烟气出口在所述第一通闭装置的控制下连通或阻断；以及
第二烟气排放通路，其与所述第二烟气出口在所述第二通闭装置的控制下连通或阻断，而且在所第二烟气排放通路中设置有烟气换热器。
优选地，所述第一烟气排放通路中设置有烟气排放消音器。
优选地，所述第一通闭装置和所述第二通闭装置分别是以下构件之一：盲板、支撑环、以及具有盲板部分和支撑环部分的8字盲板。
优选地，所述第一通闭装置是盲板和支撑环中的一种，而所述第二通闭装置是盲板和支撑环中的另一种。
优选地，所述第一通闭装置和所述第二通闭装置都是具有盲板部分和支撑环部分的8字盲板。进一步优选地，所述第一通闭装置的盲板部分设置在所述第一烟气出口上，而所述第二通闭装置的支撑环部分设置在所述第二烟气出口上；或者所述第一通闭装置的支撑环部分设置在所述第一烟气出口上，而所述第二通闭装置的盲板部分设置在所述第二烟气出口上。
优选地，所述第一通闭装置通过螺栓安装在所述第一烟气出口与所述第一烟气排放通路之间；而且所述第二通闭装置通过螺栓安装在所述第二烟气出口与所述第二烟气排放通路之间。
优选地，所述烟气分流装置是三通管。
优选地，所述换热器中的换热介质是水。。
本发明通过设置两条烟气排放通路以及适当的烟气路径切换装置，使得本发明的烟气余热回收装置不但便于切换，而且设备体积小，造价低；使用简单，可操作性强、可靠性高。在一个具体应用中，本发明每年可以节省燃料气196512Nm3。以市场价1.5元/Nm3，每年仅燃气一项就可节约开支近30万元。节能效果好，
【附图说明】
图1是根据本发明一个实施例的烟气余热回收装置的原理性示意图。
图2是根据本发明一个具体实施例的烟气余热回收装置的示意图。
图3是可在本发明中用作通闭装置的盲板的示意图。
图4是可在本发明中用作通闭装置的支撑环的示意图。
图5是可在本发明中用作通闭装置的8字盲板的示意图。
图6是8字盲板与两个连接法兰装配后的示意图。
【具体实施方式】
参见图1和图2，根据本发明优选实施例的尤其适用于煤层气压缩机的燃气发动机的烟气余热回收装置一般可包括烟气路径切换装置10、第一烟气排放通路20和特别设置的第二烟气排放通路30。所述烟气路径切换装置10包括：带有烟气入口、第一烟气出口和第二烟气出口的烟气分流装置11(优选是一个三通管)；设置在第一烟气出口处控制其通闭的第一通闭装置12；和设置在第二烟气出口处控制其通闭的第二通闭装置13。优选地，第一通闭装置12通过螺栓安装在第一烟气出口与第一烟气排放通路之间；第二通闭装置13同样通过螺栓安装在第二烟气出口与第二烟气排放通路之间。
第一烟气排放通路20与第一烟气出口可在第一通闭装置12的控制下连通或阻断。第二烟气排放通路30与所述第二烟气出口在第二通闭装置13的控制下连通或阻断，而且在所第二烟气排放通路30中设置有烟气换热器32，以便与烟气进行热交换，回收余热。本发明可使用各种适当类型的换热器，这是本领域技术人员根据具体应用容易选用的。此外，在第一烟气排放通路20中还优选设置有烟气排放消音器22，用来降低烟气直接排放时的噪声。
如图2所示，在第一烟气排放通路20中，烟气排放消音器22优选经由第一弯管21连接到烟气分流装置11的第一烟气出口；而且在烟气排放消音器22的下游优选还连接有第一排放尾管23。在第一烟气出口被保持为开通时，烟气将经由第一烟气排放通路20排放到周围环境中(即，将依次经由第一弯管21、烟气排放消音器22和第一排放尾管23排放到周围环境中)。
