内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
内燃机排气热能回收技术研究和优化
内燃机排气热能回收技术研究和优化随着环境保护意识的逐渐增强和能源紧缺问题的日益突出，内燃机排气热能回收技术逐渐成为工程界和学术界的研究热点。
本文将探讨内燃机排气热能回收技术的研究现状和优化方法，并展望其在未来的发展潜力。
一、研究现状内燃机排气热能回收技术的研究主要集中在两个方面：废热利用和废热回馈。
废热利用是指通过改进现有内燃机的工作原理和结构，最大限度地利用排气热能；废热回馈则是指将排气热能重新注入内燃机循环系统，提高燃烧效率和动力输出。
目前，废热利用技术主要包括排气热能利用、冷却水热能利用和润滑油热能利用。
其中，排气热能利用是最为常见和成熟的技术，通过改进排气管和消声器的结构，将排气热能转化为机械能或电能。
冷却水热能利用则是通过改进散热系统，利用冷却水的热能进行加热或发电。
润滑油热能利用则是通过改进油冷系统，利用润滑油的热能进行加热或发电。
废热回馈技术则主要包括废热回馈循环和废热回馈喷射。
废热回馈循环是指将部分排气热量重新注入内燃机的气缸，提高燃烧效率和动力输出。
废热回馈喷射则是指将排气热量转化为高温高压气体，并喷射到气缸中，提高燃烧效率和动力输出。
二、优化方法为了进一步提高内燃机排气热能回收技术的效果，研究人员提出了一系列优化方法。
首先，可以通过改进内燃机的燃烧过程，提高热能利用效率。
例如，采用复合燃烧技术，可以提高燃烧效率和热能利用率。
其次，可以通过改进废热回馈系统的结构，提高排气热能的回馈效果。
例如，采用双级废热回馈系统，可以进一步提高排气热能的回馈效果。
此外，还可以通过优化回馈喷射系统的喷射参数，提高喷射效果。
另外，还可以通过改进废气再循环系统，提高内燃机的燃烧效率和动力输出。
例如，采用高温高压再循环技术，可以提高燃烧效率和动力输出。
三、未来发展潜力内燃机排气热能回收技术在能源利用和环境保护方面具有很大的发展潜力。
随着能源需求的不断增长和能源紧缺问题的日益突出，内燃机排气热能回收技术将成为未来能源利用的重要手段之一。
分布式能源站项目燃气轮机及内燃机选择比较
分布式能源站项目燃气轮机及内燃机选择比较摘要：本文介绍了分布式能源站的定义，内燃机的优缺点。
从排放标准、综合效率、热电比、机组规模等比较了燃气轮机和内燃机的选择。
热电比大、机组规模大、排放要求高的项目适合于采用燃气轮机配置；运行方式灵活、热电比低、机组规模小的项目适用于采用内燃机配置。
根据具体工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。
1.分布式能源的定义分布式能源是一种建在用户端的能效高、节能、环保的能源供应方式，目前许多发达国家已可以将分布式能源综合利用效率提高到70-90%以上，大大超过传统用能方式的效率。
我国对“分布式能源”的定义为：（1）利用天然气为燃料（2）通过冷热电分布式能源等方式实现能源的梯级利用（3）综合能源利用效率在70%以上（4）在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。
热电联产系统的核心设备是燃气发电装置，目前主要有燃气轮机和内燃机两大类型。
燃气轮机又分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机，燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机又可组成联合循环。
由于全球经济和科学技术的高速发展，国际上主要的燃气发电装置的制造公司近十年来不断兼并、合资、转型，同时新产品又相继上市。
因此，热电联产建设过程中必须充分注意到这一点，根据工程的特点采用不同的燃气发电装置，以便获得更好的经济效益和社会效益。
1.内燃机的优缺点内燃机的优点是：1）高效率，燃气内燃机的效率明显高于燃气轮机，如图2-1所示。
图2-1内燃机效率与其他机组效率比较2）采用先进的稀薄燃烧发动机的燃气内燃机在环境温度40℃内均不会由于气温升高有任何功率下降。
3）单台机组可以在100～50%负荷变化范围内稳定运行如图2-2所示。
4）几乎不受启停次数的影响，频繁的启停只会影响到少数部件，多台机组并行时，可以按照需要任意启停任何一台或多台机组，从而保证在机组维护期间不间断运行。
5）内燃机的自耗电低，燃气进气压力低于燃气轮机，启动时间短于燃气轮机，大修周期长于燃气轮机。
火力发电厂烟气余热利用的分析及运用
火力发电厂烟气余热利用的分析及运用由于现目前水资源、能源紧缺、环境日益恶化等等状况，合理有效地利用电厂的烟气余热，提高火电机组的效率，减少煤耗是节能的主要且重要的措施之一。
在火力发电厂中，锅炉的排烟余热问题一直是困扰人们的一个问题。
