[发明专利]内燃机排烟预冷与余热利用一体化系统

说明书

本发明提供一种内燃机排烟预冷与余热利用一体化系统，其包括：内燃机、烟气预冷装置、余热回收单元、换热单元以及热水利用单元。本发明构建一套烟气预冷装置，对内燃机出口烟气温度进行预冷，使烟气流程上的管道及管件、阀门、余热锅炉等采用普通材质即可满足要求，降低了工程建设成本，也简化了烟气管道布置难度。同时，本发明采用内燃机缸套水出水作为内燃机排烟的冷却介质，将换热升温后的水供至热用户，经热用户利用后降温并返回至内燃机缸套水进口，重新用于内燃机的缸套冷却，从而在实现内燃机排烟预冷的同时保证了烟气热量的利用，避免了能量的大量损失。

技术领域

本发明涉及内燃机烟气处理技术领域，尤其涉及一种内燃机排烟预冷与余热利用一体化系统。

背景技术

内燃机是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。作为一种动力装置，内燃机的应用极为广泛，在工业、农业、船舶等领域均有大量应用。

由于内燃机排出的烟气温度很高，一般在400℃～500℃之间，最高可达600～650℃，内燃机的排烟温度与燃料特性(成分、热值等)、内燃机性能、运行操作(空燃比的控制)均有关系，即使是设计的排烟温度为某一定值的内燃机，在实际运行过程中也可能会由于入口燃料成分波动等原因，导致排烟温度升高。

在进行内燃机排烟管道设计时，设计温度不得低于烟气可能达到的最高工作温度。对于排烟温度较高的内燃机，其烟气管道及管道附件、烟气阀门、补偿器乃至余热锅炉的材质等级均要提高，尤其是对于烟温达500℃甚至更高的情况，普通碳素结构钢、锅炉和压力容器用钢板都已经无法满足烟气温度要求，只能使用耐高温合金钢，而使用合金钢必然导致成本大幅上升。此外，烟气温度越高，整个烟气管路的布置和热补偿就越困难，尤其是对于空间受限的情况。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种内燃机排烟预冷与余热利用一体化系统，以克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提供了一种内燃机排烟预冷与余热利用一体化系统，其包括：内燃机、烟气预冷装置、余热回收单元、缸套冷却单元以及热水利用单元；所述内燃机的烟气出口与所述烟气预冷装置的烟气进口通过管路相连接，所述烟气预冷装置的烟气出口与所述余热回收单元的烟气进口通过管路相连接；所述缸套冷却单元位于所述内燃机中，所述缸套冷却单元的进水口通过管路与所述热水利用单元的出水口相连接，所述缸套冷却单元的出水口通过管路与所述烟气预冷装置的进水口相连接；所述烟气预冷装置的出水口通过管路与所述热水利用单元的进水口相连接，所述热水利用单元、缸套冷却单元、烟气预冷装置之间形成循环回路。

优选地，所述烟气预冷装置包括：内筒、外筒以及形成于所述内筒和外筒之间的水室，所述内筒围成的空间与所述烟气预冷装置的烟气进口和烟气出口，所述烟气预冷装置的进水口和出水口与所述水室相连通。

优选地，所述余热回收单元为热水型余热锅炉。

优选地，所述缸套冷却单元为所述内燃机配套的水冷式缸套冷却系统。

优选地，所述热水利用单元为需求热水的终端，所述终端包括生活用户或者工业用户。

优选地，所述一体化系统还包括：烟气三通阀和烟气旁路，所述烟气三通阀位于所述烟气预冷装置和余热回收单元之间的管路上，所述烟气旁路连接所述烟气三通阀和所述余热回收单元的烟气出口处的管路。

优选地，所述一体化系统还包括：泄爆装置，所述泄爆装置位于所述烟气预冷装置和烟气三通阀之间的管路上。

优选地，所述一体化系统还包括：消音器，所述消音器位于所述余热回收单元的烟气出口处的管路上。