[发明专利]热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于从热力发动机的烟气和废气以及从冷却和通风空气和/或相同设备或其它设备的任何组件或辅助回路回收热能的装置。

具体地说，本发明涉及适合于作为热回收装置的热发生器。

更具体地说，所述热发生器是火管式装置。

本发明对于实现电和热能热电联产设备、尤其是在微热电联产部门中特别有用。

背景技术

热电联产(或“结合生产”)基本上是基于使用由热电式发电机的电力生产阶段生产的热量；这种“剩余”能量可用作为用于向建筑物供热或者用于生产和工业用途的热源。

微热电联产的主要优点在于它能够作为广泛分布的、小规模分配的电能生产，适用于功率需求相对地适中的家庭、第三产业和小规模产业。

微热电联产的传播已经因为难以满足在小型装置中的每单位功率的最低成本、产量、可靠性和效率的要求而受到阻碍。因而，当前的热电联产系统的范围在从100-300千瓦到几兆瓦。

微热电联产市场基本上提供了两种选择，它们基于相同的能源产生概念但基于两种不同类型的原动机。具体地说，微型燃气涡轮机可在50至100千瓦范围中使用，而替换的带柴油机或最好奥托循环(Otto cycle)的内燃机可用于较小规模的设备。

由原动机(内燃机或微型燃气涡轮机)的运作所产生的热能通过辐射部分地在外部环境中消散；而这部分可有效地被减少，大部分的热能被传送到燃烧气体(其温度事实上在350至600℃的范围之间)，所述燃烧气体被排放到烟道和到各种发动机组件和辅助回路(auxiliary circuits)的冷却空气中。

热通常不是从冷却空气回收的，这基本上是由于冷却空气的低焓(enthalpy)和对流热传送系数，其需要拥有大型交换表面的热交换器，对热电联供装置的成本/效益比造成不利影响。只有很少是利用冷却空气来加热水，通常在替换性的内燃机中。

相反，已经发展了从原动机烟气回收热的装置，尽管烟气具有不太高的焓以及特别是在冷却过程中有酸凝结的风险。

这种装置通常装配在原动机的下游，它们可以是交换器(又称为换热器)，其使用燃烧烟气的热来例如预热助燃空气，或是回收炉，其中烟气进一步燃烧或仅仅通过热交换器来进行冷却，所述热交换器最好是专门用于生产蒸汽、热水或过热水。然而，用于回收原动机燃烧气体和烟气的焓的装置具有一个主要的缺点：所述装置与发动机本身紧密结合。

因而，原动机或热回收装置的故障可以损害热电联产系统的整体效率。另外，分开维修发动机和热回收装置是困难的，因为维修通常还需要停止正确运行的组件。

此外，需要调节装置以提供在用户所需的温度回收的热能。

总而言之，当前的热回收装置在它们提供的增益(原动机热损失的回收)方面都相对地昂贵。

最后，将因而被回收的热能传送到可能的用户并不总是简单的。

如上所述，如果难以重用原动机及其辅助回路的冷却空气的焓，从工业设备的各种热源，例如塑料冲压设备的冷却系统；来自工业上漆设备的热空气；或者来自较旧的、低效率的工业炉及锅炉的烟气，回收所述焓更是难上加难。

很显然，在这些情况中的主要问题也是成本/效益比，因为每个热源均需要特定的交换器和热能传送设备。

发明内容

所揭示的发明的第一个目的是关于所涉及的热和电功率的量设计一种简单而经济的热回收方法。

本发明的第二个目的是设计一种热回收方法，其特征是低污染物排放及对环境影响低。

本发明的额外的目的是设计一种热回收方法，其特征是在待回收的热的量方面是高灵活性的。

所揭示的发明的再一个目的是设计一种热回收方法，其特征是在可以回收热的设备的数量和类型方面是高灵活性的。

本发明的又一个目的是设计一种将热回收和生产系统与电和/或机械功率生产设备结合的方法。

本发明的另一个目的是设计一种高灵活性的装置以在待结合的电功率的量方面将原动机和火管式锅炉结合。

附图说明

通过以下优选的实施方案的详细叙述，其符合权利要求并结合附图纯粹以示例且非限定的方式来进行说明，可以更好地说明本发明的额外的目的和优点，在附图中：

-图1是根据现有技术的热发生器的示例性透视图；

-图2是根据所揭示的发明的热回收装置的方框图；

-图4a、图4b和图4c示出了图2所示的装置的三个侧横截面和前横截面，重点在于根据本发明的第一变型的热发生器；