本文对发电厂烟气余热利用的途径进行了分析，重点研究了利用烟气余热来加热凝结水的系统。
研究表明，设置烟气余热利用系统，可大大提高火力发电厂热效率，降低煤耗，增加发电量，具有一定的经济效益和社会效益。
因此在电厂优化设计中，合理有效地利用火电厂的烟气余热，提高机组运行效率，节约用水，减少煤耗，是节能的关键。
标签：烟气余热；优化设计；提高效率；节能一、引言由数据统计可知，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失大约占锅炉热损失的70%，随着锅炉运行时间的增加，受热面污染程度也随之增加，排烟温度要比设计温度高大约25℃。
在我们国家，存在着很多锅炉投运时间较长、排烟温度较高甚至达到200℃的火电机组。
如果能够合理的利用工艺和新技术来降低锅炉排烟温度，回收利用排出的烟气余热，将较大程度上降低火力发电厂的煤耗，达到节约能源的目的。
二、烟气余热利用的状况现目前，国外已经把火电机组的排烟温度设计为大约100℃，比之前的排烟温度值大大降低，在近几年来国外建立火电厂的共同特点有：（1）烟气的最终排放并不是通过常见的专用烟囱，而是通过自然风冷却塔排入大气之中（2）增添了烟气热量回收的环节，即在烟气脱硫装置和除尘器之间的烟道上安装了烟气冷却器，回收的热量用于凝结水的加热。
早在20世纪90年代，在300MW～500MW机组改造的时候就大力推广在锅炉尾部增加旁路省煤器加热凝结水的“烟气加热器”技术，以降低锅炉排烟温度，进一步的提高锅炉和电除尘器的工作效率。
在我们国家，火力发电厂的很多锅炉排烟温度都大大的超过了设计值。
结合火电厂的设计，烟气余热利用的方向大体可以分为加热凝结水、加热热网水、预热助燃空气、预热并干燥燃料、采暖制冷等等。
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究【摘要】随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。
目前，用于分布式能源站的原动机主要有小型燃气轮机、微型燃气轮机、内燃机。
基于燃气内燃机分布式冷热电多联供系统通常配置于小型楼宇，与燃气轮机为主的区域式分布式能源站相比，系统设备位于用户附近，用户的电力和冷、热需求可以就近解决，减少了长距离输送造成的成本增加和能源损耗。
燃气轮机冷、热、电三联供系统在中国的发展已经相对成熟，而基于内燃机分布式冷、热、电多联产系统的研究尚未成熟，还处于发展初期。
因此，本文从内燃机分布式能源站余热利用的角度，以瓦锡兰的20V38SG内燃机及其系列内燃机为例，提出了燃气内燃机的余热利用方案，对内燃机余热利用的各种技术方案进行对比分析，得到了工程设计中三种常用的烟气余热利用方案的设备配置原则。
【关键词】内燃机分布式能源站；烟气余热利用方案；研究引言为了解决内燃机分布式能源站中烟气余热利用的问题，以瓦锡兰20V38SG内燃机的分布式能源站为具体研究对象，采用定量的技术经济分析的方法，分析了包括蒸汽余热锅炉+蒸汽型吸收式制冷机组、热水余热锅炉+热水型吸收式制冷机组、烟气型吸收式制冷机组三种利用方案，得到了工程设计中三种常用的烟气余热利用方案的设备配置原则。
研究结果表明，对于相同的热源的热水型制冷系统，当进口温度为362℃烟气时，采用烟气型制冷系统的制冷量比热水型、单效蒸汽型大，比双效蒸汽型制冷量小。
1分布式能源站中内燃机的各类余热型式在燃气内燃机运行时，天然气进入内燃机混合器，与空气混合，经过烟气涡轮增压器增压、冷却器冷却后进入汽缸，通过火花塞高压点火，燃烧膨胀，推动活塞做功，带动曲轴转动，由发电机输出电能。
燃气内燃机运行时排出的热量存在三种放热物质：1）烟气：燃气内燃机的排气温度通常在400℃左右，需要考虑综合烟气回收方案的设备价格、燃料价格、热价和电价，以及烟气低温腐蚀的影响，余热利用后的烟气温度一般下降至150℃左右。
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究一、内燃机分布式能源站烟气余热的特点内燃机在燃烧工作过程中会产生大量的烟气，其中蕴含着丰富的余热资源。
这部分余热资源的特点主要包括以下几个方面：1. 温度高：内燃机烟气的温度通常在300°C以上，有些甚至可以达到600°C以上，这意味着烟气中蕴含着大量的高温余热资源。
2. 流量大：内燃机在运行时产生的烟气流量很大，这意味着即使烟气中的余热能够被有效利用，其产生的能量也是非常可观的。
3. 成分复杂：内燃机烟气中的成分非常复杂，含有多种有害气体和颗粒物，因此在利用烟气余热时需要考虑对环境的影响和对设备的腐蚀。
内燃机烟气中的余热资源具有温度高、流量大、成分复杂的特点，因此需要采用合理的利用方案来充分发挥其潜在价值。
内燃机分布式能源站烟气余热利用技术主要包括余热锅炉发电、余热锅炉供热和余热利用换热器等多种方式。