在第二烟气排放通路30中，烟气换热器32优选经由第二弯管31连接到烟气分流装置11的第二烟气出口；而且在烟气换热器32的下游优选还连接有第二排放尾管33。在第二烟气出口被保持为开通时，烟气将经由第二烟气排放通路30排放到周围环境中(即，将依次经由第二弯管31、烟气换热器32和第二排放尾管33排放到周围环境中)。特别地，烟气在第二烟气排放通路30中会进行热交换，烟气余热会被烟气换热器32中的换热介质(优选是水)带走利用，例如在冬季时将被加热的换热介质用于室内取暖。在此还需要说明的是，用各种管道连接构件(例如连接法兰15等)来构建烟气排放通路本身是本领域技术人员熟知的，因而在此不予赘述。
在本发明一个进一步的优选实施例中，第一通闭装置12和第二通闭装置13可以分别是以下构件之一，即：图3所示的盲板41、图4所示的支撑环42、以及图5所示的具有盲板部分43a和支撑环部分43b的8字盲板43。
如本领域技术人员可认识到的，盲板41本身是常用的阻断流体通路的构件，其主体通常为实心圆盘形，在其边缘处优选可具有凸出部，该凸出部中形成有供螺栓穿过光孔或螺纹孔41a。而支撑环42是一种外形轮廓类似于盲板41的构件，但其主体部分为空心的环状，将支撑环设置在管道路径中时，可保持流体路径连通；支撑环42在其外围边缘处优选也可具有凸出部，该凸出部中形成有供螺栓穿过光孔或螺纹孔42a。此外，如本领域技术人员已知的，8字盲板43具有盲板部分43a、支撑环部分43b以及相连部分上的光孔或螺纹孔43c，其通常利用连接法兰15安装在管道路径中(如图6所示)。由于8字盲板本身及其连接安装是本领域技术人员熟知的技术，因而在此不予详述。在本发明中，可用通闭装置的这些盲板41、支撑环42和8字盲板43等优选是用碳钢制成的。
本发明可利用上述三种整体式构件之一或其任意组合来实现本发明的第一通闭装置12和第二通闭装置13。
例如，在一个优选实施例中，第一通闭装置12可选用盲板和支撑环中的一种，而第二通闭装置13可选用盲板和支撑环中的另一种。
再例如，在另一个优选实施例中，第一通闭装置12和第二通闭装置13都可同时选用8字盲板。此时，优选地，第一通闭装置12的盲板部分设置在第一烟气出口上阻断烟气流路，使得烟气不能流到第一烟气排放通路20中，而第二通闭装置13的支撑环部分设置在第二烟气出口上保持烟气流路开放畅通，从而允许烟气流到第二烟气排放通路30中；或者相反地，第一通闭装置12的支撑环部分设置在第一烟气出口上，而第二通闭装置13的盲板部分设置在第二烟气出口上。
在一个具体应用中，例如在冬季采暖需要提供低温热水时，烟气余热回收装置被设置成导通第二烟气排放通路30(例如为第二通闭装置13选用支撑环42；或者选用8字盲板43，并将8字盲板的支撑环部分设置在第二烟气出口上)并关闭第一烟气排放通路20(例如为第一通闭装置12选用盲板41；或者选用8字盲板43，并将8字盲板的盲板部分设置在第一烟气出口上)，此时，烟气经过第二烟气排放通路30排放，并在其中通过烟气换热器32进行热交换；而在不需要采暖时，烟气余热回收装置将被设置成关闭第二烟气排放通路30(例如为第二通闭装置13选用盲板41；或者选用8字盲板43，并将8字盲板的盲板部分设置在第二烟气出口上)并导通第一烟气排放通路20(例如为第一通闭装置12选用支撑环42；或者选用8字盲板43，并将8字盲板的支撑环部分设置在第一烟气出口上)，此时，烟气经过第一烟气排放通路20排放。人工进行上述切换操作非常简单，而且可靠性非常高，克服了烟气路径切换可能出现的控制故障或失效问题，而且也克服了本领域中传统烟气余热回收装置夏季必须拆除的缺点，方便了生产管理。
根据上述各个实施例可看出，在不脱离本发明精神和范围的情况下，能够对本发明作出各种变化和改变。因此，本领域技术人员均应认识到，本文所述以及附图所示的各个特征和细节都是说明性的，而非限制性的。