1. 余热锅炉发电：将内燃机烟气中的余热用于锅炉中产生蒸汽，再利用蒸汽驱动发电机发电。
这种方式能够充分利用高温高压蒸汽的能量，并且将烟气中的有害成分尽可能地去除，符合环保要求。
2. 余热锅炉供热：将内燃机烟气中的余热用于供热系统中，为周边的建筑或工业设施提供热水或蒸汽。
这种方式能够将余热资源充分利用，并且降低了周边建筑或设施的能耗。
3. 余热利用换热器：通过在内燃机烟气管道中设置换热器，将烟气中的余热传递给其他介质（如水或空气），实现能量的转移和利用。
这种方式能够在不改变内燃机原有工作状态的前提下，有效地提取烟气中的余热资源。
以上三种方式各有其特点和适用范围，可以根据内燃机分布式能源站的实际情况选择合适的余热利用技术。
为了更加充分地利用内燃机烟气中的余热资源，需要在余热利用技术的基础上进行一定的优化和提升。
1. 余热回收率的提高：通过优化余热利用设备的设计和运行参数，提高余热的回收率，确保尽可能多的余热被有效地利用。
2. 烟气净化技术的改进：在利用烟气余热的过程中，需要考虑烟气中的有害成分对设备和环境的影响。
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究烟气余热是指内燃机运行过程中产生的高温废气热能。
在传统的内燃机能源站中，大部分烟气余热没有得到有效利用，会直接排放到大气中，造成资源的浪费和环境的污染。
对于内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究具有重要意义。
为了充分利用烟气余热，可以采用下述方案：1.直接回收利用：内燃机烟气中的高温废气可以通过热交换器进行直接回收利用。
烟气余热可以用于供暖、提供工业热水等，从而节约能源和降低能源消耗。
2.蒸汽发电：内燃机烟气中的高温废气可以用于产生高温高压蒸汽，然后通过蒸汽轮机发电。
这种方式可以有效提高能源利用效率，充分利用烟气余热。
3.烟气余热再生膨胀发电：通过直接将内燃机排放的高温废气送往膨胀机，膨胀机将高温废气转化为机械能，然后通过发电机将机械能转化为电能，从而实现烟气余热的再生利用。
4.利用烟气制冷：烟气中的余热可以用于制冷系统中，通过热泵原理实现制冷。
这样既可以实现烟气余热的利用，又可以提供制冷效果。
5.烟气余热转换为燃气：通过将烟气中含有的废气利用燃气转化器进行转化，将其转化为可再利用的天然气或其他燃气。
这样可以将烟气余热转化为天然气等可再生能源，实现能源的双重利用。
6.烟气余热用于构建烟气旁路燃烧系统：可通过将内燃机烟气的余热通过旁路系统直接向燃烧室补热的方式进行能量回收。
内燃机运行过程中的高温废气可以直接经过再次燃烧，提高燃烧效率，并减少排放废气。
研究分布式能源站中烟气余热利用方案对于提高能源利用效率、保护环境、减少能源浪费具有重要意义。
通过合理利用内燃机烟气中的高温废气，可以充分发挥能源站的能源优势，实现能源的双重利用，为经济发展和环境保护做出贡献。
内燃机余热利用的措施探讨
（ ｈ ｉ 图一 内燃机 余热 制取 热水 流程 ： 右 图一 内燃 机余热 制 取饱 和蒸 汽流程 ）
图 １ 内燃 机 余 热 焓 利 用流 程 图
以Ｇ Ｅ颜 巴赫 Ｊ ６ ２ ４型 内燃 机为例 ． 根 据其 余热 量 ． 列出 内燃机本 体的各个 换热器根 据其冷却介 质温度不 同 ． 分
通 过热交换 器来进行 ． 热 交 换 器 分 为 板 式 换 热 器 和 壳 管 式 换
热 器两 大类 内燃 机余热 利用 系统 中常用 的热 交换设 备 有 水一 水换热器 、 烟气一 热水换热器 、 余热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ锅炉等 。
根 据 用 户 的不 同 需 求 ． 选择不 同的热交换 设备 ． 可 制 取 蒸 汽 或 热 水 常 见 的 系统 流 程 如 下 图 ｌ所 示
１ ５ 孳 ｌ 媳 甄统
内燃机余热利用的措施探讨
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（ 中南电力设 计 院
秦 渊
湖 北武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ １ ）
．
摘 要 以 Ｇ Ｅ颜 巴赫 Ｊ ６ ２ ４型 内燃 机 为 例 ， 分 析 内燃 机 排 放 余 热 的 特 点 ， 探 讨 各 种 内燃 机 余 热 利 用 的 措 施 分 析 各 种 余 热
稀溶液 ． 稀 溶 液 由溶 液 泵 送 回发 生 器 ， 重新 加热 。如此循 环 ， 达 到 连 续 制 冷 目的 。详 见 图 ２ 。 目前 常 用 的 吸 收 式 制 冷 有 氨 水 吸 收 式 与 溴 化 锂 水 溶 液
２ 内燃 机余 热利 用设计
内燃 机 的余 热利用 系统设计时必 须考虑 的因素如下 ： ① 根 据工程 的特 点 ． 确定 余热 利用 系统 的方式 ； ② 分析 内燃机
内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
第４０卷第２期黑㊀龙㊀江㊀电㊀力Ｖｏｌ ４０Ｎｏ ２２０１８年４月ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｐｒ.２０１８收稿日期:２０１７－１２－２８ꎻ修回日期:２０１８－０３－０５ꎮ作者简介:邵㊀飞(１９８３ )ꎬ男ꎬ工程师ꎬ主要从事电厂热能动力工程专业设计工作ꎮ内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究邵㊀飞１ꎬ李㊀航２(１.广东省建筑设计研究院ꎬ广州５１００１６ꎻ２.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司ꎬ广州５１００００)摘㊀要:为了解决内燃机分布式能源站中烟气余热利用的问题ꎬ以瓦锡兰２０Ｖ３８ＳＧ内燃机的分布式能源站为具体研究对象ꎬ采用定量的技术经济分析的方法ꎬ分析了包括蒸汽余热锅炉＋蒸汽型吸收式制冷机组㊁热水余热锅炉＋热水型吸收式制冷机组㊁烟气型吸收式制冷机组三种利用方案ꎬ得到了工程设计中三种常用的烟气余热利用方案的设备配置原则ꎮ研究结果表明ꎬ对于相同的热源的热水型制冷系统ꎬ当进口温度为３６２ħ烟气时ꎬ采用烟气型制冷系统的制冷量比热水型㊁单效蒸汽型大ꎬ比双效蒸汽型制冷量小ꎮ关键词:分布式能源站ꎻ内燃机ꎻ余热利用中图分类号:ＴＫ１１２文献标志码:Ａ文章编号:２０９５－６８４３(２０１８)０２－０１８５－０４ＴｈｅｓｔｕｄｙｆｏｒｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔａｔｉｏｎＳＨＡＯＦｅｉ１ꎬＬＩＨａｎｇ２(１.ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１００１６ꎻ２.ＧｕａｎｇｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１００００)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｆｌｕｅｇａｓｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｅｎｅｒｇｙｓｔａｔｉｏｎꎬｔｈｅｗａｒｔｓｉｌａ２０Ｖ３８ＳＧｉｎｔｅｒｎａｌ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｏｆａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔａｔｉｏｎｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ.Ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄ.Ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｗａｓｔｅｈｅａｔｂｏｉｌｅｒｓｔｅａｍ＋ｓｔｅａｍａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｕｎｉｔｓꎬｗａｔｅｒｗａｓｔｅｈｅａｔｂｏｉｌｅｒ＋ｈｏｔｗａｔｅｒｏｐｅｒａｔｅｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｆｒｉｇ￣ｅｒａｔｉｏｎｕｎｉｔａｎｄｆｌｕｅｇａｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｕｎｉｔｗｈｉｃｈｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｎｆｉｇｕｒａ￣ｔｉｏｎｒｕｌｅｓｏｆｔｈｅｓｅｔｈｒｅｅｃｏｍｍｏｎｆｌｕｅｇａｓｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｏｔｗａｔｅｒｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｓａｍｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｉｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｔｏｕｓｅａｄｏｕｂｌｅ－ｅｆｆｅｃｔｈｏｔ－ｗａｔｅｒｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.Ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｅｇａｓｉｓ３６２ħꎬｔｈｅｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｆｌｕｅｇａｓｕｎｉｔｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｈｏｔｗａｔｅｒａｎｄｏｎｅｅｆｆｅｃｔｓｔｅａｍｕｎｉｔꎬｂｕｔｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｏｕｂｌｅｅｆｆｅｃｔｓｔｅａｍｕｎｉｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔａｔｉｏｎꎻｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅꎻｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ０㊀引言目前ꎬ用于分布式能源站的原动机主要有小型燃气轮机㊁微型燃气轮机㊁内燃机[１]ꎮ基于燃气内燃机分布式冷热电多联供系统通常配置于小型楼宇[２]ꎬ与燃气轮机为主的区域式分布式能源站相比ꎬ系统设备位于用户附近ꎬ用户的电力和冷㊁热需求可以就近解决ꎬ减少了长距离输送造成的成本增加和能源损耗[３－４]ꎮ燃气轮机冷㊁热㊁电三联供系统在中国的发展已经相对成熟ꎬ而基于内燃机分布式冷㊁热㊁电多联产系统的研究尚未成熟ꎬ还处于发展初期[５－６]ꎮ因此ꎬ本文从内燃机分布式能源站余热利用的角度ꎬ以瓦锡兰的２０Ｖ３８ＳＧ内燃机及其系列内燃机为例ꎬ提出了燃气内燃机的余热利用方案ꎬ对内燃机余热利用的各种技术方案进行对比分析ꎬ得到了工程设计中三种常用的烟气余热利用方案的设备配置原则ꎮ１㊀分布式能源站中内燃机的各类余热型式㊀㊀在燃气内燃机运行时ꎬ天然气进入内燃机混合器ꎬ与空气混合ꎬ经过烟气涡轮增压器增压㊁冷却器冷却后进入汽缸ꎬ通过火花塞高压点火ꎬ燃烧膨胀ꎬ推动活塞做功ꎬ带动曲轴转动ꎬ由发电机输出电能ꎮ燃气内燃机运行时排出的热量存在三种放热物质:１)烟气:燃气内燃机的排气温度通常在４００ħ左右ꎬ需要考虑综合烟气回收方案的设备价格㊁燃料价格㊁热价和电价ꎬ以及烟气低温腐蚀的影响ꎬ余热利用后的烟气温度一般下降至１５０ħ左右ꎮ烟气可以通过加热余热锅炉中的水成为蒸汽或热水ꎬ用于吸收式制冷㊁采暖㊁供热水ꎻ也可以直接进入吸收式制冷机提供冷水或热水ꎮ此部分余热大约占内燃机可利用余热的５０％~６０％ꎮ２)高温缸套水:燃气内燃机的高温缸套水温度在８０~１２０ħꎮ高温缸套水可用于吸收式制冷㊁采暖㊁供热水ꎮ为保持内燃机汽缸有适当的温度ꎬ高温缸套水的热量不能全部利用ꎮ３)低温缸套水:燃气内燃机的低温缸套水温度在４０~７０ħꎮ低温缸套水的水温较低㊁热量较少ꎬ可用于供热水ꎬ可利用量有限ꎮ内燃机中各类余热的基本换热型式如图１所示ꎮ２㊀分布式能源站内燃机烟气余热利用方案㊀㊀目前ꎬ大部分内燃机的排烟温度为３５０~４５０ħꎮ可考虑用于供热㊁制冷或发电ꎮ目前ꎬ烟气余热的直接利用设备主要有余热锅炉㊁烟气余热发电装置和烟气型吸收式制冷机组ꎮ烟气余热利用的主要方案如下:１)余热锅炉生产蒸汽/热水ꎮ适用于仅有蒸汽/热水负荷需求㊁无冷负荷需求的场合ꎮ２)蒸汽余热锅炉＋蒸汽型吸收式制冷机组ꎮ适用于有蒸汽负荷和冷负荷需求的场合ꎬ也适用于只有冷负荷需求的场合ꎮ３)热水余热锅炉＋热水型吸收式制冷机组ꎮ适用于有热水负荷和冷负荷需求的场合ꎬ也适用于只有冷负荷需求的场合ꎮ４)烟气余热发电装置ꎮ适用于无蒸汽/热水负荷㊁无冷负荷需求的场合ꎮ５)烟气余热发电装置＋电制冷ꎮ适用于无蒸汽/热水负荷㊁有冷负荷需求的场合ꎮ６)烟气型吸收式制冷机组ꎮ适用于无蒸汽/热水负荷㊁有冷负荷需求的场合ꎮ根据以上的烟气余热利用方案及其适用场合可知ꎬ当有蒸汽/热水负荷需求时ꎬ一般配置余热锅炉ꎬ若同时还有冷负荷ꎬ则配置相应的吸收式制冷机ꎻ当没有蒸汽/热水负荷㊁冷负荷需求时ꎬ可考虑配置余热发电装置ꎻ当没有蒸汽/热水负荷需求㊁只有制冷负荷需求时ꎬ可选择第２)㊁３)㊁５)㊁６)种的烟气余热利用方案ꎬ下面针对这２)㊁３)㊁６)三种余热利用方式进行分析比较ꎮ２.１㊀方案２)技术参数分析比较下面以瓦锡兰的２０Ｖ３８ＳＧ内燃机的烟气余热为例ꎬ制冷机按样本参数选型ꎬ余热锅炉生产的蒸汽压力㊁温度和给水温度(按冷凝水回水温度)按制冷机的需求设置ꎬ其他的边界条件(如内燃机排烟参数㊁制冷机冷却水温度㊁冷冻水温度㊁余热锅炉节点温差㊁窄点温差和接近点温差等)设置相同ꎮ余热锅炉生产蒸汽后排烟余热不再利用的情况下ꎬ计算结果如表１所示ꎮ图１㊀内燃机分布式能源站基本模型Ｆｉｇ.１㊀Ｂａｓｉｃｍｏｄｅｌｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｔａｔｉｏｎ６８１ 黑㊀龙㊀江㊀电㊀力㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４０卷表１㊀蒸汽型制冷系统技术参数对比Ｔａｂｌｅ１㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔａｂｌｅｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｔｅａｍｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ参数单效型制冷单效型制冷双效型制冷双效型制冷双效型制冷发电出力/ｋＷ９７３０９７３０９７３０９７３０９７３０冷冻水温度/ħ７/１４７/１４７/１４７/１４７/１４烟气出口温度/ħ１２６１４１１４７１５６１６４蒸汽压力/ＭＰａ(ａ)０.２０.４０.５０.７０.９蒸汽温度/ħ１２１１４４１５２１６５１７６蒸汽流量/(ｔ ｈ－１)６.４００５.９２９５.７６０５.４８４５.２６１蒸汽焓值/(ｋＪ ｋｇ－１)２７０７.９５２７３８.９６２７４８.５２７６２.８７２７７４.７４制冷有效热量/(ｋＪ ｋｇ－１)１４.７８１３.８８１３.５４１２.９７１２.５０制冷有效热量/ｋＷ４１０６.４０３８５５.０１３７６０.２７３６０１.７４３４７２.４１蒸汽型制冷ＣＯＰ制冷系数０.７９０.８０１.３７１.３９１.４１制冷量/ｋＷ３２４４３０８４５１５１５００６４８９６㊀㊀根据表１的计算结果可知ꎬ针对单效型蒸汽制冷机组ꎬ在相同的烟气参数输入条件下ꎬ主蒸汽参数每上升约２０ħꎬ余热锅炉的排烟温度升高约１５ħꎮ针对双效型蒸汽制冷机组ꎬ在相同的烟气参数输入条件下ꎬ主蒸汽参数每上升约１０ħꎬ余热锅炉的排烟温度升高约１０ħꎮ其原因是主蒸汽参数提高时ꎬ余热锅炉的蒸发量减少ꎬ给水量也减少ꎬ给水在余热锅炉省煤器内的吸热量减少ꎬ故余热锅炉的排烟温度越高ꎮ根据计算的制冷量可知ꎬ余热锅炉配置双效型蒸汽制冷机的制冷量比配置单效型蒸汽制冷机的制冷量大很多ꎻ双效型蒸汽制冷机采用的蒸汽压力越低ꎬ制冷量越大ꎻ单效型蒸汽制冷机也一样ꎬ采用的蒸汽压力越低ꎬ制冷量越大ꎮ２.２㊀方案３)技术参数分析比较内燃机烟气余热利用系统配置热水余热锅炉ꎬ生产不同品质的热水ꎬ可根据热水品质配置相适用的双效和单效的热水型吸收式制冷机组ꎮ下面以瓦锡兰的２０Ｖ３８ＳＧ内燃机的烟气余热为例ꎬ制冷机按样本参数选型ꎬ热水余热锅炉给水温度(热水回水温度)和热水供水温度按制冷机的需求设置ꎬ其他的边界条件(如内燃机的排烟参数㊁制冷机的冷却水温度㊁冷冻水温度㊁余热锅炉的节点温差等)设置相同ꎬ计算结果如表２所示ꎮ根据表２计算结果可知ꎬ虽然采用双效热水型制冷系统的余热锅炉排烟温度较高ꎬ但其制冷系数ＣＯＰ比单效型大很多ꎬ采用双效热水型制冷系统制冷量要比单效型大ꎬ热经济性较好ꎮ由于余热锅炉生产双效热水型制冷的高温热水后ꎬ排烟温度比较高ꎬ还能用于生产适用于单效热水型制冷的低温热水ꎬ排烟温度可降至与单效热水型制冷相同的温度ꎮ因此ꎬ对于相同的热源的热水型制冷系统ꎬ建议采用双效热水型制冷系统ꎮ表２㊀热水型制冷系统技术参数对比Ｔａｂｌｅ２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔａｂｌｅｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｏｔｗａｔｅｒｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ参数双效热水型单效热水型烟气流量/(ｔ ｈ－１)５７.４７５７.４７烟气进口温度/ħ３６２３６２烟气出口温度/ħ１７０９８热水供水温度/ħ１８０９８热水回水温度/ħ１６５８８热水流量/(ｔ ｈ－１)１８４.５０３９２.８热水供水焓/(ｋＪ ｋｇ－１)７６３.２４４１０.８４热水回水焓/(ｋＪ ｋｇ－１)６９７.５８３６８.７７制冷有效热量/(ＧＪ ｈ－１)１２.１１１６.５３制冷有效热量/ｋＷ３３６５.１８４５９０.３９热水型制冷机ＣＯＰ制冷系数１.４１０.７６制冷量/ｋＷ４７４４.９３４８８.７冷冻水温度/ħ７/１４７/１４冷却水温度/ħ３７/３０３７/３０２.３㊀方案６)技术参数分析比较烟气型吸收式制冷机组以烟气为驱动热源ꎬ以溴化锂为冷媒ꎬ将冷冻水(１２ħ或１４ħ)的热量吸收ꎬ输出７ħ的冷冻水用于供冷ꎮ烟气型吸收式制冷机组是直接利用烟气余热的溴化锂吸收式制冷机组ꎬ余热利用工艺和系统简化ꎬ设备集成度高㊁占地少的优势突出ꎬ减少了换热环节ꎬ热效率更高ꎮ烟气型吸收式制冷机组分为单效和双效两种ꎬ一般烟气温度３００ħ以上的可采用双效型烟气制冷机ꎬ３００ħ以下采用单效型烟气制冷机ꎮ双效型烟气制冷机的ＣＯＰ一般为１.４左右ꎮ根据主要的几家制冷机厂家的标准设计ꎬ烟气型吸收式制冷机组烟气出口温度一般为１６０~１７０ħꎮ烟气型吸收式制冷机组的制冷量Ｑｃ－ｇａｓ为㊀㊀㊀Ｑｃ－ｇａｓ＝Ｑｉｎ ＣＯＰｇａｓ(１)式中:Ｑｉｎ为制冷的有效输入热量ꎻＣＯＰｇａｓ为烟气型吸收式制冷机的制冷系数ꎮ余热锅炉转换为蒸汽或热水的吸收式制冷机７８１第２期邵㊀飞ꎬ等:内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究的制冷量Ｑｃ－ｂｏｉｌ为㊀㊀㊀Ｑｃ－ｂｏｉｌ＝Ｑｉｎ ＣＯＰｂｏｉｌ(２)式中:Ｑｉｎ为制冷的有效输入热量ꎻλ为余热锅炉换热器的换热效率ꎻＣＯＰｂｏｉｌ为蒸汽或热水型吸收式制冷机的制冷系数ꎮ当烟气余热利用的烟气进㊁出口温度一样时ꎬ则有Ｑｃ－ｇａｓＱｃ－ｂｏｉｌ＝ＣＯＰｇａｓλ ＣＯＰｂｏｉｌ(３)由于λɤ１ꎬ若ＣＯＰｇａｓȡＣＯＰｂｏｉｌꎬ则烟气型吸收式制冷机组的制冷量大ꎮ在相同边界条件下ꎬ烟气的进口温度决定了ＣＯＰｇａｓ的大小ꎬ因此ꎬ可从烟气的进口温度简单地判断烟气型吸收式制冷机组是否有绝对的优势ꎮ若ＣＯＰｇａｓɤＣＯＰｂｏｉｌꎬ则需进一步计算分析比较ꎮ根据制冷机厂家的技术数据ꎬ当烟气温度低于４００ħ时ꎬ烟气型制冷系数将低于１ ３７ꎬ即低于双效蒸汽型制冷系数ꎮ下面以瓦锡兰的２０Ｖ３８ＳＧ内燃机的烟气余热为例ꎬ制冷机按样本参数选型ꎬ计算结果如表３所示ꎮ根据表３计算结果ꎬ与前面的表１和表２计算数据对比可知ꎬ当进口温度为３６２ħ烟气时ꎬ采用烟气型制冷系统的制冷量比热水型㊁单效蒸汽型大ꎬ比双效蒸汽型制冷量小ꎮ因此ꎬ在不同负荷需求的应用场所ꎬ优先推荐的余热利用方案如下:表３㊀烟气型制冷系统技术参数Ｔａｂｌｅ３㊀Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｌｕｅｇａｓｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.参数烟气型制冷内燃机型号２０Ｖ３４ＳＧ发电出力/ｋＷ９７３０冷冻水温/ħ７/１４冷却水温度/ħ３７/３０烟气流量/(ｔ ｈ－１)５７.４７烟气进口温度/ħ３６２烟气出口温度/ħ１６０制冷有效热量/(ＧＪ ｈ－１)１２.８６制冷有效热量/ｋＷ３５７１烟气型制冷机ＣＯＰ制冷系数１.３５７制冷量/ｋＷ４８４５.８５㊀㊀１)只有冷负荷需求的场所ꎬ建议优先采用烟气型吸收式制冷ꎮ２)必须配置余热锅炉的系统ꎬ建议优先采用双效蒸汽型吸收式制冷机ꎮ３)由于双效蒸汽型吸收式制冷机ꎬ蒸汽压力低ꎬ制冷量大ꎬ余热锅炉的换热面积也较大ꎬ设备投资较高ꎮ因此ꎬ折算的制冷单价相差不多ꎬ采用压力等级的蒸汽参数需根据具体工程实际情况比较确定ꎮ３㊀结㊀论通过分析比较内燃机烟气余热利用方案及其适用场合ꎬ得到如下结论:１)当有蒸汽/热水负荷需求时ꎬ一般配置余热锅炉ꎬ若同时还有冷负荷ꎬ则配置相应的吸收式制冷机ꎮ２)当没有蒸汽/热水负荷㊁冷负荷需求时ꎬ可考虑配置余热发电装置ꎮ３)当没有蒸汽/热水负荷需求㊁只有制冷负荷需求时ꎬ可以有多种不同制冷方案ꎮ４)相同的烟气参数ꎬ采用双效蒸汽型制冷系统的制冷量最大ꎬ其次是烟气型ꎬ热水型的制冷量最小ꎮ参考文献:[１]蒋润花ꎬ杨晓西ꎬ杨敏林ꎬ等.内燃机分布式冷热电联供技术应用及发展趋势[Ｊ].节能技术ꎬ２０１２ꎬ３０(２):１２７－１３０.ＪＩＡＮＧＲｕｎｈｕａꎬＹＡＮＧＸｉａｏｘｉꎬＹＡＮＧＭｉｎｌｉｎ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃｏｌｄａｎｄｈｅａｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ.Ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１２ꎬ３０(２):１２７－１３０.[２]林世平.燃气冷热电分布式能源技术应用手册[Ｍ].北京:中国电力出版社ꎬ２０１４:１５－３０.ＬＩＮＳｈｉｐｉｎｇ.Ｍａｎｕａｌｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇａｓ－ｃｏｏｌｅｄａｎｄｔｈｅｒ￣ｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｍ].Ｃｈｉｎａｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗ￣ｅｒｐｒｅｓｓꎬ２０１４:１５－３０.[３]邵旭峰.区域型分布式能源燃气轮机机组选型分析[Ｊ].华电技术ꎬ２０１８ꎬ４０(１):６５－６７ꎬ７０.ＳＨＡＯＸｕｆｅｎｇ.Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔｓ[Ｊ].ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ４０(１):６５－６７ꎬ７０[４]孙李ꎬ喻志强.冷热电联供燃气内燃机分布式能源系统设计初探[Ｊ].低温与超导ꎬ２０１６ꎬ４４(４):６７－７１ꎬ７８.ＳＵＮＬｉꎬＹＵＺｈｉｑｉａｎｇ.Ａｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｄｉｓ￣ｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍｆｏｒｇａｓｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ[Ｊ].ＣｒｙｏｇｅｎｉｃｓａｎｄＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎬ２０１６ꎬ４４(４):６７－７１ꎬ７８. [５]黄宇.分布式能源系统燃气内燃机国产化现状及应用[Ｊ].煤气与热力ꎬ２０１６ꎬ３６(３):２６－３１.ＨＵＡＮＧＹｕ.Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｇａｓｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].Ｇａｓ＆Ｈｅａｔꎬ２０１６ꎬ３６(３):２６－３１.[６]陈锡锋.长沙某天然气分布式能源项目综合效益评价分析[Ｄ].长沙:湖南大学ꎬ２０１５.ＣＨＥＮＸｉｆｅｎｇ.Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｂｅｎｅｆｉｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎａｔｕｒａｌｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅｎｅｒｇｙｐｒｏｊｅｃｔｉｎｃｈａｎｇｓｈａ[Ｄ].Ｈｕｎａｎｕ￣ｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１５.(编辑㊀侯世春)８８１ 黑㊀龙㊀江㊀电㊀力㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４０卷。
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内燃机分布式能源站中烟气余热利用方案的研究
一、内燃机烟气余热的可利用性分析
分布式能源站中，内燃机利用燃气发电时，产生的烟气温度通常在300-500摄氏度之间，而这部分烟气余热的能量是很大的。
通过合理的烟气余热回收利用方案，可以充分利
用这部分能量，提高能源的综合利用效率。
烟气余热的利用有许多途径，如制冷、供暖、
热水生产等，因此烟气余热的可利用性是非常高的。
二、内燃机烟气余热利用方案
1.烟气余热回收系统
内燃机燃气发电时产生的高温烟气，可以通过烟气余热回收系统进行回收利用。
该系
统采用烟气换热器将高温烟气中的余热传递给工作介质（如水），产生高温热水或蒸汽。
这部分热水或蒸汽可以用于供暖、工业生产等，充分利用烟气余热，提高能源利用效率。
2.烟气余热制冷系统
利用烟气余热进行制冷是一种创新的能源利用方式。
通过烟气余热制冷系统，将烟气
余热传递给制冷剂，使其发生相变，从而实现制冷效果。
这种方式不仅可以有效利用烟气
余热，还可以减少对传统制冷设备的依赖，降低能源消耗和环境污染。
三、内燃机烟气余热利用的挑战与对策
1.烟气余热回收系统的设计
烟气余热回收系统的设计是烟气余热利用的关键。
合理的换热器设计、工作介质的选择、系统的布局等都会直接影响烟气余热利用效果。
需要针对具体的内燃机型号和工作条
件进行系统设计，确保系统能够稳定、高效地利用烟气余热。
2.烟气余热利用技术的成熟度
目前烟气余热利用技术还处于发展阶段，存在着技术成熟度不高的问题。
一些新型的
烟气余热利用技术在工程应用时可能会遇到一些问题，需要在实际应用中不断改进和完善。
需要加大对烟气余热利用技术的研究和开发力度，提高其成熟度和可靠性。
3.烟气余热利用的经济性
烟气余热利用系统的投资和运行成本是烟气余热利用的关键问题。
在进行烟气余热利
用方案设计时，需要充分考虑系统的经济性，尽量降低投资成本，提高能源利用效率。
可
以通过技术创新、设备优化等手段降低成本，提高烟气余热利用的经济效益。
四、内燃机烟气余热利用的发展前景
内燃机烟气余热利用是一种绿色、高效的能源利用方式，具有很大的发展潜力。
随着技术的不断进步和社会的对清洁能源的需求增加，烟气余热利用技术将会得到更广泛的应用。
未来，烟气余热利用技术将进一步提高能源利用效率，降低环境污染，为人们提供更清洁、更高效的能源供应。
分布式能源站中内燃机烟气余热的有效利用对于提高能源利用效率和减少环境污染具有重要意义。
通过合理的烟气余热利用方案，可以充分利用烟气余热，降低能源消耗，减少环境污染，为可持续发展做出贡献。
应加大对烟气余热利用技术的研究和开发力度，推动烟气余热利用技术的应用与推广，为我国清洁能源发展做出更大的贡献。